[發(fā)明專利]一種深冷加工鎳基高溫合金的參數(shù)優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410735260.3
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104484519A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁漢;賀子和;張小明;莊可佳;張東;黃信達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種深冷加工鎳基高溫合金的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(a)為車床主軸及配置的車刀組裝液氮冷卻噴頭，該液氮冷卻噴頭隨著車床主軸和車刀同步移動(dòng)用于噴射液氮以執(zhí)行深冷加工；此外，為包括切削速度、切削深度和切削進(jìn)給量在內(nèi)的一系列待優(yōu)化輸入加工參數(shù)分別設(shè)定取值區(qū)間；

(b)在上述各個(gè)取值區(qū)間的范圍內(nèi)，分別選取所述輸入加工參數(shù)進(jìn)行組合，并根據(jù)正交試驗(yàn)來執(zhí)行多種工況下的車削加工，相應(yīng)建立車削模型；然后，求解各種工況下所對應(yīng)的包括切削溫度、軸向車削分力Fx、徑向車削分力Fy、加工平面方向的表面殘余拉應(yīng)力、加工平面方向的最大殘余壓應(yīng)力、以及加工平面方向的最大殘余壓應(yīng)力的深度在內(nèi)的輸出結(jié)果；

(c)基于步驟(b)所建立的車削模型，選取切削溫度、加工平面方向的表面殘余拉應(yīng)力以及加工平面方向的最大殘余壓應(yīng)力的深度這三個(gè)變量作為優(yōu)化目標(biāo)；

(d)采用響應(yīng)面法并通過二次多項(xiàng)式回歸方程的形式，對步驟(c)所選取的三個(gè)優(yōu)化目標(biāo)分別進(jìn)行擬合，并獲得如下所示的通用擬合方程：W＝a+b₁×S+b₂×A_p+b₃×f_z+c₁×S×A_p+c₂×S×f_z+c₃×A_p×f_z+d₁×S²+d₂×A_p²+d₃×f_z²

其中，W表示擬合對象也即切削溫度T、加工平面方向的表面殘余拉應(yīng)力σ_L或者加工平面方向的最大殘余壓應(yīng)力的深度σ_Y；a、b₁、b₂、b₃、c₁、c₂、c₃、d₁、d₂、d₃分別是該擬合方程的各個(gè)系數(shù)，S表示在響應(yīng)面法試驗(yàn)過程中所選取的多個(gè)切削速度，A_p表示在響應(yīng)面法試驗(yàn)過程中所選取的多個(gè)切削深度，f_z則表示在響應(yīng)面法試驗(yàn)過程中所選取的多個(gè)切削進(jìn)給量；

(e)按照加工平面方向的最大殘余壓應(yīng)力的深度、切削溫度和加工平面方向的表面殘余拉應(yīng)力的前后優(yōu)先級次序，分別對它們各自所對應(yīng)的擬合方程來設(shè)定不同的優(yōu)化系數(shù)，然后進(jìn)行求解相應(yīng)獲得在深冷加工條件下，切削速度、切削深度和切削進(jìn)給量這些參數(shù)在所述取值區(qū)間范圍內(nèi)的最優(yōu)解，并將其作為最終用于執(zhí)行鎳基高溫合金切削加工的工藝參數(shù)組合，由此完成整體的參數(shù)優(yōu)化過程。

2.如權(quán)利要求1所述的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，對于所述液氮冷卻噴頭而言，其優(yōu)選采用液氮前刀面冷卻方式來執(zhí)行對車刀的噴射冷卻。

3.如權(quán)利要求1或2所述的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在步驟(d)中，優(yōu)選采用逐步回歸法對優(yōu)化目標(biāo)執(zhí)行擬合處理，由此獲得所述優(yōu)化函數(shù)式。

4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在步驟(e)中，所述加工平面方向的最大殘余壓應(yīng)力深度的優(yōu)化系數(shù)優(yōu)選被設(shè)定為[10，20]，所述切削溫度的優(yōu)化系數(shù)優(yōu)選被設(shè)定為[6，9]，所述加工平面方向的表面殘余拉應(yīng)力的優(yōu)化系數(shù)優(yōu)選被設(shè)定為[3，5]。

5.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在步驟(a)中，優(yōu)選以刀具手冊為基礎(chǔ)，并結(jié)合多次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)際測試數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)方式得出各個(gè)待優(yōu)化輸入加工參數(shù)的取值區(qū)間。