一种镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法技术

本发明专利技术公开了一种镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，包括：利用有限元数值分析模型对覆盖件的差温冲压成形进行数值模拟；对有限元数值分析模型进行校准；计算每一冲压成形工艺参数的样本范围和单因素最优值；将关键参数作为变量，将非关键参数作为定量，确定优化目标进行有限元模拟正交试验，获取多组试验结果样本；利用多组试验结果样本构建二次多项式响应面模型，利用多目标粒子群优化算法计算得到非劣解集和最优工艺参数组。本发明专利技术有效解决了镁合金薄板在复杂温变条件下的多参数最优化问题，获得了镁合金3C产品覆盖件精密冲压成形的最优工艺参数组，有助于多参数差温冲压工艺的制定和优化。数差温冲压工艺的制定和优化。数差温冲压工艺的制定和优化。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法


[0001]本专利技术属于金属板材冲压成形
，具体涉及一种镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，轻量化已成为3C电子产品制造领域的研究热点和前沿。镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有良好的散热性、减震性、电磁屏蔽性和易回收性，被誉为“21世纪绿色工程材料”和“最佳3C产品覆盖件选材”。但是，由于镁合金具有密排六方晶体结构，难以进行冲压、锻压等大塑性变形加工，且在镁合金薄板冲压成形时，易出现开裂、起皱和失稳等问题，对于冲压模具的工艺参数的要求也极为苛刻。
[0003]目前，对于镁合金3C产品覆盖件精密冲压成形，企业普遍采用实体冲压试错法与有限元数值模拟相结合的工艺方法，通过反复试验与纠错，逐步摸索可行的镁合金3C产品覆盖件冲压成形工艺。但这种方法需要加工多套实体冲压模具，且依赖人为经验进行反复试错、反复修模和反复验证，导致试验周期长、成本高且效率低。并且，上述工艺方法只能得到可行的冲压工艺，无法得到最优的冲压工艺，因此无法满足企业对于镁合金3C产品覆盖件的生产需求。尤其是对于复杂温变条件下的差温冲压成形，由于影响因素较多，各因素间相互制约，且试验条件更为苛刻，目前还没有一种方法能够有效指导镁合金3C产品覆盖件差温冲压工艺的制定和优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，用于解决现有技术中存在的至少一个技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，包括：
[0007]根据镁合金3C产品覆盖件的三维模型生成有限元数值分析模型，并利用所述有限元数值分析模型对覆盖件的差温冲压成形进行数值模拟；
[0008]采集覆盖件差温冲压成形试验时的实体冲压数据，并利用所述实体冲压数据对有限元数值分析模型进行反复校准，直至所述有限元数值分析模型满足闭环分析要求时，停止校准；
[0009]利用校准后的有限元数值分析模型分析覆盖件的多个冲压成形工艺参数，并计算得到每一冲压成形工艺参数的样本范围和单因素最优值；
[0010]从多个冲压成形工艺参数中提取关键参数和非关键参数，将所述关键参数作为待求解变量，将所述非关键参数作为定量，并确定优化目标进行有限元模拟正交试验，以获取多组试验结果样本，其中，所述关键参数至少包括对镁合金薄板冲压成形性能影响最大的镁板温度T
d
和凸模温度T
p
；
[0011]利用多组试验结果样本构建以开裂和起皱为目标函数的二次多项式响应面模型，并利用多目标粒子群优化算法计算所述二次多项式响应面模型，得到非劣解集和最优工艺参数组。
[0012]在一种可能的设计中，在根据镁合金3C产品覆盖件的三维模型生成有限元数值分析模型之前，所述方法还包括：
[0013]在不同变形温度和不同应变速率下，对镁合金薄板进行单向力学拉伸试验，测得所述镁合金薄板的应力应变曲线，并基于所述应力应变曲线得到若干力学性能参数；
[0014]利用若干力学性能参数建立用于镁合金薄板有限元分析的材料数据库。
[0015]在一种可能的设计中，采集覆盖件差温冲压成形试验时的实体冲压数据，并利用所述实体冲压数据对有限元数值分析模型进行反复校准，直至所述有限元数值分析模型满足闭环分析要求时，停止校准，包括：
[0016]利用与所述三维模型配套的差温冲压成形实体模具进行差温冲压成形试验，采集试验得到的实体冲压数据；
[0017]以最大减薄率Y1和最大增厚率Y2为目标校准点，利用所述实体冲压数据对有限元数值分析模型进行反复校准；
[0018]当所述实体冲压数据中的目标校准点与模拟结果中的目标校准点的匹配度超过阈值时，判定所述有限元数值分析模型满足闭环分析要求，停止校准。
[0019]在一种可能的设计中，利用校准后的有限元数值分析模型分析覆盖件的多个冲压成形工艺参数，并计算得到每一冲压成形工艺参数的样本范围和单因素最优值，包括：
[0020]将任意一冲压成形工艺参数作为变量参数，并将剩余参数作为定量参数，利用校准后的有限元数值分析模型计算得到每一变量参数对应的覆盖件破裂前的最大冲压成形深度H；
[0021]根据最大冲压成形深度H的值确定每一变量参数的样本范围和单因素最优值。
[0022]在一种可能的设计中，所述冲压成形工艺参数至少还包括凸模圆角半径R
p
、凹模直壁圆角半径R
c
、凸凹模间隙Z、压边力F、冲压速度v、等效拉延筋阻力f和摩擦系数μ。
