基于人工神经网络的U型材单轴柔性滚弯成形的预测研究

摘要

单轴柔性滚弯成形是一种先进的、柔性的钣金制造工艺，适于加工比强度高的材料，成形的工件具有表面质量好、成本低等特点，适用于航空、航天及汽车工业等小批量生产中。但与其他板料成形方法一样，回弹是单轴柔性滚弯成形中不可避免，对零件的尺寸精度和生产效率会造成很大的影响，因此，对回弹进行有效预测与控制研究具有重要意义。论文的主要研究工作如下：
　　 1.详细系统地介绍了单轴柔性滚弯技术的原理、特点及其优越性；对滚弯成形回弹过程数值模拟中的关键技术进行了研究。
　　 2.利用自行研制的单轴柔性滚弯装置进行U 型材滚弯成形实验，同时用有限元分析软件Msc.Marc 对成形及回弹过程进行了有限元仿真，将实际工艺实验结果与有限元结果进行对比，结果证明，采用有限元数值模拟结果在一定程度上可以代替实验结果，为回弹预测研究建立基础。
　　 3.列出了影响工件成形回弹半径的主要因素及各因素对曲率半径的影响趋势；采用正交设计方法制定正交试验方案，用级差的方法和图示法对各主要因素对滚弯成形回弹半径的影响进行了定性分析。
　　 4.基于正交数值模拟试验提供的训练样本，建立了基于BP 神经网络的单轴柔性滚弯成形预测模型，输入测试样本，将预测结果与实验值进行对比，验证了该预测模型的准确性。以MTALAB 图形用户界面为开发环境设计了预测系统的人机交互界面，操作简便，有效提高了工作效率。
　　 本文工作的特色在于对U 型材滚弯成形作了多工艺参数综合影响分析，将数值模拟技术、正交试验方法与人工神经网络三者相结合，应用于对U 型材单轴柔性滚弯成形回弹半径的预测中，实现了在保证分析精度的前提下，提高了工艺参数设计效率，对发展精确成形技术具有现实的指导意义。