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强力旋压连杆衬套成形过程数值仿真及工艺参数优化

冯志刚  
【摘要】:高压大功率柴油机连杆衬套是连接活塞销和连杆小头的部件,它能够有效地避免连杆小头和活塞销的直接接触,防止连杆小端应力集中,起到保护连杆的作用。强力旋压是一种少切削的加工工艺,它综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、滚压等工艺的特点,具有制件机械性能好、尺寸精度高、表面质量好等特点。目前,在高比压连杆衬套的生产中采用强力旋压加工工艺,可显著提升材料的抗拉强度和表面硬度,从而较好的满足高压大功率柴油机的需要,因此开展强力旋压连杆衬套成形过程研究有重要的理论意义和使用价值。 本文以强力旋压连杆衬套为研究对象,针对强力旋压工艺参数优化的问题进行研究,采用数值模拟的方法,就强力旋压成形工艺参数对强力旋压件质量参数(壁厚差、扩径量)的影响进行了定量分析,基于BP神经网络技术和遗传算法建立了强力旋压成形工艺参数优化模型。 采用单一因素轮换法和正交试验的方法,对强力旋压成形过程进行有限元仿真,得到了壁厚减薄率、旋轮工作角、旋轮圆角半径、进给比等强力旋压成形工艺参数对成形质量(壁厚差、扩径量的)参数的影响规律。并从这些工艺参数中筛选出了对强力旋压成形件质量影响显著的参数,确定了优化模型的设计变量。 通过BP神经网络技术建立了强力旋压工艺参数和成形质量参数之间的非线性函数关系、得到了强力旋压成形质量的预测模型,并以此为适应度函数,运用遗传算法对工艺参数进行全局寻优,得到了生产某型号连杆衬套最佳的工艺参数组合,试验结果证明这种方法能够有效的提高产品的质量,提高工艺优化效率。


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