当期目录

2020年 第31卷 第22期    刊出日期：2020-11-25
上一期    下一期
版权页和目次
2020, 31(22):  0. 
摘要 ( )   PDF (380KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
材料数字化智能化成形专辑（电子版）
2020, 31(22):  1-1. 
摘要 ( )   PDF (108584KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
[卷首语]融合数字化网络化智能化技术，助力材料成形制造创新发展
李德群
2020, 31(22):  2647-2647. 
摘要 ( )   PDF (178KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
[材料成形中的数字化与智能化产品设计]6016铝合金汽车典型结构件固溶成形工艺研究
刘萌, 单忠德, 李新亚, 臧勇, 黄江华
2020, 31(22):  2648-2654.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.001
摘要 ( )   PDF (9444KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
以某车型铝合金汽车后风挡下横梁为研究对象，利用PAM-STAMP软件进行了一步固溶成形和分步固溶成形工艺分析。通过优化关键工艺参数如摩擦因数和成形温度，结合相应的工艺实验，建立了工艺仿真模型；通过对测量路径上壁厚分布的实验值与数值模拟值进行误差对比分析，判断成形工艺合理性。结果表明：汽车后风挡下横梁采用一次成形方式容易在中间形变突变处造成开裂或减薄现象，随着摩擦因数增大，最小厚度急剧减小；相比一次成形方式，采用分步成形方式，最小减薄率减小了4.67%，回弹量减小了40.21%，温度与摩擦因数对最小厚度的影响较小；经时效处理后进行力学性能检测，铝合金汽车后风挡下横梁抗拉强度达到308 MPa，表明采用固溶成形工艺是可行的。
[材料成形中的数字化与智能化产品设计]法向算子和D2算子相结合的铸件三维模型分类算法
孙晓龙, 张志鹏, 计效园, 童家良, 管雅倩, 张焕东, 周建新
2020, 31(22):  2655-2662.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.002
摘要 ( )   PDF (8868KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了解决铸造生产中相同类型铸件的历史工艺复用问题，提出了一种法向算子和D2算子相结合的铸件三维模型分类算法。该方法从三维模型的面特征和点特征信息出发，分别提取三维模型的法向算子和D2算子特征描述符，通过度量新铸件模型和各类别模型特征描述符的相似性实现铸件模型分类。在企业实际生产的铸件模型库中的实验结果表明，该方法对常见的铸件类别有很好的特征识别效果，解决了D2算子作为预分类器时处理部分复杂模型时存在的特征不敏感的缺陷，可以获得准确率高的分类结果。
[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]集成计算材料工程在精确塑性成形中的应用现状与发展趋势
詹梅, 雷煜东, 郑泽邦,
2020, 31(22):  2663-2677.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.003
摘要 ( )   PDF (2321KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
集成计算材料工程通过模型化与计算实现对材料制备、加工和服役等过程的定量描述，成为实现力、热、电、磁、声场等单一／耦合外场作用下高性能构件精确塑性成形先进而有效的研究手段，近年来在精确塑性成形领域得到越来越广泛的应用。对集成计算材料工程在塑性成形过程多尺度建模、起皱和破裂两类缺陷预测方面的相关研究现状、主要进展及未来发展趋势进行了综述。首先论述了宏观、细观和微观三个尺度的模型在精确塑性成形领域中的应用现状，并分析了不同尺度模型间信息的传递方式；在此基础上讨论了利用集成计算材料工程研究制约精确塑性成形的起皱和破裂两类典型缺陷的预测方法，对比分析了目前主要的失稳起皱与损伤断裂模型的准确性；最后对集成计算材料工程在精确塑性成形中的未来发展趋势进行了展望。
[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]钛合金热成形工艺形变与组织演变耦合多尺度仿真研究进展
刘志强, 赵杰, 王克环, 武永, 吕良星, 刘钢, 苑世剑,
2020, 31(22):  2678-2690,2698.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.004
摘要 ( )   PDF (22624KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
讨论了钛合金高温变形晶体塑性有限元模拟的研究进展，并分析了晶体塑性模型在钛合金细观尺度不均匀变形和组织演化方面的应用；围绕钛合金热成形过程变形与组织演变耦合模拟需求，讨论了钛合金高温成形统一黏塑性本构模型的发展过程，并介绍了统一黏塑性本构模型在钛合金热成形工艺的应用实例。统一黏塑性本构模型考虑了钛合金高温变形过程中回复、再结晶、相变、损伤等组织演变行为与宏观应力应变之间的耦合作用，为实现钛合金构件形状尺寸和组织性能的精确预测和成形工艺优化提供了有效的手段。最后分析了钛合金热成形工艺多尺度建模仍存在的问题，并展望了多尺度建模的发展趋势。
