【正文】 量：主應(yīng)變1，次應(yīng)變2，定義如下：ε 1 = ψ f （ε 2 ）（3） ε 1 = ψw（ε 2）（4） ψ f （2 ）和ψw（2）分別表示FLCs破裂和皺紋的限制區(qū)。因此，安全的FLCs定義為以下方程：f （ε 2）= ψ f （ε 2）s（5） w （ε 2）= ψw（ε 2）+s （6） 其中s 是一個安全邊際，在這項研究中，它是一個被工程師定義并假定范圍為101內(nèi)的恒量[7]。因此，兩個元素的特征值可以被定義為到安全FLCs的距離，其主要的應(yīng)變大于f（2）或小于w（2）?？偟奶卣髦狄部梢远x如下：（7）（8） 其中n表示元素的總數(shù)，p是一個整數(shù)常量，本研究中它被設(shè)置為2，以考慮最大的或的影響，F(xiàn) f ，F(xiàn)w ，和分別表示破裂和皺紋的總特征值?？尚械某尚涡詧D上安全區(qū)無開裂和皺紋，可存在于指定范圍內(nèi)確定各自的總特征值，這項研究中假設(shè)范圍是是101。如圖3所示： 基于成形極限圖定義的特征值如圖4所示，為了生產(chǎn)一個健全無缺陷的產(chǎn)品，在可行的成形性圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行沖壓工藝流程設(shè)計。該過程包括以下步驟。有限元仿真和實驗設(shè)計（DOE），以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到可行的成形性圖描述中去。對于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，對于表面加工和皺紋，把設(shè)計參數(shù)組合在OA表格中的輸入和相應(yīng)的特征值作為目標(biāo)值。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別由一個輸入層，輸出層和四個有20，20，10和5個神經(jīng)元的隱藏層組成。進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，直到均方根（RMS）誤差小于107。 （一）根據(jù)最終產(chǎn)品的輪廓的統(tǒng)一焊縫寬度確定目標(biāo)輪廓。 （二）通過假定初始毛坯形狀進(jìn)行有限元仿真。 （三）通過逆算法修改初始板料形狀。 （四）反復(fù)執(zhí)行步驟（三）直到形狀誤差。 （五）按給定的壓力條件，使用從步驟（四）獲得的毛坯形狀在板料最大的邊力的最大偏移距離內(nèi)進(jìn)行有限元仿真。 （六）利用有限元仿真，判斷在步驟（五）的條件下是否發(fā)生皺紋。 （七）如出現(xiàn)皺紋，根據(jù)工藝參數(shù)增加拉延邊的長度。 （八）對DOE的相應(yīng)工藝參數(shù)組合的正交排列進(jìn)行有限元仿真。 （九）通過使用方程估計特征值。 （十）通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練預(yù)測工藝參數(shù)所有組合的特征值。 （十一）描述可行的成形性圖。 （十二）在可行的成形性圖的基礎(chǔ)上確定工藝參數(shù)的有效組合。 圖4 確定可行的成形性圖的示意程序圖 5汽車懸架支持板在實際的沖壓過程中，絕大多數(shù)缺陷是通過增加或減少薄板壓緊力控制的。壓邊力，板料偏移距離和拉延筋的形狀，是與薄板壓緊力有關(guān)的主要參數(shù)并且在可行的成形性圖上作為工藝參數(shù)決定的。考慮到是在可行的成形性圖上選擇的工藝參數(shù)，沖壓產(chǎn)品的邊緣出現(xiàn)皺紋和撕裂的，被選定為研究案例。如圖5所示，對于懸架支持板，汽車板件的沖壓過程如臺架懸置和駕駛室，作為例子來驗證通過可行的成形性圖的流程設(shè)計的有效性。．懸架懸架的沖壓過程被認(rèn)為是第一個案例的研究。懸架系統(tǒng)構(gòu)造及剖面圖如圖6所示。懸架在不對稱的深度為110毫米的大圖中，在沖壓時可能會導(dǎo)致產(chǎn)品的邊圍斷裂。因此，我們的目標(biāo)是確定工藝參數(shù)的有效組合，以消除產(chǎn)品破裂引起的風(fēng)險。 圖6懸架的構(gòu)造及剖面圖 圖7 懸架件沖壓的有限元建模 懸架的有限元仿真沖壓見圖7。商業(yè)有限元軟件，LSDYNA，是用來模擬過程的。本研究中用的材料都是熱軋鋼板，其中下標(biāo)0，45，90表示滾動方向。表1 APFH440的力學(xué)性能性質(zhì)數(shù)值板料厚度t（毫米）屈服強度YS（兆帕）拉伸強度的TS（兆帕）剛度系數(shù)K（兆帕）加工硬化系數(shù)241。