基于熵权综合评价法的动力电池壳首道次拉深成形参数优化

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2022.13.013

摘要/Abstract

摘要： 针对某动力电池壳首道次拉深成形过程中的起皱、破裂、厚度不均匀和模具接触力大的问题，提出了一种基于熵权的综合评价法对其进行多目标工艺参数优化来提高首道次成形质量。选取压边力、凹模圆角半径、凸模圆角半径、模具间隙、摩擦因数为影响因素，以最大减薄率、最大增厚率、最大凸模接触力、最大厚度差为评价指标，进行正交试验仿真。在此基础上应用熵值法和综合评价法，获得了最优的工艺参数组合，提高了动力电池壳首道次成形质量。

关键词: 动力电池壳, 首道次拉深成形, 正交试验, 熵权, 综合评价

Abstract: Aiming at the problems of wrinkling， cracking， uneven thickness， and large die contact force in the first deep drawing processes of a power battery case， based on entropy weight a comprehensive evaluation method was proposed to optimize the processing parameters of the first deep drawing processes， so as to improve the quality of the first deep drawing processes. Orthogonal experimental simulation was carried out with the influencing factors such as blank-holder force， die radius， punch radius， die clearance， and friction factor， and the evaluation index such as maximum reduction ratio， maximum thickness ratio， maximum limit punch contact force， and maximum differential thickness. Based on the applications of entropy value method and the comprehensive evaluation method， the optimum technological parameters combination was obtained， and the forming quality of the first passes of the power battery cases is improved.

Key words: power battery shell, first deep drawing, orthogonal experiment, entropy weight, comprehensive evaluation

中图分类号:

TG386.32

任振宝, 曹春平. 基于熵权综合评价法的动力电池壳首道次拉深成形参数优化[J]. 中国机械工程, 2022, 33(13): 1622-1628.

REN Zhenbao, CAO Chunping. Optimization of First Deep Drawing Process Parameters for Power Battery Shells Based on Entropy Weight Comprehensive Evaluation Method[J]. China Mechanical Engineering, 2022, 33(13): 1622-1628.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://www.cmemo.org.cn/CN/10.3969/j.issn.1004-132X.2022.13.013