[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]限动芯棒连轧管机轧制过程轧件变形行为及规律仿真
张大志, 管明升, 张清东, 王爱国, 周新亮
2020, 31(22):  2691-2698.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.005
摘要 ( )   PDF (7407KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于ABAQUS有限元软件建立了180 mm限动芯棒连轧管机组钢管连轧过程仿真模型。通过仿真模拟展现了连轧各机架连续轧制过程中轧制区钢管横截面上应力、应变及位移的分布和壁厚形成演变过程，揭示了轧制压力分布和轧辊上总轧制力的变化规律以及轧件温度与轧制区摩擦因数对壁厚与轧制力的影响。使用三次样条插值方法从仿真结果数据中提取钢管壁厚和直径，通过研究对象机组的工业生产实测数据验证了有限元模型的正确性。仿真发现:连轧过程中，金属在纵向上先发生减径变形后发生减壁变形，横向上金属主要从孔顶区流向开口区；前三机架接触压力主要集中在孔顶区，变形量较大，是主变形机架，第四五机架接触压力最大在侧壁区，变形量较小，主要起到精整和归圆作用；随着轧制温度的升高，出口壁厚增大，轧制力减小，随着芯棒与轧件之间摩擦因数的增大，壁厚减小，轧制力减小。仿真研究结果支撑了针对该机组的关键轧机结构参数设计、轧制工艺参数确定以及工程调试中工艺参数优化。
[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]限定加热管布局的快速热循环注塑成形模具电加热系统优化
刘锋, 李吉泉, 彭翔, 姜少飞
2020, 31(22):  2699-2707.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.006
摘要 ( )   PDF (8941KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对管道布局、最大允许能耗给定条件下快速热循环注塑成形（RHCM）注塑模具型腔表面快速均匀加热的问题，提出以单根加热棒热流密度为设计变量，以模具型腔表面升温效率和温度分布均匀性为目标，结合有限元模拟、响应面设计以及多目标粒子群优化技术来优化RHCM模具电加热系统。与优化前相比，加热系统优化后，模具型腔表面最大温差降低63.4%，加热系统总能耗降低9%。对比了不同注塑成形工艺条件下成形的平板塑件表面质量，结果表明，相对传统注塑成形（CIM）工艺，RHCM工艺将制品表面粗糙度Ra从320 nm降低到118 nm，并有效抑制了制品表面熔接痕、缩痕等缺陷；发现制品表面粗糙度与型腔表面对应点温度成负相关，说明优化后的型腔表面温度分布更有利于提升制品表面质量。
[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]塑性加工摩擦定律的研究进展
王志刚, 吉川泰晴, 董文正,
2020, 31(22):  2708-2714.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.007
摘要 ( )   PDF (5255KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
塑性加工一般采用润滑油或固体润滑膜对工件进行润滑处理，干摩擦定律作为理解润滑条件下的摩擦行为的基础，可通过类金刚石镀膜镀层模具与板材进行侧拉摩擦试验和高面压摩擦试验来确定。对固体润滑膜下的摩擦定律进行了研究，最后基于干摩擦定律与侧拉摩擦试验，提出了油润滑条件下的摩擦定律。
[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]注射成形熔体喷射的三维模拟及消除对策研究
花少震, 孟凡净, 刘华博, 丁海
2020, 31(22):  2715-2722.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.008
摘要 ( )   PDF (8660KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了探寻塑料注射成形过程中熔体喷射的消除对策，采用高精度离散格式追踪熔体流动前沿，基于有限体积法离散控制方程，发展了三维数值算法。与实验结果对比发现：所发展算法能有效模拟壁厚为4 mm的长方体型腔内的两种喷射演化模式以及厚壁型腔内的熔体喷射及其演化过程；小壁厚型腔内熔体的屈曲呈二维折叠演化，厚壁型腔内熔体的屈曲呈三维缠绕演化；重力对厚壁型腔内的喷射演化产生影响。通过增大剪切速率即改变熔体流动速度大小或者流动方向能有效消除或抑制喷射现象，并且用两个数值算例论证了该观点。
[成形质量的闭环与自适应控制技术]具有开放几何特征钣金件渐进成形的回弹控制与补偿
李铭, 代培培, 常志东, 陈军,
2020, 31(22):  2723-2727.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.009
摘要 ( )   PDF (2622KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
实现了具有开放几何特征钣金件的渐进成形。提出采用工艺参数优化、多道次渐进成形和轨迹补偿等方法提高钣金件的几何精度。设计了多道次渐进成形方法的中间构型，目的在于增大材料塑性变形并减小几何偏差。采用层切法轮廓轨迹形成两道次成形中第一道次的构型，为了防止第一道次成形时出现破裂，将非固定方向的成形角度设定为75°，第二道次将非固定方向的板料完全成形。采用基于几何补偿的两道次渐进成形方法可以将开放几何特征钣金件的几何偏差控制在0.5 mm左右。
[成形质量的闭环与自适应控制技术]热轧带钢出口凸度数据驱动建模及智能化预测分析