蘭克福德價值?? 0=，? 45=，? 90=摩擦系數(shù)μ壓邊力BHF（噸）30為了要確定APFH440的熒光檢測，將25200毫米，50200毫米，75200毫米，100200毫米，125200毫米，150200毫米，175200毫米，200毫米的尺寸標(biāo)本準(zhǔn)備用激光切割。通過化學(xué)腐蝕方法把所有標(biāo)本印在圓形網(wǎng)格圖案上。通過一般的50噸容量的金屬片實驗機拉伸板材，[17]，直到標(biāo)本發(fā)生破裂。隨著標(biāo)本的變形，圓圈變成橢圓。橢圓的長軸和短軸被實時測量，然后通過阿斯米斯軟件計算長短軸的應(yīng)變。APFH440的熒光檢測圖見圖8。圖8 APFH440的成形極限圖懸架的沖壓程序如圖4 。 一個長方形的560 500毫米的坯料是用來設(shè)計初始坯料的。 在最終產(chǎn)品的輪廓上目標(biāo)輪廓被定義為一個統(tǒng)一修剪寬度為30毫米的外形。在表1條件下進(jìn)行有限元仿真。在這個有限元仿真試驗中，壓邊力被假定為30噸。 圖 9 顯示了輪廓變形和目標(biāo)的比較。如圖9a所示，變形輪廓有一些偏離目標(biāo)輪廓。如圖9b所示，當(dāng)形狀誤差在修改后的坯料公差范圍之內(nèi)，這個形狀就作為初始坯料形狀。 圖9 懸架沖壓的初始坯料設(shè)計 圖10懸架沖壓的有限元分析（壓邊力：50噸，坯料偏移距離：30毫米）為了估計是否會出現(xiàn)起皺，在有限元仿真首先執(zhí)行的條件下過程，其中的初始坯料按形成一個最大偏移力距離為30 mm，最大壓邊50噸的能力范圍內(nèi)給予。 在圖10中破裂的發(fā)生被觀察出，而皺紋的風(fēng)險并不存在。 因此，工藝參數(shù)，如壓邊力和坯料偏移距離，應(yīng)選擇適當(dāng)，以避免懸架在沖壓過程中破裂。審議的工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)列于表2 。在實際工業(yè)應(yīng)用中，對于沖壓能力和模面1和4是密切相關(guān)的。因為在懸架中只考慮這兩個工藝參數(shù)，有限元仿真執(zhí)行工藝參數(shù)的16組合的，如表3。通過方程（7）和（8），在有限元仿真和熒光檢測器的基礎(chǔ)上計算出特征值，計算結(jié)果列于表3的第4和第5行。進(jìn)行變量分析，以確定破裂和皺紋特征值的工藝參數(shù)。如表4和表5 中列出的，只有壓邊力是導(dǎo)致斷裂特征的主要參數(shù)，而其他工藝參數(shù)影響皺紋特征值變化。對于整個工藝參數(shù)的范圍，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)找到未在表3中列出的組合特征值。表3的特征值作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)應(yīng)用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中。然后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練把所有組合的特征值進(jìn)行預(yù)測?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的結(jié)果，組合工藝參數(shù)，即有關(guān)的相應(yīng)的特征值是在規(guī)定的公差內(nèi)被認(rèn)為是安全的。 否則，工藝參數(shù)的組合被認(rèn)為是在裂縫和皺紋的區(qū)域內(nèi)。表2懸架沖壓的工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)變量等級壓邊力（噸）坯料偏移距離（毫米）1200230103402045030 表3 懸架沖壓的有限元仿真結(jié)果試用號工藝參數(shù)有限元仿真壓邊力坯料偏移距離斷裂（Ff）皺紋（Fw ）1112123134145216227238249311032113312341341144215431644表4 懸架沖壓斷裂特性的方差分析表參數(shù)平方和自由度均方F 比率壓邊力3 a坯料偏移距離3錯誤9總計15a表示至少90%的準(zhǔn)確度表示至少90%的準(zhǔn)確度表5 懸架沖壓皺紋特性的方差分析表參數(shù)平方和自由度均方F 比率壓邊力3 a空白偏移距離3 a錯誤9總計15a表示至少99％的準(zhǔn)確度圖11指出可行的成形性圖由上述程序確定。在圖11中可以觀察到，隨著坯料偏移距離和壓邊力的增加，斷裂區(qū)域增大，皺紋區(qū)域減少。 