http://www.cmemo.org.cn/CN/Y2022/V33/I13/1622

参考文献

［1］PAPELEUX L， PONTHOT J. Finite Element Simulation of Spring Back in Sheet Metal Forming［J］. Journal of Materials Processing Technology， 2002， 125/126：785-791.
［2］金飞翔，钟志平，李凤娇，等. 不同硬化模型对铝合金板冲压成形模拟结果的影响［J］. 机械工程学报， 2017， 53（22）：57-66.
JIN Feixiang， ZHONG Zhiping， LI Fengjiao， et al. The Influence of Different Hardening Models on the Simulation Results of Aluminum Alloy Sheet Stamping［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2017， 53（22）：57-66.
［3］张红升，秦泗吉，曹丽琴，等. 基于磁力控制的径向分区压边拉深工艺研究［J］. 中国科学：技术科学， 2021， 51（4）：388-398.
ZHANG Hongsheng， QIN Siji， CAO Liqin， et al. Research on the Deep Drawing Process of Radial Partition Blank Holder Based on Magnetic Force Control［J］. Science in China：Technical Sciences， 2021， 51（4）：388-398.
［4］谢延敏，于沪平，陈军，等. 基于灰色系统理论的方盒件拉深稳健设计［J］. 机械工程学报， 2007， 43（3）：54-59.
XIE Yanmin， YU Huping， CHEN Jun， et al. Robust Deep Drawing Design of Square Box Based on Grey System Theory［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2007， 43（3）：54-59.
［5］郭鹏，张新艳，余建波. 基于深度强化学习与有限元仿真集成的拉深成形控制［J］. 机械工程学报， 2020， 56（20）：47-58.
GUO Peng， ZHANG Xinyan， YU Jianbo. Deep Drawing Control Based on the Integration of Deep Reinforcement Learning and Finite Element Simulation［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2020， 56（20）：47-58.
［6］MANABE K， SOEDA K， SHIBATA A. Effects of Variable Punch Speed and Blank Holder Force in Warm Superplastic Deep Drawing Process［J］. Metals， 2021， 11（3）：493-493.
［7］YAGHOUBI S， FERESHTEH-SANIEE F. Optimization of the Geometrical Parameters for Elevated Temperature Hydro-mechanical Deep Drawing Process of 2024 Aluminum Alloy［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers， Part E：Journal of Process Mechanical Engineering， 2021， 235（2）：151-161.
［8］LIU P， KU T， KANG B S. A Study on Initial Blank Design to Minimize Earing in Multi-stage Deep Drawing Process for Rectangular Cup Using High Strength Steel Material［J］. Advanced Materials Research， 2013， 2262：1971-1975.
［9］DEMIRCI H I， ESNER C， YASAR M. Effect of the Blank Holder Force on Drawing of Aluminum Alloy Square Cup Theoretical and Experimental Investigation［J］. Journal of Materials Processing Technology， 2008， 206：152-160.
［10］NACEUR H， BEN-ELECHI S， KNOPF-LENOIR C， et al. Response Surface Methodology for the Design of Sheet Metal Forming Parameters to Control Spring-back Effects Using the Inverse Approach［J］. AIP Conf. ， Proc. ， 2004， 712（19）：91-96.
［11］刘畅，赖兴华，王策，等. 动力电池方形铝壳变薄拉深数值模拟［J］. 锻压技术， 2020， 45（5）：61-69.
LIU Chang， LAI Xinghua， WANG Ce， et al. Numerical Simulation of Thinning and Deep Drawing of Rectangular Aluminum Shell for Power Battery［J］. Forging & Stamping Technology， 2020， 45（5）：61-69.
［12］关玉明，赵越，崔佳，等. 软包锂电池电芯封装铝塑膜外壳拉深工艺［J］. 中国机械工程， 2019， 30（8）：988-993.
GUAN Yuming， ZHAO Yue， CUI Jia， et al. Deep-drawing Process of Soft-packed Lithium Battery Cell Encapsulated Aluminum-plastic Film Shell［J］. China Mechanical Engineering， 2019， 30（8）：988-993.
［13］唐建国. 电沉积镍涂层薄板的冲压成形极限预测与数值模拟［D］. 湘潭：湘潭大学， 2009.
TANG Jianguo. Prediction and Numerical Simulation of Stamping Forming Limit of Electrodeposited Nickel-coated Sheet［D］. Xiangtan：Xiangtan University， 2009.
［14］陈松茂，陈宇林. 基于制件尺寸规格与评价指标的熔融沉积工艺参数优化［J］. 华南理工大学学报（自然科学版）， 2020， 48（8）：130-138.
CHEN Songmao， CHEN Yulin. Optimization of Fused Deposition Process Parameters Based on Part Size Specification and Evaluation Index［J］. Journal of South China University of Technology（Natural Science Edition）， 2020， 48（8）：130-138.
［15］赵广宾，秦勉，刘雨，等. 聚醚醚酮熔融沉积成形强度工艺参数的优化［J］. 机械工程学报， 2020， 56（3）：216-222.
ZHAO Guangbin， QIN Mian， LIU Yu， et al. Optimization of Process Parameters for Fused Deposition Forming Strength of Polyether Ether Ketone［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2020， 56（3）：216-222.
［16］佟欣，杨树财，何春生，等. 变密度微织构球头铣刀切削性能多目标优化［J］. 机械工程学报， 2019， 55（21）：221-232.
TONG Xin， YANG Shucai， HE Chunsheng， et al. Multi-objective Optimization of Cutting Performance of Variable-density Micro-textured Ball-end Milling Cutter［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2019， 55（21）：221-232.
［17］QI Guoquan， WU Yin， QI Dongtao， et al. Experimental Study on the Thermostable Property of Aramid Fiber Reinforced PE-R Tpipes［J］. Natural Gas Industry B， 2015， 2（5）：461-466.
［18］蒋荣超，刘大维，王登峰. 基于熵权TOPSIS方法的整车动力学性能多目标优化［J］. 机械工程学报， 2018， 54（2）：150-158.
JIANG Rongchao， LIU Dawei， WANG Dengfeng. Multi-objective Optimization of Vehicle Dynamics Performance Based on Entropy Weight TOPSIS Method［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2018， 54（2）：150-158.

