【作 者】楊靖丞;王立忠;戴晨光

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

　　【前 言】

　　隨著汽車行業的發展，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，其生產效率高，且生產的橋殼重量輕（約為同型鑄造橋殼的7 5 % ) ,但加工工序過多，且大量的焊縫導致橋殼的整體強度和壽命較低?；機械擴脹工藝生產汽車橋殼，制造的橋殼重量輕，橋殼整體性提高，但成形過程復雜，可靠性較低 [5]。傳統橋殼生產工藝均面臨著某方面的缺陷而與時代發展脫節，探索新的成形工藝勢在必行。

　　內高壓成形工藝生產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件的近凈成形先進制造技術[6]。它屬于光機電一體化領域,涉及模具技術，材料技術、液壓技術及計算機自動控制技術等諸多方面[7]。

　　管材內高壓成形工藝過程中，加載工藝參數的微小變化可能會影響成形過程的穩定性，進而能直接影響到成形效果的好壞[8]。因此通過優化成形的工藝參數的方法，從而得到成形所需的優化參數，實現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網絡與正交試驗相結合的方法，來完成參數組的尋優工作，最終將最優參數組代人數值模擬軟件，并做橋殼內高壓成形試驗，與人工試錯法的結果對比，根據壁厚均勻性評價優化結果的可靠性。

　　【結 論】

　　通過對橋殼零件的工藝特點分析，運 用 B P 神經網絡與正交試驗相結合的方法，優化了成形工藝參數，得到了合格的橋殼樣品。得到的結論如下：

　　1) 建立了可靠的工藝參數優化模型。通過數值仿真軟件獲得實驗數據樣本，能針對輸人參數給出可靠的輸出結果，起到對成形效果的預測的重要作用。

　　2) 針對工藝參數最優組合求解的問題，借助正交試驗優化得出了最佳工藝參數組合。通過極差分析，確定了各輸人參數對成形結果的影響水平，其中“位移進給量”影響最大 ,軸向進給時間、壓力加載值、壓力加載時間次之。同時得出了最佳工藝參數組合，軸向位移進給量 17 m m ，進給時間 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高壓成形實驗平臺，借助仿真和實驗結果驗證了加載路徑和工藝參數研究方法的可行性。通過數值仿真和成形試驗結果的對比分析 ，零件軸向內高壓成形的厚度值的仿真結果和試驗結果誤差為3. 1 % ,徑向結果誤差為 1 . 3 %。優化后的軸向截面厚度分布在脹形區域的中心部分偏薄，與仿真值出現一定的誤差，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致管坯料處于非理想性能狀態，可以通過使用品質優良的管坯材料從而避免相關誤差。

　　以下是正文：