[发明专利]基于聚乳酸复合材料的多材料结构汽车内饰件的加工方法

摘要

基于聚乳酸复合材料的多材料结构汽车内饰件的加工方法，步骤为：将零件固定在汽车的副仪表板总成上，在试验场强化路中测量得到汽车内饰件在X向、Y向、Z向三个方向承受的载荷，确定车辆共振频率；以原零件服役条件为设计的边界条件，利用有限元分析计算X向、Y向、Z向三个方向受力下零件最大位移，代表零件三个方向的刚度；根据该零件质量，计算得在试验中受力最大值；将原有零件拆分成四部分,每部分由不同纤维含量的PLA/BF制造，变量为BF百分含量；通过最优拉丁超立方试验设计方法在变量空间构造样本点；以零件结构总质量最小为目标，以设计约束1个模态，3个位移为边界优化参数，采用MIGA和代理模型结合的方法寻找最优解，3D打印机制造该零件。

主权项

1.基于聚乳酸复合材料的多材料结构汽车内饰件的加工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1、将原汽车内饰件用6个螺栓固定在汽车的副仪表板总成上，之后在试验场强化路中测量得到工作载荷；测量时将加速度传感器布置在汽车内饰件中心位置，车辆满载按照一汽集团乘用车耐久试验标准测试，同时为确定车辆主要共振频率，对时域信号进行快速傅里叶变换，从而得到汽车内饰件在X向、Y向、Z向三个方向承受的载荷，通过对载荷谱分析，确定车辆共振频率；步骤S2、以原汽车内饰件服役条件为设计的边界条件，原汽车内饰件服役条件为：在车辆试验过程中受三个方向载荷，表明汽车内饰件在服役过程中在三个方向上均需要一定的刚度；服役过程中汽车内饰件需要避开车辆共振的主频率，汽车内饰件的一阶共振频率需大于车辆共振频率；边界条件设置时利用有限元分析计算X向、Y向、Z向三个方向受力下汽车内饰件最大位移，来代表汽车内饰件三个方向的刚度；根据该汽车内饰件质量，计算得在试验中受力最大值；另外，考虑到避免汽车内饰件与车辆共振，汽车内饰件一阶共振频率需大于车辆共振频率；总结以上车辆共振频率设计边界条件，获得汽车内饰件X向位移、Y向位移、Z向位移、一阶模态的要求；步骤S3、确定了边界条件后，将原有汽车内饰件拆分成四部分,每部分由不同纤维含量的PLA/BF制造，变量即为BF的百分含量，变量个数为4个，分别是X1、X2、X3、X4；通过最优拉丁超立方试验设计方法在变量空间构造样本点，选取50个拟合样本点，11个测试样本点；然后，计算结构的模态响应和刚度响应，从而得到设计空间内的初始样本数据，初始样本数据包括1个模态Y5，3个位移Y2、Y3、Y4，以及1个结构总质量Y1，初始样本数据与X1、X2、X3、X4之间的关系式如下；Y1＝183.65826+0.73283×X1+1.54030×X2+0.35149×X3+0.32495×X4+‑0.000943×X1×X2+‑0.00585×X1×X3+‑0.00169×X2×X3+‑0.00329×X1×X1+‑0.00108×X2×X2+0.00211×X3×X3+‑0.00063×X4×X4+‑0.00285×X1×X4+‑0.00260×X2×X4+‑0.00372×X3×X4；Y2＝13.75704+0.01586×X1+‑0.28394×X2+‑0.10186×X3+‑0.00630×X4+‑0.00003×X1×X2+‑0.00006×X1×X3+0.00040×X2×X3+‑0.00019×X1×X1+0.00273×X2×X2+0.00081×X3×X3+‑0.00013×X4×X4+0.00003×X1×X4+0.00022×X2×X4+0.00013×X3×X4，Y2为X向位移；Y3＝10.97306+0.00894×X1+‑0.22736×X2+‑0.05956×X3+‑0.02478×X4+‑9.43718×X1×X2+4.61989×X1×X3+0.00035×X2×X3+‑0.00014×X1×X1+0.00215×X2×X2+0.00037×X3×X3+0.00004×X4×X4+0.00004×X1×X4+0.00027×X2×X4+0.00016×X3×X4，Y3为Y向位移；Y4＝1.12494+‑0.02188×X1+‑0.00850×X2+‑0.00159×X3+0.00096×X4+0.00003×X1×X2+0.00001×X1×X3+7.54769×X2×X3+0.00022×X1×X1+0.00007×X2×X2+9.11394×X3×X3+‑7.73178×X4×X4+‑0.00001×X1×X4+‑2.70573×X2×X4+9.91960×X3×X4，Y4为Z向位移；Y5＝125.50259+‑0.08144×X1+2.43429×X2+‑0.02908×X3+‑0.06952×X4+‑0.00104×X1×X2+0.00152×X1×X3+‑0.00060×X2×X3+0.00118×X1×X1+‑0.02498×X2×X2+‑0.00156×X3×X3+‑0.00058×X4×X4+0.00140×X1×X4+0.00225×X2×X4+0.00062×X3×X4；步骤S4、以零件结构总质量最小为目标，以设计约束1个模态，3个位移为边界优化参数，采用MIGA和代理模型结合的方法寻找最优解，所述的MIGA参数设置：Sub‑population size为10、Number of Islands为16、Number of Generations为16、Rate of Crossover为1.0、Rate of Migration为0.01、Interval of Migrations为5、Penalty multiplier为1000、Penalty eXponent为2、MaXimum failed runs为5；所述的代理模型是BP神经网络模型和响应面模型，优化目标函数为：步骤S5、采用3D打印机按照上述步骤分成的四部分X1、X2、X3、X4制造该零件。