[1]	祁瑁富, 孙远韬, 田春雷, 冯嘉琪. 基于正交试验的850吨冷剪机剪切失效机理分析及其优化设计[J]. 中国机械工程, 2024, 35(04): 752-759.
[2]	赵泽民, 王立华, 黄洪燚, 陈太茂, 蒋维. 动力稳定作业参数对道床稳定性的影响[J]. 中国机械工程, 2023, 34(19): 2313-2319，2369.
[3]	向柔潼, 王时龙, 周杰, 易力力. 辐照环境下新型气动位置传感器压力响应特性研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(11): 1364-1371.
[4]	陈俞鹏, 王海波, 薛朝军, 邹怀静, 高依民, . 工业装配抗振外骨骼的动力学仿真及试验研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(04): 404-413.
[5]	陈帅, 郭飞燕, 孟月梅, 王明阳, 侯志霞. 融合实测数据的航空结构件修配量迭代寻优及评价方法[J]. 中国机械工程, 2022, 33(17): 2061-2070，2078.
[6]	易茜, 柳淳 , 李聪波, 易树平, 何爽. 基于小样本数据驱动的滚齿工艺参数低碳优化决策方法[J]. 中国机械工程, 2022, 33(13): 1604-1612.
[7]	冯旭刚, 魏舜昊, 魏新园, 徐帅, 樊嵘. 基于信息熵-灰色模糊融合模型的火电机组燃烧检测仪器综合性能评价方法[J]. 中国机械工程, 2022, 33(09): 1098-1103.
[8]	高建平, 余佳衡, 孟垚, 郗建国. 电动车辆控制参数自动优化标定系统的研究及验证[J]. 中国机械工程, 2022, 33(01): 118-125.
[9]	侯想, 刘熠新, 钟梦洁, 林赛, 刘杨, 罗荣煌, 罗学涛, 张飒, . 图形化蓝宝石衬底干法刻蚀工艺研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(24): 3001-3007.
[10]	王强, 陈继刚, 赵建华, 李雪, 胡占齐, . 航空自润滑关节轴承的内锥面滚铆工具设计[J]. 中国机械工程, 2021, 32(20): 2501-2507,2519.
[11]	杨艳玲, 禹静, 林希萌, 蔡晋辉. 三维螺纹测量机接触式测头的优化设计[J]. 中国机械工程, 2021, 32(15): 1812-1817.
[12]	王登峰, 李慎华. 基于Pareto挖掘的白车身侧碰安全件轻量化优化设计[J]. 中国机械工程, 2021, 32(13): 1584-1590,1637.
[13]	汪建新, 吴耀文, 张广义, 潮阳, 张文武, . 碳纤维增强复合材料水导激光切割试验研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(13): 1608-1616.
[14]	龙江启1;林坚1;陈先兵2;王子宁2. 通风制动盘结构参数对制动抖动的敏感性[J]. 中国机械工程, 2020, 31(24): 2966-2971.
[15]	欧阳武1,2,3;程启超1,2;金勇1,2;刘正林1,2;刘旭康1,2;王斌1,2. 基于熵权模糊综合评价法的水润滑尾轴承性能评估[J]. 中国机械工程, 2020, 31(12): 1407-1414.