留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于SVR模型的双锐棱铝合金翼子板成形工艺优化

蒋磊 贾倩茹 谢晖 龚熙 廖敏 赵磊

蒋磊, 贾倩茹, 谢晖, 龚熙, 廖敏, 赵磊. 基于SVR模型的双锐棱铝合金翼子板成形工艺优化[J]. 制造技术与机床, 2022, (12): 113-120, 126. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.018
引用本文: 蒋磊, 贾倩茹, 谢晖, 龚熙, 廖敏, 赵磊. 基于SVR模型的双锐棱铝合金翼子板成形工艺优化[J]. 制造技术与机床, 2022, (12): 113-120, 126. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.018
JIANG Lei, JIA Qianru, XIE Hui, GONG Xi, LIAO Min, ZHAO Lei. Forming process optimization of double-sharp-edged aluminum alloy fender based on SVR model[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (12): 113-120, 126. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.018
Citation: JIANG Lei, JIA Qianru, XIE Hui, GONG Xi, LIAO Min, ZHAO Lei. Forming process optimization of double-sharp-edged aluminum alloy fender based on SVR model[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (12): 113-120, 126. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.018

基于SVR模型的双锐棱铝合金翼子板成形工艺优化

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.018
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(51975439,51675392);中国汽车产业创新发展联合基金(U1564202);湖南省创新型省份建设专项项目(2019GK5018)
详细信息
    作者简介:

    蒋磊,男,1987 年生,工学学士,主要研究方向为汽车覆盖件先进成形工艺及装备开发。E-mail:648213973@qq.com

    通讯作者:

    贾倩茹,女,1996 年生,硕士研究生,主要研究方向为基于优化算法的车辆成形工艺优化。E-mail:hester927@126.com

  • 中图分类号: TG386,U466

Forming process optimization of double-sharp-edged aluminum alloy fender based on SVR model

  • 摘要: 为了实现双锐棱设计在轻量化材料的设计和应用,以铝合金材料的某车型双锐棱翼子板为研究对象,针对翼子板拉延成形过程中棱线部位滑移线不易控制等问题,采用基于支持向量机回归(SVR)的代理模型,并利用粒子群算法(PSO)建立优化模型寻求最优工艺参数。选取压边力B.H.F.、拉延筋系数ƒ1、拉延筋系数ƒ2、摩擦系数μ为优化参数,以主、副棱线最大滑移量为优化目标,建立了SVR模型并利用PSO建立多目标优化模型寻求最优工艺参数。获得最优工艺参数组合为:压边力为B.H.F.=1281.43 kN,拉延筋系数ƒ1=0.193,摩擦系数μ=0.150,拉延筋系数ƒ2=0.205,将优化后的工艺参数进行仿真求解得出主棱线滑移量为1.92 mm,副棱线滑移量1.31 mm,满足成形仿真判断标准。最后利用优化后的工艺参数以及仿真结果指导现场试模,得到了成形质量良好,无明显棱线滑移的合格零件。研究表明,采用SVR与PSO相结合的方法可以快速、有效地优化铝合金双锐棱翼子板成形工艺方案。

     

  • 图  1  双锐棱铝合金双锐棱翼子板产品几何模型与成形工艺方案

    图  2  拉延筋示意图

    图  3  SVR训练和测试过程流程图

    图  4  粒子群优化过程流程图

    图  5  翼子板棱线滑移SVR-PSO优化流程图

    图  6  基于Kriging和SVR的翼子板主棱线滑移的预测结果对比

    图  7  基于Kriging和SVR的翼子板副棱线滑移的预测结果对比

    图  8  PSO收敛曲线图

    图  9  参数优化后翼子板试模样件

    表  1  AL6014-T4铝合金的材料参数

    材料AL6014-T4
    板料厚度0.9
    弹性模量E/GPa70
    屈服强度${\sigma }_{s}/{\rm{MPa} }$103.5
    泊松比$\mu $0.3
    抗拉强度${ {\sigma } }_{ {b} }/{\rm{ {M}{P}{a} } }$214.1
    硬化指数n$ {n} $0.259
    材料密度ρ/(g/cm3)2.7
    下载: 导出CSV

