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《湖南大学》 2013年
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多目标优化技术在车身冲压仿真分析中的应用研究

杨岩  
【摘要】:汽车冲压件具有表面质量高、轮廓尺寸大、形状复杂等特点。对于大型冲压件,一般都会包含拉延工序,这也是后续工序的基础。但在拉延成形过程中较常出现拉裂、起皱和成形不足等缺陷。随着日益激烈的市场环境,要求企业在提高冲压成形质量的同时还需缩短模具制造周期。 传统的模具开发一般采用“试错法”这种方法不仅耗费大量的人力和财力,而且局限于针对形状简单的冲压件,过于依赖操作人员的经验和技能,导致模具开发周期长,制约模具工业的发展。随着弹塑性力学基本理论和有限元方法的发展与不断完善,一些大型模具公司正在探索效率更高的模具开发方法。本文正是在天津汽车模具股份有限公司实际生产的基础上,结合数值模拟分析技术,探索适用于车身冲压件成形过程的优化方法,以便提高模具开发周期和产品成形质量,最终达到提高企业竞争力的目的。 本文主要包括以下几方面的内容: (1)论述了车身冲压件成形性优化方法的国内外动态,基于国内外数值模拟方法与优化技术,结合实际生产项目需要,提出本课题研究的目的、意义和技术路线,同时简要阐述了弹塑性有限元基础; (2)比较了多目标优化过程中不同优化方法与实验设计方法的优缺点,并结合本文研究特点最终选择拉丁超立方进行实验设计,多项式响应面法进行近似模型构建; (3)结合工程实际生产经验,总结了成形过程中普遍存在的缺陷及其产生机理;概括了板料成形的工艺知识、设计规范等内容,并将设计经验转化为设计约束。提出了影响冲压件成形质量的若干设计变量,并量化了设计变量对目标函数的影响程度; (4)在优化原理的基础上,以拉裂、起皱、变形不足为评价函数,对初选冲压参量下的工艺数型进行优化。具体为:通过初始数模的CAE分析结果,结合生产经验,选择对成形影响较大的设计变量;利用拉丁超立方方法抽取样本,经过CAE模拟分析,借助Matlab得出样本对应的响应值;由样本与响应值间的关系构建近似模型,并验证近似模型的精度;根据先期的模拟结果为各工艺参数和目标函数添加合适的约束,结合遗传算法求解近似模型的最优解,最终经过优化结果与实际结果的对比,证明了此方法的正确性。 本文是冲压工程应用性课题,通过借助天津汽车模具股份有限公司承担的行李箱内板开发项目,在拉延模具设计前期,运用本文提出的优化方法,解决了板件Z501的工艺型面设计。通过实际生产过程可知,此方法被证实在缩短模具开发周期、提高设计精度、解决复杂冲压件成形问题上是非常有效且可信的。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG386;U466

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【参考文献】
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