锻压技术：基于响应面法的柱形壳内高压胀形工艺优化
2023-11-16【作 者】孙志莹;施正贤;申明廷
【前 言】
近年来，随着国家海洋强国战略的不断推进和深海勘测要求的提高，潜水器的性能要求也越来越高，作为深海潜水器的重要组成部分，耐压壳起着承载外部压力、提供浮力以及保护内部器件等作用。在诸多耐压壳形状中，柱形壳由于具有高效的承载作用和空间利用率，被广泛应用于水下装备柱形壳是一种柱形结构的薄壁件，柱形结构主要包括圆柱形、椭圆柱形等曲线截面构型，以及方柱形和异形柱等非曲线截面构型[1]。
本文基于Box-Behnken Design设计试验，并利用数值分析软件模拟相同胀形深度，不同内、外圆角半径、斜边角度和摩擦因数组合条件下柱形壳的成形性能，为管坯成形性能的评价提供数值依据，并采用响应面法对不同内、外圆角半径、斜边角度和摩擦因数组合条件下得到的数值进行优化，确定最优的内、外圆角半径、斜边角度和摩擦因数。最后，根据最优的优化方案进行柱形壳内高压胀形数值分析，并通过试验进行验证。
【结 论】
（1）基于Box-Behnken Design进行响应面模型的试验方案设计，根据试验结果建立和优化响应面模型，对优化后的响应面模型进行了方差分析和相关性分析，分析了模具肩部传力区域内圆角半径、外圆角半径、斜边角度和摩擦因数对柱形壳最大减薄率的影响，并对工艺参数进行优化。确定的最佳工艺参数组合为:内圆角半径为9. 89 mm、外圆角半径为1 mm、斜边角度为10. 130 ,摩擦因数为0. 104，最大减薄率的最优预测值为5. 368%。
（2）采用最优的肩部传力区域工艺参数组合进行柱形壳内高压胀形模拟分析和试验，模拟分析的最大减薄率为5. 79%，与最优的预测值的误差较小，并且模拟分析与试验的厚度结果较为吻合，验证了响应面模型优化的可靠性和模拟分析的准确性。
以下是正文：
