方管铝型材挤压过程智能化设计系统的研究

论文摘要

现今的铝型材挤压生产仍停留在凭经验设计阶段,也就是依据设计者的经验,靠不断试验来设计模具和确定成形工艺。事实上,铝型材挤压生产是一个复杂的、离散性的系统,具有模糊性、随机性的特征。型材挤压模具的设计也是一个复杂的、综合分析的、反复进行的过程,需要多学科的专门知识与丰富的经验才能获得一个良好的设计,其中很多工作是非数据计算的,并不是以数学公式为核心,而更多的是通过思考、推理和判断来解决。因此基于“数据+算法+绘图”的传统CAD技术,已不适应铝型材设计与开发的需要。为了提高铝型材制造业对今后市场变化和小批量、多品种产品要求的迅速响应能力,铝型材挤压模具设计应向集成化、智能化、自动化方向发展,向模型化、最优化、柔性化为特征的工程科学阶段（集成化阶段）过渡,逐渐形成面向CIMS的、可对设计全过程提供一体化的计算机支持的智能设计系统。本课题就是采用VB语言编程,运用数值分析技术（有限元法）、参数化设计技术、神经网络技术等对方管铝型材挤压模具进行强度校核、实时计算、模具优化以及模具自动绘图,以期探索出一条铝型材挤压过程的智能化设计思路,为实际工业生产提供一种新的设计方法。本课题主要做了以下几方面研究：（1）把弹性有限元方法应用于方管铝型材挤压模具的强度分析中。即用弹性有限元法计算出模具内部各点的等效应力、等效应变等力能参数,根据其分布规律,找出模具的应力集中点,进而对模具强度进行分析。（2）用APDL语言对型材挤压模具进行参数化设计。即采用ANSYS参数化编程语言APDL对方管铝型材挤压模具进行了三维参数化建模。（3）用有限元法对铝型材挤压模具的温度场进行了计算。用有限元法计算了模具的温度分布,这为研究模具在不同温度条件下的应力状态做好了准备。（4）用BP神经网络与遗传算法相结合优化模具。采用BP神经网络与遗传算法相结合,能够对模具进行实时计算,并优化出模具结构设计参数。（5）完成模具自动绘图。利用AutoCAD提供的Visual Lisp开发环境,采用优化后的模具结构设计参数,完成模具上模、下模以及装配图的绘制。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究背景
• 1.2 工模具在铝型材挤压中的重要地位及发展概况
• 1.2.1 工模具在铝型材挤压生产中的重要地位
• 1.2.2 铝型材挤压工模具的发展概况
• 1.3 本课题研究意义
• 1.4 本课题主要研究内容
• 2 铝型材挤压过程智能化设计关键技术
• 2.1 有限元数值分析技术
• 2.1.1 有限元法的基本理论
• 2.1.2 温度场数值模拟的基本理论
• 2.2 ANSYS二次开发技术简介
• 2.2.1 APDL语言介绍
• 2.2.2 APDL语言特点
• 2.3 Visual Basic程序设计语言
• 2.3.1 Visual Basic的特点
• 2.3.2 Visual Basic界面设计方法
• 2.3.3 Visual Basic调用外部程序方法
• 2.4 铝型材挤压模具结构优化设计概述
• 2.4.1 优化算法简介
• 2.4.2 BP神经网络算法
• 2.4.3 遗传算法特征及功能
• 2.5 本章小结
• 3 铝型材挤压模具的有限元分析
• 3.1 铝型材挤压模具结构分析简介
• 3.1.1 平面分流组合模的工作原理和特点
• 3.1.2 平面分流组合模结构
• 3.2 挤压模具的强度分析
• 3.2.1 材料的选择
• 3.2.2 模型建立及离散化过程
• 3.2.3 加载及求解
• 3.2.4 后处理
• 3.3 挤压过程中的温度场分析
• 3.4 本章小结
• 4 铝型材挤压模具智能系统的设计
• 4.1 参数化设计系统的基本特征
• 4.2 铝型材挤压模具结构的参数化程序设计
• 4.3 自动绘图程序及简单说明
• 4.4 图形方式用户界面的设计
• 4.4.1 有限元软件主菜单窗口设计
• 4.4.2 基材前处理子窗口设计
• 4.4.3 建立模型子窗口设计
• 4.4.4 强度分析子窗口
• 4.4.5 温度场分析子窗口
• 4.4.6 模具结构优化子窗口设计
• 4.4.7 自动绘图窗口
• 4.4.8 型材后处理窗口
• 4.5 本智能系统在实际挤压生产中的应用
• 4.5.1 生产厂家及挤压零件
• 4.5.2 实验验证过程简介
• 4.5.3 实验结果及分析
• 4.5.4 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集