答辯ppt-鍍鎳金屬薄板沖壓成形工藝參數(shù)研究及優(yōu)化設(shè)計

1、鍍鎳金屬薄板沖壓成形工藝參數(shù)研究及優(yōu)化設(shè)計,,,1/40,,,,第五部分：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文,第四部分：結(jié)論與展望,第三部分：鎳鎳薄板沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化研究,第二部分：鎳鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,第一部分：簡要概述,主要研究內(nèi)容,2/40,第一部分：簡要概述,,,課題背景與研究意義,,,,緒論,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析,3/40,第一部分：簡要概述,鍍鎳金屬薄板是在低碳鋼基體上電沉積金屬鎳，然后經(jīng)過特殊的工藝處理，得到的具有較好延

2、展性、耐磨損性和深沖性能的新型復(fù)合材料，它也是一種性能優(yōu)異的電池外殼材料。,1.1 課題背景與研究意義,4/40,第一部分：簡要概述,5/40,第一部分：簡要概述,6/40,第一部分：簡要概述,,鍍鎳金屬薄板的沖壓成形性能,沖壓后鍍鎳薄板厚度分布和厚度減薄,7/40,第一部分：簡要概述,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,板料成形的影響因素,板料沖壓成形工藝參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀,,模具幾何參數(shù)及其結(jié)構(gòu),摩擦力與摩擦系數(shù),,壓邊力,1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析,

3、8/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,沖壓工藝參數(shù)分類,9/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,2.1 應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析,,圖3-1 拉深過程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),在鍍鎳薄板的沖壓成形過程中需要考慮厚度不均勻現(xiàn)象的影響。,由圖可知：,10/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,,2.2 有限元模型的建立,選取 LS-DYNA 材料庫中的隨動強化模型shell163薄殼單元，采用掃掠網(wǎng)格劃分方法對模具和板料

4、進(jìn)行網(wǎng)格劃分,11/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,12/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,為了盡可能真實反映出各個參數(shù)對其厚度分布的影響，考慮到不同位置的受力狀態(tài)和厚度分布的不同，在它的徑向依次選取八個節(jié)點作為我們的測量點 。,圖3-2 有限元模型的厚度測量位置,13/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,2.3 仿真模型有效性驗證,仿真對比,有限元分析,壓邊力實驗,14/40,第二部分：鍍鎳薄

5、板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,本文的有限元模型是有效的,仿真曲線和實驗曲線基本一致，偏差不大。鍍鎳鋼杯的形貌總體是一致的，沒有存在明顯的拉裂和起皺。,本文數(shù)值仿真得到的基體厚度減薄偏大，二者相差不超過1%；最大減薄率不超過10%，與Zhou等的研究結(jié)果一致,15/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,,凹模圓角半徑的影響,對不同凹模圓角半徑下鍍鎳薄板的拉深成形進(jìn)行數(shù)值模擬，可知：隨著凹模圓角半徑增大，鍍鎳鋼杯的平均厚度也相應(yīng)增加，

6、凹模圓角半徑處，鍍鎳鋼杯的厚度減薄最大，凹模圓角半徑變大時，最小厚度變化趨于穩(wěn)定 ……,16/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,沖頭圓角半徑的影響,可知，若沖頭圓角半徑取得過小，鍍鎳薄板材料減薄較大 ，這對后續(xù)的拉深工序是不利的……,17/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,拉深模間隙的影響,可知，當(dāng)模具的間隙小于或等于鍍鎳鋼帶的厚度時，在測量位置3，鍍鎳鋼帶的厚度減薄非常嚴(yán)重……,18/40,第二部分：鍍鎳

7、薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,初始基體厚度的影響,可知，隨著基體厚度的增加，鍍鎳鋼帶的平均厚度分布也相應(yīng)的增加。隨著基體厚度的增加，最大厚度減薄率呈下降的趨勢……,19/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,初始鍍層厚度的影響,可知，鍍層厚度變化對鍍鎳鋼杯的影響比基體厚度變化對鍍鎳鋼杯的影響大，厚度變化明顯……,20/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,壓邊力的影響,可知，當(dāng)壓邊力增大時，會導(dǎo)致鍍鎳鋼杯的厚度減薄，如

8、果壓邊力過大，則還可能會導(dǎo)致沖件拉裂……,21/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,沖頭與板料間摩擦的影響,可知，在液體潤滑條件下，隨著沖頭與板料間摩擦系數(shù)的增加，在靠近杯底的部分，鍍鎳鋼杯的厚度會增加。而在邊界摩擦和干摩擦范圍內(nèi)則相對保持穩(wěn)定……,22/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,壓邊圈與板料間摩擦的影響,可知，隨著摩擦系數(shù)的增加，鍍鎳鋼杯厚度分布的平均值相應(yīng)的減少；隨著摩擦系數(shù)的增加，鍍鎳鋼杯的最大厚

9、度減薄會相應(yīng)的增加 …,23/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,凹模與板料間摩擦的影響,可知，隨著凹模摩擦系數(shù)的增加，鍍鎳鋼杯的平均厚度分布值會相應(yīng)的減少……,24/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,25/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,2.4 Taguchi正交實驗設(shè)計,26/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,Taguchi方法的主要思想是通過設(shè)置不同的控制因素，來確定噪聲因素

