【作 者】楊靖丞;王立忠;戴晨光

　　【摘 要】針對橋殼內(nèi)高壓成形過程的工藝參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了研究。根據(jù)橋殼零件結(jié)構(gòu)的特點,確定了橋殼內(nèi)高壓成形的工藝過程;運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模確定了工藝參數(shù)之間的關(guān)系,采用正交試驗的方法分析了各項工藝參數(shù)對成形結(jié)果影響力的大小,并得到了最優(yōu)工藝參數(shù)組合,即軸向位移進(jìn)給量17 mm,進(jìn)給時間0.1 s,液壓加載峰值35.5 MPa,加載時間0.25 s。將優(yōu)化后的工藝參數(shù)代入有限元模擬軟件Dynaform得到數(shù)值解,驗證了工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果的正確性,同時進(jìn)行了內(nèi)高壓成形試驗,零件軸向內(nèi)高壓成形的厚度值的仿真結(jié)果和試驗結(jié)果誤差為3.1%,徑向結(jié)果誤差為1.3%。試驗結(jié)果與仿真結(jié)果吻合程度在合理范圍內(nèi)。

　　【前 言】

　　隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，對于汽車零部件的耐用程度與強度也有了更高的要求。汽車橋殼是汽車底盤上的重要零部件之一，主要用于支承汽車的重量,為主減速器、差速器及半軸等提供裝配基體，同時承受著車輪傳遞的路面反作用力和力矩m 。 目前汽車橋殼的傳統(tǒng)制造工藝主要有三種[2]，鑄造工藝、沖壓焊接工藝和機械擴脹工藝。鑄造工藝是最早采用的橋殼制造方法 ，該工藝生產(chǎn)的橋殼強度剛度大，壽命高，但該工藝能耗大，成形零件比較笨重[3]。沖壓焊接工藝目前使用最為廣泛，其生產(chǎn)效率高，且生產(chǎn)的橋殼重量輕（約為同型鑄造橋殼的7 5 % ) ,但加工工序過多，且大量的焊縫導(dǎo)致橋殼的整體強度和壽命較低?；機械擴脹工藝生產(chǎn)汽車橋殼，制造的橋殼重量輕，橋殼整體性提高，但成形過程復(fù)雜，可靠性較低 [5]。傳統(tǒng)橋殼生產(chǎn)工藝均面臨著某方面的缺陷而與時代發(fā)展脫節(jié)，探索新的成形工藝勢在必行。

　　內(nèi)高壓成形工藝生產(chǎn)橋殼零件是近年來提出的新型橋殼制造工藝。通過借助軸向推力和內(nèi)部液體高壓的共同作用，將置于模具型腔中的管坯塑性成形為整體中空構(gòu)件的近凈成形先進(jìn)制造技術(shù)[6]。它屬于光機電一體化領(lǐng)域,涉及模具技術(shù)，材料技術(shù)、液壓技術(shù)及計算機自動控制技術(shù)等諸多方面[7]。

　　管材內(nèi)高壓成形工藝過程中，加載工藝參數(shù)的微小變化可能會影響成形過程的穩(wěn)定性，進(jìn)而能直接影響到成形效果的好壞[8]。因此通過優(yōu)化成形的工藝參數(shù)的方法，從而得到成形所需的優(yōu)化參數(shù)，實現(xiàn)對成形過程更為精確的控制，才能得到成形效果更好的零件。

　　本研究采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與正交試驗相結(jié)合的方法，來完成參數(shù)組的尋優(yōu)工作，最終將最優(yōu)參數(shù)組代人數(shù)值模擬軟件，并做橋殼內(nèi)高壓成形試驗，與人工試錯法的結(jié)果對比，根據(jù)壁厚均勻性評價優(yōu)化結(jié)果的可靠性。

　　【結(jié) 論】

　　通過對橋殼零件的工藝特點分析，運 用 B P 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與正交試驗相結(jié)合的方法，優(yōu)化了成形工藝參數(shù)，得到了合格的橋殼樣品。得到的結(jié)論如下：

　　1) 建立了可靠的工藝參數(shù)優(yōu)化模型。通過數(shù)值仿真軟件獲得實驗數(shù)據(jù)樣本，能針對輸人參數(shù)給出可靠的輸出結(jié)果，起到對成形效果的預(yù)測的重要作用。

　　2) 針對工藝參數(shù)最優(yōu)組合求解的問題，借助正交試驗優(yōu)化得出了最佳工藝參數(shù)組合。通過極差分析，確定了各輸人參數(shù)對成形結(jié)果的影響水平，其中“位移進(jìn)給量”影響最大 ,軸向進(jìn)給時間、壓力加載值、壓力加載時間次之。同時得出了最佳工藝參數(shù)組合，軸向位移進(jìn)給量 17 m m ，進(jìn)給時間 0. 1 s，液壓加載峰值35. 5 M P a ,加載時間 0.25 s 。

　　3) 通過搭建的橋殼零件內(nèi)高壓成形實驗平臺，借助仿真和實驗結(jié)果驗證了加載路徑和工藝參數(shù)研究方法的可行性。通過數(shù)值仿真和成形試驗結(jié)果的對比分析 ，零件軸向內(nèi)高壓成形的厚度值的仿真結(jié)果和試驗結(jié)果誤差為3. 1 % ,徑向結(jié)果誤差為 1 . 3 %。優(yōu)化后的軸向截面厚度分布在脹形區(qū)域的中心部分偏薄，與仿真值出現(xiàn)一定的誤差，分析原因是管坯的壁厚偏差過大 、管坯的圓度以及材料處理工藝等原因均會導(dǎo)致管坯料處于非理想性能狀態(tài)，可以通過使用品質(zhì)優(yōu)良的管坯材料從而避免相關(guān)誤差。

　　以下是正文：