原因是由于隨著坯料偏移距離和壓邊力增加，摩擦力增加，導(dǎo)致過度拉伸應(yīng)力發(fā)生在坯料的邊緣。 圖11 懸架沖壓的可行的成形性圖輪罩的沖壓過程被認(rèn)為是第二個案例的研究。輪罩的結(jié)構(gòu)和剖面圖見圖12。圖13 顯示了輪罩沖壓過程分析的有限元模型。這項研究使用的材料是冷軋鋼板。這種材料的性質(zhì)研究總結(jié)在表6中。 圖12 駕駛室的結(jié)構(gòu)和剖面圖 圖13 輪罩沖壓的有限元建模表6 斯佩克的物理性能 特性值板料厚度，噸（毫米）屈服強度，YS（兆帕）拉伸強度的TS（兆帕）剛度系數(shù)，K（兆帕）加工硬化系數(shù)，241。蘭克福德值，?? 0= ， ? 45= ， ? 90= 摩擦系數(shù)，μ壓邊力，BHF（噸）40可以預(yù)見的是，160毫米大拉的深度和厚度小的材料可能導(dǎo)致最終產(chǎn)品的皺紋。 因此，工藝流程設(shè)計集中于工藝參數(shù)的決斷上去生產(chǎn)沒有缺陷的健全的產(chǎn)品。其結(jié)果繪制在圖14中。 圖14 斯佩克的成形極限圖 圖15 輪罩沖壓的初始坯料設(shè)計根據(jù)圖4的流程，一個860 610毫米長方形坯料是用來設(shè)計初始坯料的。在最終產(chǎn)品輪廓上，目標(biāo)輪廓被定義為一個統(tǒng)一修剪寬度為30毫米的外形。有限元仿真在表4所列條件下進(jìn)行。在該有限元仿真中。圖 15 顯示了輪廓變形和目標(biāo)的比較。如圖15b所示，當(dāng)形狀誤差在修改后的坯料公差范圍之內(nèi)，這個形狀就作為初始坯料形狀。要估計是否會出現(xiàn)褶皺，在有限元仿真首先執(zhí)行的條件下，其中的初始坯料按形成一個最大偏移力距離為30 mm，最大壓邊力70噸的能力范圍內(nèi)給予。在圖16a中可以看出拉延筋被用來提供給坯料一個附加約束力，因為由于嚴(yán)重扭曲坯料元素在邊緣皺紋。圖16b顯示了拉延筋對產(chǎn)品的破壞形狀。這個數(shù)字表明，除了對發(fā)生破裂的預(yù)測，皺紋的風(fēng)險消除了。因此，工藝參數(shù)，如坯料壓邊力，坯料偏移距離，拉延筋的形狀，應(yīng)選擇適當(dāng)，以生產(chǎn)沒有皺紋和裂紋的完善的產(chǎn)品。圖16 輪罩有限元分析（壓邊力：70噸，坯料偏移距離：30毫米）坯料壓邊力，偏移距離，以及拉延筋形狀被認(rèn)為是駕駛室沖壓的工藝參數(shù)。如圖2所示，一個臺肩的拉延筋受制于這項研究中，并且各種不同高度（h）和肩半徑（r）的拉延筋是多種多樣的。被審議過的工藝參數(shù)及他們的等級列于表7中。該工藝參數(shù)被分配在L27(313)正交陣列（OA）的試驗設(shè)計表中，見表8。OA表中每個組合的有限元被執(zhí)行。破裂和皺紋的特征值在熒光檢測和有限元仿真的基礎(chǔ)上被計算出。結(jié)果列于表8的第6和第7欄。進(jìn)行變量分析，以確定輪罩破裂和皺紋特征值的工藝參數(shù)。坯料壓邊力和拉延筋高度(BHFH)與半徑之間的相互作用被考慮在內(nèi)是因為壓邊和拉延筋的變化有關(guān)。如表9和表10所列出的，該相互作用對破裂和起皺有一些小的影響被集中在錯誤欄里。進(jìn)一步的影響匯集列表明，只有三個工藝參數(shù)是真的對車輪斷裂和皺紋的變化特征起主要作用。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，以便在全部工藝參數(shù)變化范圍內(nèi)找到一個特征值的所有組合?？尚械某尚涡詧D可在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)結(jié)果的基礎(chǔ)上確定，如圖17。自從四個工藝參數(shù)被認(rèn)可為可行的成形性圖描述后，該圖就由一個立體結(jié)構(gòu)所描述，其中一個工藝參數(shù)，例如拉延筋的肩半徑，在圖17a中被確定。圖17bd顯示了在高度不變的拉延筋下的可行的成形性圖。表7 輪罩沖壓的工藝參數(shù)等級 等級變量壓邊力（噸）坯料偏移距離（毫米）拉延高度（毫米）拉延半徑（mm）15003226015443703056表8 輪罩沖壓的L27(313)正交表和有限元仿真結(jié)果 試用號工藝參數(shù)有限元仿真壓邊力坯料偏移距離拉延高度拉延半徑斷裂（Ff）皺紋（Fw）11111211223113341212512236123171313813219133210211111212212213313221214222315223116231317232118233219311120312221313322321223322324323125331