[0023]在一种可能的设计中，从多个冲压成形工艺参数中提取关键参数和非关键参数，将所述关键参数作为待求解变量，将所述非关键参数作为定量，并确定优化目标进行有限元模拟正交试验，以获取多组试验结果样本，包括：
[0024]从多个冲压成形工艺参数中提取第一关键参数，并将剩余工艺参数作为第一非关键参数，其中，所述第一关键参数至少包括冲压速度v、镁板温度T
d
、凸模温度T
p
和压边力F；
[0025]将所述第一关键参数作为待求解变量，将所述第一非关键参数作为定量，以最大减薄率Y1和最大增厚率Y2为优化目标，进行有限元模拟正交试验，得到多组试验结果样本。
[0026]在一种可能的设计中，从多个冲压成形工艺参数中提取第一关键参数，并将剩余工艺参数作为第一非关键参数之前，所述方法还包括：
[0027]从多个冲压成形工艺参数中提取第二关键参数，并将剩余工艺参数作为第二非关键参数，其中，所述第二关键参数至少包括凸模圆角半径R
p
、镁板温度T
d
、凸模温度T
p
和压边力F；
[0028]将所述第二关键参数作为待求解变量，将所述第二非关键参数作为定量，以最大成形深度H作为优化目标，进行有限元模拟正交试验，并将试验结果的优化目标最大值所对
应的一组参数作为一次优化参数组；
[0029]对几何参数的最优值进行回弹补偿循环迭代，直至冲压回弹量满足3D产品覆盖件的回弹极限要求时，将优化后的几何参数与所述一次优化参数组进行融合，生成二次优化参数组，其中，所述几何参数至少包括凸模圆角半径R
p
、凹模直壁圆角半径R
c
和凸凹模间隙Z；
[0030]利用所述二次优化参数组对所述有限元数值分析模型的几何形态进行修正。
[0031]在一种可能的设计中，利用多组试验结果样本构建以开裂和起皱为目标函数的二次多项式响应面模型，包括：
[0032]将多组试验结果样本作为训练样本，设定样本取值范围，以开裂和起皱的安全距离的指数为权重，构建描述差温冲压成形的开裂目标函数R
obj
和起皱目标函数W
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，其特征在于，包括：根据镁合金3C产品覆盖件的三维模型生成有限元数值分析模型，并利用所述有限元数值分析模型对覆盖件的差温冲压成形进行数值模拟；采集覆盖件差温冲压成形试验时的实体冲压数据，并利用所述实体冲压数据对有限元数值分析模型进行反复校准，直至所述有限元数值分析模型满足闭环分析要求时，停止校准；利用校准后的有限元数值分析模型分析覆盖件的多个冲压成形工艺参数，并计算得到每一冲压成形工艺参数的样本范围和单因素最优值；从多个冲压成形工艺参数中提取关键参数和非关键参数，将所述关键参数作为待求解变量，将所述非关键参数作为定量，并确定优化目标进行有限元模拟正交试验，以获取多组试验结果样本，其中，所述关键参数至少包括镁合金薄板冲压成形性能影响最大的镁板温度T
d
和凸模温度T
p
；利用多组试验结果样本构建以开裂和起皱为目标函数的二次多项式响应面模型，并利用多目标粒子群优化算法计算所述二次多项式响应面模型，得到非劣解集和最优工艺参数组。2.根据权利要求1所述的镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，其特征在于，在根据镁合金3C产品覆盖件的三维模型生成有限元数值分析模型之前，所述方法还包括：在不同变形温度和不同应变速率下，对镁合金薄板进行单向力学拉伸试验，测得所述镁合金薄板的应力应变曲线，并基于所述应力应变曲线得到若干力学性能参数；利用若干力学性能参数建立用于镁合金薄板有限元分析的材料数据库。3.根据权利要求1所述的镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，其特征在于，采集覆盖件差温冲压成形试验时的实体冲压数据，并利用所述实体冲压数据对有限元数值分析模型进行反复校准，直至所述有限元数值分析模型满足闭环分析要求时，停止校准，包括：利用与所述三维模型配套的差温冲压成形实体模具进行差温冲压成形试验，采集试验得到的实体冲压数据；以最大减薄率Y1和最大增厚率Y2为目标校准点，利用所述实体冲压数据对有限元数值分析模型进行反复校准；当所述实体冲压数据中的目标校准点与模拟结果中的目标校准点的匹配度超过阈值时，判定所述有限元数值分析模型满足闭环分析要求，停止校准。4.根据权利要求1所述的镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，其特征在于，利用校准后的有限元数值分析模型分析覆盖件的多个冲压成形工艺参数，并计算得到每一冲压成形工艺参数的样本范围和单因素最优值，包括：将任意一冲压成形工艺参数作为变量参数，并将剩余参数作为定量参数，利用校准后的有限元数值分析模型计算得到每一变量参数对应的覆盖件破裂前的最大冲压成形深度H；根据最大冲压成形深度H的值确定每一变量参数的样本范围和单因素最优值。5.根据权利要求1所述的镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，其特征在
于，所述冲压成形工艺参数至少还包括凸模圆角半径R
p
、凹模直壁圆角半径R
c
、凸凹模间隙Z、压边力F、冲压速度v、等效拉延筋阻力f和摩擦系数μ。6.根据权利要求5所述的镁合金3C产品覆盖件差温冲压成形工艺优化方法，其特征在于，从多个冲压成形工艺参数中提取关键参数和非关键参数，将所述关键参数作为待求解变量，将所述非关键参数作为定量，并确定优化目标进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：高孝书，李慧云，闫磊，梁庙星，冯鸿君，
申请(专利权)人：宁夏职业技术学院，
类型：发明
国别省市：