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原文传递汽车覆盖件冲压成形稳健性设计与模具型面补偿及其应用研究

论文题名：	汽车覆盖件冲压成形稳健性设计与模具型面补偿及其应用研究
关键词：	汽车覆盖件;冲压成形;稳健性设计;型面补偿;支持向量机
摘要：	近些年来汽车行业蓬勃发展，人们对于汽车的要求也越来越高。汽车的质量和性能直接决定了本企业在市场中的地位。汽车覆盖件是汽车的主要零部件之一，它的产品水准和产品质量是体现市场竞争力的核心因素。汽车覆盖件有形状复杂、尺寸较大、厚度较小和成形质量高等特点，属于板料成形中工艺复杂、成形难的薄板件。对成形质量造成影响的因素众多，因此降低这些因素的波动性对汽车覆盖件成形质量造成的影响至关重要；冲压成形结束后，成形件从模具中取出后会不可避免的产生回弹，从而影响成形件的尺寸精度，由于近些年高强度钢等材料在该领域的大量使用，导致成形件回弹量远远大于使用普通低碳钢板的成形件，因此如何在稳健设计优化解的前提下，提高汽车覆盖件的尺寸精度同样成为热点问题。本文针对上述问题，对汽车覆盖件冲压成型稳健设计以及模具型面补偿开展研究，并成功应用3201001-E12前翼子板的成形过程中。　　论文的主要内容如下：　　第一章对板料冲压成形稳健设计及回弹型面补偿技术的现状进行了概述，对于论文所述课题的研究意义和技术背景进行了简明扼要的阐述，从板料冲压成形数值模拟技术、板料冲压成形稳健优化设计和板料冲压成形回弹型面补偿技术等方面进行国内外研究现状的综述，并且总结提炼现有研究现状的不足，针对性的提出本篇论文的研究内容和组织框架。　　第二章提出了汽车覆盖件冲压成形的机理分析方法。该方法对板料冲压成形的过程、板料与模具之间的接触过程和板料回弹过程进行分析，通过数值模拟的技术研究了工艺参数对成形件成形性能的影响规律，使用灰关联分析法完成冲压成形关键性因素选择，为第三章汽车覆盖件冲压成形稳健设计中关键因素的确定提供了理论依据。　　第三章提出了汽车覆盖件冲压成形稳健设计方法。该方法首先选择起皱和破裂作为设计目标和约束函数，使用灰关联分析选择关键性噪声因素和关键性工艺参数（第二章可知），在求解的过程中，基于残差和径向基插值对汽车覆盖件冲压成形的响应面模型进行改进，并通过精度校验证明本方法可以有效提高响应面的精度，通过最优拉丁超立方试验建立改进的响应面近似模型，使用多种群协同进化免疫算法相结合进行求解，通过分解搜索空间的方式，将原始问题转化为多个简单问题，可以有效降低求解的时间复杂度，尤其在部分变量存在非线性关系时表现突出。最后对确定性优化的解进行6σ稳健设计。将本方法应用于某款汽车覆盖件的稳健优化设计，验证了本方法的有效性。　　第四章提出了汽车覆盖件冲压成形模具型面补偿方法。针对节点位移反向补偿法在回弹型面补偿的过程中依然存在偏差的问题，本方法选择三维空间的罗德里格斯旋转公式求解节点坐标，在补偿路径的求解中提出了回弹路径形状相似假设，简化了补偿路径的求解。基于求解的补偿路径构建补偿型面，引入补偿系数和最小二乘支持向量机曲线拟合以提高构建的补偿型面精度。将方法应用于某款汽车覆盖件的模具型面补偿，验证了方法的有效性。　　第五章结合浙江大学与湖州机床厂合作开展的“汽车覆盖件冲压成形稳健设计与模具型面补偿”项目开发出一套汽车覆盖件冲压成形工艺设计原型系统，并将本文中的理论方法在原型系统中实现，将本文的理论和原型系统应用于3201001-E12前翼子板的冲压成形过程中，实现了理论与系统的实际应用。　　第六章对本文的研究成果进行了总结归纳，并对相关研究方向的未来发展进行展望。
作者：	李晔
专业：	机械工程
导师：	冯毅雄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2020