    表  2  拉丁超立方实验设计及结果

    样本点压边力/
    kN
    拉延筋
    系数1
    摩擦
    系数
    拉延筋
    系数2
    主棱线
    滑移/
    mm
    副棱线
    滑移/
    mm
    11 2980.2410.1370.1723.61
    21 0760.1750.1150.13614.7416.38
    31 2540.1580.1420.14810.1088.665
    41 1510.2710.1220.1853.0561.673
    51 0380.1820.1290.10412.1212.63
    591 1330.2170.1250.1303.1572.159
    601 1700.2040.1050.1936.3457.665
    下载: 导出CSV

    表  3  SVR模型测试结果

    序号主棱线滑移/mm副棱线滑移量/mm
    CAE
    仿真值
    SVR
    预测值
    CAE
    仿真值
    SVR
    预测值
    12.400 03.656 74.33.999 2
    23.056 02.671 81.6731.426 1
    33.300 03.624 10.700 02.276 3
    423.800 022.189 526.324.577 9
    513.500 012.483 314.912.786 4
    62.221 04.626 74.3784.574 04
    73.011 02.063 32.190 02.851 6
    810.108 09.860 58.66511.456 5
    919.500 019.774 521.821.881 2
    107.700 09.224 09.38.723
    下载: 导出CSV

