發(fā)布時間：2020-05-29 02:23

【摘要】：鎂合金優(yōu)點眾多,具有廣闊的應用前景,但其常溫狀態(tài)下塑性較差難以實現(xiàn)加工制造,因此常采用熱沖壓成形工藝來提高鎂合金的塑性變形能力,然而在熱沖壓成形過程中成形力較大且需要對板料進行加熱,是高耗能的制造過程,與當前制造業(yè)節(jié)能減排的迫切需求背道而馳。因此本文針對鎂合金沖壓加工過程中高耗能的問題展開了研究,以實現(xiàn)滿足成形質(zhì)量的同時降低沖壓工藝能量消耗。首先,為實現(xiàn)滿足成形質(zhì)量的同時降低工藝能耗的目的,本文提出沖壓工藝節(jié)能優(yōu)化方法,綜合考慮成形質(zhì)量及工藝能耗,確立包含變形能耗及加熱能耗的工藝能耗指標,依據(jù)板料在變形過程中應力應變的特征,將變形能耗分為內(nèi)部拉伸壓縮變形能耗、摩擦能耗、以及彎曲能耗三部分分別計算;確立了以最大增厚率與最大減薄率為成形件的成形質(zhì)量評價指標;同時包含優(yōu)化變量的確立及實驗設計方法、實驗處理與優(yōu)化求解方法以及最終對優(yōu)化結(jié)果進行實驗驗證方法。研究了溫度與應變速率均不相同情況下的ZK60鎂合金在塑性變形過程中的力學特性,并建立了熱變形條件下ZK60鎂合金的本構(gòu)方程;基于ABAQUS有限元數(shù)值模擬軟件,以筒形件為例建立了熱沖壓成形數(shù)值分析方法,為理論計算工藝能耗以及數(shù)值模擬分析獲得成形質(zhì)量指標提供依據(jù)。將所提出的沖壓成形節(jié)能優(yōu)化方法應用于ZK60鎂合金的熱沖壓工藝優(yōu)化過程中,確定優(yōu)化變量即各工藝參數(shù)的取值范圍,以壓邊力、沖壓速度、成形溫度為工藝參數(shù)自變量,以最大減薄率、最大增厚率、工藝能耗為ZK60鎂合金沖壓工藝節(jié)能優(yōu)化評價指標,選取L_(16)(4~3)正交表建立正交試驗方案進行了數(shù)值模擬實驗,從而獲得了成形質(zhì)量評價指標的數(shù)據(jù),同時通過理論計算獲得工藝能耗數(shù)據(jù)�；诙A響應面模型,采用最小二乘法確立了工藝參數(shù)與優(yōu)化目標量的映射函數(shù),基于統(tǒng)計學分析表明所建立函數(shù)模型均為顯著模型;通過Matlab軟件,基于NSGA-Ⅱ算法進行多目標優(yōu)化獲得Pareto前沿并給出推薦方案;設計ZK60鎂合金筒形件熱沖壓實驗進行驗證,結(jié)果均顯示誤差較小,符合精度要求。
【圖文】：

近五年我國制造業(yè)能源消耗Fig1.1EnergyconsumptionofmanufacturingindustryinChinanearlyfiveyears

第三章 ZK60 鎂合金力學特性分析成分如表 3.1 所示。實驗所用拉伸試樣是依據(jù)《GB/T4338-2006 金屬材料高溫試驗方法》進行設計，，并采用線切割加工成厚度為 2mm、總長為 170mm、平長為 70mm、標距為 50mm、夾持端為 35mm 的試樣，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.2 所樣式。為保證表面粗糙度，在預留出加工余量之后，采用砂紙對試樣表面及進行打磨，直至試樣表面光亮、切割痕跡消失為止。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG306

【參考文獻】

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本文編號：2686230