10、對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。在參數(shù)設(shè)計中，其實現(xiàn)方法是通過內(nèi)外表的形式，即用內(nèi)側(cè)正交表來配置各因子的水平組合；然后通過外側(cè)正交表來確定噪聲因素對實驗數(shù)據(jù)的影響。,27/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,本文研究的工藝參數(shù)為7因素，根據(jù)正交表的性質(zhì)，選擇正交表，即3水平，13因素，27個實驗?zāi)Ｐ偷恼槐?。根?jù)正交表安排建立了27個鍍鎳鋼帶沖壓成形的數(shù)值仿真模型。,工藝參數(shù)對鍍鎳鋼杯厚度分布的影響,表4.2 工藝因素設(shè)計參數(shù)水平表,28

11、/40,第二部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,表4.4每次試驗的信噪比,29/40,第二部分：鎳鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,,工藝參數(shù)的貢獻(xiàn)率,,其他,工藝參數(shù)的貢獻(xiàn)百分比為9.28%,,,凹模圓角半徑,工藝參數(shù)的貢獻(xiàn)百分比為32.52%,,,摩擦系數(shù),工藝參數(shù)的貢獻(xiàn)百分比為35.03%,,,壓邊力,工藝參數(shù)的貢獻(xiàn)百分比為23.17%,表4.7 工藝參數(shù)的貢獻(xiàn)百分比,借助專業(yè)的數(shù)學(xué)分析軟件MINTABLE，可以便捷快速的進(jìn)行Ta

12、guchi試驗設(shè)計,30/40,第二部分：鎳鎳薄板沖壓工藝參數(shù)研究與分析,工藝參數(shù)對鍍鎳鋼杯鍍鎳厚度減薄的影響,圖4-3 工藝參數(shù)對鍍層厚度減薄的極差值,由圖4-3可知，極差分析結(jié)果與工藝參數(shù)對鍍鎳鋼杯厚度分布的影響分析結(jié)果的趨勢一致。從而基本能說明在鍍鎳薄板的沖壓成形過程中，凹模圓角半徑、壓邊力、摩擦系數(shù)是影響沖壓成形質(zhì)量的主要因素。,鍍層的成形性能低于低碳鋼基體，需要考慮鍍層厚度減薄的影響,31/40,第三部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)

13、優(yōu)化研究,,,,,,,,,,,,,,,,,,,不可忽略的重要因素,摩擦系數(shù),壓邊力,凹模圓角半徑,32/40,第三部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化研究,鍍鎳金屬薄板沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化研究,MATLAB中的基于模型的標(biāo)準(zhǔn)工具箱(MBC）進(jìn)行抽樣,實驗設(shè)計軟件Design expert,MATLAB多目標(biāo)遺傳算法工具箱進(jìn)行計算,33/40,第三部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化研究,鍍鎳鋼杯厚度分布和厚度減薄為考察指標(biāo)，鍍層最大厚度減薄率不

14、超過10%等為約束,方差分析結(jié)果表明：響應(yīng)面模型的擬合精度較高，能夠較好地滿足預(yù)測精度的要求，可以代替真實模型進(jìn)行優(yōu)化計算。,34/40,第三部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化研究,表5.3 鍍鎳薄板沖壓成形優(yōu)化結(jié)果,基于Pareto遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化,將第一道沖壓工序模具參數(shù)代入響應(yīng)面模型，計算得到基體的最大厚度減薄率為8.8477%；鍍層的最大厚度減薄率為11.5476%，由此可見它們均不滿足式（5-18）的約束條件。因而需要進(jìn)行優(yōu)化

15、計算。,35/40,第三部分：鍍鎳薄板沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化研究,優(yōu)化結(jié)果的有限元驗證,圖5-5（a）優(yōu)化后基體的厚度減薄率,圖5-5（b）優(yōu)化后鍍層的厚度減薄率,36/40,第四部分：總結(jié)與展望,,,,,,,,,,,依次研究了常見工藝參數(shù)對鍍鎳金屬薄板的沖壓成形性能的影響。,確定了這些參數(shù)對鍍鎳金屬薄板沖壓成形性能的具體影響程度。,提出了基于Pareto遺傳算法的工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法，獲得了各設(shè)計參數(shù)的最優(yōu)組合。,總結(jié),37/40,第四部分

16、：總結(jié)與展望,展望,,,,,,,,,,,展望2,展望3,在今后的工作中，可以進(jìn)行二次開發(fā)，綜合研究材料屬性、幾何參數(shù)以及工藝參數(shù)的影響,本文主要是厚度分布和厚度減薄方面進(jìn)行研究，以后可以綜合研究多種方法來確保預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性,38/40,第五部分：碩士期間發(fā)表的論文,[1] 周里群, 彭宜昌, 毛昭明，何鵬程等. 基于Taguchi方法的鎳涂層薄板沖壓工藝參數(shù)研究[J]. 機械科學(xué)與技術(shù)（CSCD核心）,已錄用.[2] 周里群,毛昭明