    表  4  优化前后铝合金翼子板棱线滑移量对比

    序号优化后参数预测的结果
    压边力/kN拉延
    筋1
    摩擦
    系数
    拉延
    筋2
    主棱线
    滑移/mm
    副棱线
    滑移/mm
    11 2840.1930.1500.2050.730.26
    21 2780.1930.1500.2040.740.29
    31 3000.1890.1500.2140.770.29
    下载: 导出CSV
  • [1] 王文彬, 黄禹, 李彦波, 等. 汽车铝合金防撞梁复合冲孔工艺开发[J]. 制造技术与机床, 2018(10): 146-149. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2018.10.032
    [2] Zhou J, Wan X M, Li Y. Advanced aluminium products and manufacturing technologies applied on vehicles presented at the eurocarbody conference[J]. Materials Today:Proceedings, 2015, 2(10): 5015-5022. doi: 10.1016/j.matpr.2015.10.091
    [3] 谢晖, 胡星星, 王诗恩, 等. 满足四工序冲压的汽车翼子板产品设计及成形工艺研究[J]. 机械科学与技术, 2015, 34(11): 1750-1755. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1120
    [4] 蒋磊, 谢蛟龙, 王龙, 等. 汽车侧围外板锐棱成形工艺设计与数值模拟[J]. 应用科技, 2021, 48(2): 80-86.
    [5] Ohata T, Nakamura Y, Katayama T, et al. Development of optimum process design system by numerical simulation[J]. Journal of Materials Processing Technology, 1996, 60: 543-548. doi: 10.1016/0924-0136(96)02384-9
    [6] 蒋磊, 李十全, 王龙, 等. 基于模面工程的侧围外板全工序成形仿真研究[J]. 制造技术与机床, 2022(7): 121-128. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.021
    [7] 王兴, 吴明明, 王江龙. 基于有限元法和田口方法的翼子板成形工艺参数优化[J]. 河南工学院学报, 2020, 28(6): 13-18. doi: 10.3969/j.issn.1008-2093.2020.06.004
    [8] 洪佳莹. 碳纤维增强复合材料(CFRP)结构与材料一体化设计研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2018.
    [9] 冯美强, 谢延敏, 王东涛, 等. 基于信赖域改进的动态Kriging模型的冲压成形工艺参数优化[J]. 重庆理工大学学报:自然科学, 2021, 35(8): 99-105.
    [10] 陶威, 刘钊, 许灿, 等. 三维正交机织复合材料翼子板多尺度可靠性优化设计[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(5): 615-623. doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.283
    [11] 鲍宏, 杨靖, 柯庆镝, 等. 基于支持向量回归的熔丝制造3D打印能效优化模型[J]. 中国机械工程, 2022,33(18): 2215-2226.
    [12] Wang H, Li E Y, Li G Y. The least square support vector regression coupled with parallel sampling scheme metamodeling technique and application in sheet forming optimization[J]. Materials and Design, 2009, 30(5): 1468-1479. doi: 10.1016/j.matdes.2008.08.014
    [13] Kennedy J, Mendes R. Population structure and particle swarm performance[C]. Proceedings of the 2002 Congress on Evolutionary Computation, Honolulu HI, USA, 2002: 1671-1676.
    [14] 许哲东, 侯公羽, 杨丽, 等. 基于e-SVR和改进粒子群算法的特定区间盾构机作业参数选取[J/OL]. 中国机械工程: 1-10 [2022-06-08].
    [15] 蒋磊, 吕中原, 王龙, 等. 基于AutoForm的汽车翼子板冲压回弹仿真及补偿研究[J]. 汽车工程师, 2021(3): 22-27. doi: 10.3969/j.issn.1674-6546.2021.03.006
    [16] 万志远, 陈银平. 轿车后背门内板冲压工艺及模具设计[J]. 制造技术与机床, 2020(2): 164-166.
    [17] 蒋磊, 马培兵, 王龙, 等. 基于锌铝镁镀层的汽车前门内板成形工艺研究[J]. 制造技术与机床, 2021(12): 141-147.
    [18] 蒋磊, 龚剑, 王龙, 等. 侧围外板浅拉延成形工艺数值模拟[J]. 塑性工程学报, 2020, 27(9): 73-81.
    [19] 吴志兵, 杨建, 吴雄伟, 等. 车身外造型关键区域分缝研究[J]. 锻压技术, 2019, 44(10): 56-63. doi: 10.13330/j.issn.1000-3940.2019.10.011
    [20] 蒋磊, 马培兵, 王龙, 等. 基于CAD/CAE的侧围外板拉延模设计[J]. 塑性工程学报, 2021, 28(6): 127-135.
    [21] 王建国, 张文兴. 支持向量机建模及其智能优化[M]. 北京: 清华大学出版社, 2015: 12-16.
    [22] Chang C C, Lin C J. LIBSVM: A library for support vector machines[J]. ACM Transactions on Intelligent Systems and Technology, 2011, 2(3): 1-39.
    [23] Kennedy J , Eberhart R. Particle swarm optimization[C]. IEEE International Conference on Neural Networks, Perth, WA, 1995.
    [24] 潘峰, 安启超, 刁奇, 等. 基于粒子群算法的多尺度反卷积特征融合的道路提取[J]. 北京理工大学学报, 2020, 40(6): 640-647.
    [25] 徐中, 肖帮东, 黄浩, 等. SVR-PSO算法在慢走丝线切割参数优化中的应用[J]. 机床与液压, 2016, 44(7): 26-32. doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2016.07.007
    [26] Khan S, Kamran M, Rehman O U, et al. A modified PSO algorithm with dynamic param- eters for solving complex engineering design problem[J]. International Journal of Computer Mathematics, 2018, 95(11): 2308-2329. doi: 10.1080/00207160.2017.1387252
    [27] 文大鹏, 梁西银, 苏茂根, 等. 激光诱导击穿光谱技术结合PCA-PSO-SVM对矿石分类识别[J]. 激光与光电子学进展, 2021, 58(23): 191-199.
    [28] Lins I D, Moura M C, Zio E, et al. A particle swarm optimized support vector machine for reliability prediction[J]. Quality and Reliability Engineering International, 2012, 28(2): 141-158. doi: 10.1002/qre.1221
    [29] 卿启湘, 陈哲吾, 文桂林. 基于Kriging插值的汽车行李箱盖冲压成形参数的优化设计[J]. 中国机械工程, 2011, 22(17): 2122-2126, 2135.
    [30] 郭威佐. 基于机器学习的双层曲线梁桥地震易损性分析[D]. 北京: 交通运输部公路科学研究所, 2020.
  • 加载中
图(9) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  38
  • HTML全文浏览量:  14
  • PDF下载量:  18
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-20

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要提示

    1. 唯一官方网站:1951.mtmt.com.cn

    2. 本刊编辑部、工作人员邮箱后缀为@jcs.gt.cn

    3. 电话

    010-64739683/79(稿件、进度)

    010-64739685(缴费、录用证明)

    4. 作者服务QQ群:238874846

    注意以上信息,谨防冒名、被骗!

    《制造技术与机床》编辑部