基于改进模拟退火算法的齿轮热锻参数优化

• Published in: 河南科技大学学报（自然科学版） Vol. 45; no. 5; pp. 12 - 22
• Main Authors: 李晓科, 陈鹏, 马军, 陈振中, 明五一, 蒋闯
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 郑州轻工业大学 机电工程学院,河南 郑州 450000%东华大学 机械工程学院,上海 201620%河南科技大学 机电工程学院,河南洛阳 471003 2024
• Subjects: 热锻; hot forging; process parameter optimization; 直齿面齿轮; 工艺参数优化; Kriging; 改进模拟退火算法; straight teeth surface gear; improved simulated annealing algorithm
• ISSN: 1672-6871
• DOI: 10.15926/j.cnki.issn1672-6871.2024.05.002

TG31; 为提升面齿轮热锻成形的材料利用率,建立了以热锻过程中的"突耳"体积为优化目标,以最大应力为约束的直齿面齿轮热锻工艺参数优化模型.该模型选择关键热锻参数(变形温度、摩擦因子、模具预热温度和锻造打击速度)为设计变量.为获取不同工艺参数下的突耳体积和最大应力,利用继承拉丁质心Voronoi(inherited latinized centroidal Voronoi tessellation,ILCVT)采样方法采集包含初始设计点的训练样本,并通过deform-3D软件对直齿面齿轮的热锻过程进行仿真模拟.引入Kriging模型拟合设计变量与性能响应间的隐式关系.利用模拟退火算法改进了扰动模型、退火温度的衰减方式以及温度变化策略,以提升算法搜索效率.优化得到的锻造工艺参数组合为工件变形温度1 049 ℃、摩擦因子0.32、模具预热温度206 ℃、锻造打击速度249 mm/s.在优化后的参数条件下,结合模拟仿真和试验的方法以验证优化结果的有效性.结果表明:优化的工艺参数有效降低了"突耳"体积.