刘元铭, 王振华, 王涛, 刘文礼, 熊晓燕
2020, 31(22):  2728-2733.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.010
摘要 ( )   PDF (6129KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
提出一种基于热轧现场生产数据和智能算法的新型带钢出口凸度预测模型，该模型采用差分进化算法对支持向量机的惩罚因子和核函数宽度进行优化。确定了支持向量回归模型的最佳参数组合，采用大量实际生产数据对模型进行训练并将其用于带钢出口凸度预测。该模型结构简单、容易实现，其整体性能用平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分误差（MAPE）、均方根误差（RMSE）和决定系数R2来评价。预测值和实际值的比较验证了所提出模型的可行性。
[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]塑料注射成形智能技术及其应用
李阳, 郭飞, 李茂源, 张云, 李德群
2020, 31(22):  2734-2744.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.011
摘要 ( )   PDF (2991KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
总结了当前塑料注射成形的产业需求和技术瓶颈，阐明了未来的发展趋势。根据塑料注射成形特性，提出“注射成形智能制造体系”的科学框架，建立以传感技术、工业以太网及互联网为基础的智能注射成形解决方案。围绕智能设计、智能优化、智能监控及制造数据平台四个层面，总结了注射成形中知识的组织与重用、自主决策与优化、过程感知与检测及云服务等技术，为实现塑料注射成形与新一代人工智能技术的深度融合指出了重要发展方向。
[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]基于机器学习的管材弯曲回弹有效预测与补偿
陈光耀, 李恒, 贺子芮, 马俊, 李光俊, 付颖
2020, 31(22):  2745-2752.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.012
摘要 ( )   PDF (3073KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
采用基于优化的误差反向传播(BP)神经网络的机器学习算法建模，提出了考虑材料参数、几何参数等多因素的弯管回弹精确预测和高效控制方法。该方法通过引入非线性惯性权重及遗传算法的杂交算子，改进了粒子群优化(PSO)算法，进而通过改进的PSO算法对BP神经网络进行优化，构建了基于改进的PSO-BP神经网络机器学习回弹预测和补偿模型。以多种规格的铝合金数控弯管构件为对象，将实际生产中不同规格、批次、成形参数下回弹数据作为训练样本，实现了所建机器学习预测模型的应用验证。所建模型获得的预测结果平均相对误差为6.3%，与未优化的BP神经网络等传统模型相比，预测精度最大提高了18.5%，计算时间可从1.5 h缩短至300 s，同时实现了回弹预测与补偿精度以及计算效率的显著提高。
[材料绿色成形技术]高强轻质材料绿色智能成形技术与应用
华林, 魏鹏飞, 胡志力,
2020, 31(22):  2753-2762,2771.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.013
摘要 ( )   PDF (12179KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
对高强轻质材料绿色智能成形技术的研究成果和现状进行综述，重点介绍了近年来高强轻质材料绿色智能成形技术在冷冲压工艺智能设计、热冲压组织性能智能定制、冲压智能系统与装备三方面的重要研究进展。对高强轻质材料复杂构件绿色智能冲压成形技术在高强钢冷冲压工艺设计系统中的应用，铝合金冷冲压成形后的精度控制，高强钢热冲压的性能定制以及铝合金热冲压性能调控方面进行了探讨和展望，旨在为高强轻质材料绿色智能成形技术的发展提供借鉴。
[材料绿色成形技术]异形排气管多向局部加载液力成形工艺
徐勇, 李明, 夏亮亮, 张士宏,
2020, 31(22):  2763-2771.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.22.014
摘要 ( )   PDF (12763KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对某乘用车异形排气管整体制造的难题，开展4系列不锈钢管材包括多向局部加载液力成形新方法的全流程液力成形工艺研究。基于Dynaform有限元模拟软件，建立绕弯成形及液力成形的有限元模型，监测管材壁厚分布的演化规律，进而优化成形工艺参数，开展实验验证。研究结果表明：初始管材直径对液力成形管材壁厚分布影响显著，初始管材直径为54 mm时能很好地满足工艺要求；在纵向加载液力成形阶段，可通过在上模具设计凸筋来实现对管材的局部加载成形，而在横向加载液力成形阶段，内压为48 MPa时可避免管材破裂、折叠等缺陷的产生；此外，局部加载液力成形可导致管材的应力应变状态发生明显改变，变形区管材的壁厚呈现增大趋势，最大减薄率由27.43%降至24.65%，最终零件的最大减薄率为28.05%。实验结果与模拟结果基本吻合，最大偏差值仅为2.89%。
英文目次
2020, 31(22):  2772. 
摘要 ( )   PDF (106KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
上一期    下一期