屬石油化工設備，實際生產(chǎn)中的5083鋁板車身內板件管殼式換熱器的一種。由管箱、殼體及管束等主要部件組成，因其換熱管成U形而得名，U型管式換熱器僅有一個管板，管子兩端均固定于同一管板上。現(xiàn)有的U型管換熱器，結構較為簡單，無法根據(jù)所需要的換熱需求，調節(jié)進水量的大小，容易造成水資源的浪費。隨著能源危機的加劇和人們環(huán)保意識的提高，汽車行業(yè)正朝著輕量化的方向發(fā)展。

 鋁合金材料相對于鋼板具有密度小、比強度高、延展性和耐腐蝕性好等優(yōu)點，汽車車身制造中所占的比重逐漸增加。但是由于5083鋁板的材料特性跟鋼板差異較大，鋼板的沖壓成形理論和模具設計制造技術直接應用在5083鋁板沖壓成形中易出現(xiàn)起皺和破裂等成形缺陷。目前的研究合金管主要集中于采用變壓邊力技術來改善5083鋁板的沖壓成形質量，但是這種方法需要對壓機進行改裝，成本大且耗時長，無法滿足汽車行業(yè)大批量生產(chǎn)的要求。壓邊間隙是沖壓過程中的一個重要工藝參數(shù)，指壓邊圈與凹模之間的距離。板料沖壓成形時，壓邊間隙直接決定壓邊力的大小，從而影響板料的成形質量。當壓邊間隙較小時會產(chǎn)生較大的壓邊力，板料容易拉裂；當壓邊間隙過大時會因為壓邊力較小導致法蘭部分起皺。鑒于此，本文嘗試將隨位置變化的壓邊力技術轉化為變間隙壓邊技術，采用試驗設計方法、近似模型技術和優(yōu)化算法，并結合數(shù)值模擬技術對5083鋁板沖壓的壓邊間隙和其它工藝參數(shù)進行優(yōu)化。本文的主要工作內容如下：一、闡述了鋁合金材料在車身上的應用現(xiàn)狀和改善5083鋁板沖壓成形質量的主要方法及其不足之處，提出了本文的研究內容和意義。二、介紹了優(yōu)化設計的流程和理論知識，詳細分析了5083鋁板沖壓成形的變形理論和數(shù)值模擬技術以及成形質量的評價標準。三、以實際生產(chǎn)中的5083鋁板車身內板件為例，基于DYNA FORM軟件建立了數(shù)值模擬的有限元模型，介紹了相關過程參數(shù)的設置方法，并分析了分別采用恒壓邊力和四種常用的壓邊力加載曲線對該零件成形質量的影響。四、上述工作的基礎之上，將壓邊圈分塊，以壓邊間隙、摩擦系數(shù)、凹模圓角半徑、沖壓速度、壓邊力為設計變量，以零件產(chǎn)品區(qū)域的最大減薄率和最大增厚率為優(yōu)化目標建立數(shù)學模型。采用正交表進行因素篩選，拉丁拉丁超立方試驗設計方法、二次多項式響應面近似模型技術以及基于Pareto支配的多目標粒子群優(yōu)化算法對5083鋁板沖壓的參數(shù)進行了優(yōu)化，得到最優(yōu)參數(shù)組合。根據(jù)優(yōu)化結果重新建立有限元模型并安排仿真，通過對比分析證明該方法的正確性和實用性。