[發明專利]無芯模旋壓成形旋輪加載路徑智能優化方法

在審

• 申請號: 202011236816.6
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112464526A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 高鵬飛;詹梅;閆星港;李宏偉;馬飛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06F30/17;B21D22/14
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 劉麗麗;張帆

1.一種無芯模旋壓成形旋輪加載路徑智能優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于有限元軟件，建立無芯模旋壓有限元模型；

S2、基于有限元軟件，建立無芯模旋壓瞬時成形工況及狀態實時提取模型；

S3、基于無芯模旋壓有限元模型、無芯模旋壓瞬時成形工況及狀態實時提取模型，獲取不同初始工況下旋壓瞬時成形工況與旋壓瞬時成形狀態對應的量化數據，并采用深度神經網絡方法，建立無芯模旋壓不同瞬時成形工況下的旋壓成形狀態預測模型；

S4、基于無芯模旋壓瞬時成形工況及狀態實時提取模型、無芯模旋壓不同瞬時成形工況下的旋壓成形狀態預測模型，采用粒子群優化算法，構造粒子群優化算法適應度函數，對無芯模旋壓瞬時旋輪加載路徑進行優化；

S5、將步驟S1~S4進行集成，建立無芯模旋壓成形旋輪加載路徑優化平臺，運行獲得滿足優化目標的瞬時旋輪加載路徑，將優化輸出的離散結果平滑即可獲得全過程無芯模旋壓成形旋輪加載路徑。

2.根據權利要求1所述的無芯模旋壓成形旋輪加載路徑智能優化方法，其特征在于，步驟S2中，無芯模旋壓瞬時成形工況的參量包括：旋輪作用半徑、凸緣寬度、半錐角、進給比和芯模轉速；無芯模旋壓瞬時成形狀態包括：凸緣波動程度、壁厚減薄率；

所述旋輪作用半徑是旋輪與坯料接觸點距通用芯模中心軸線的距離；凸緣寬度是坯料半徑與旋輪作用半徑的差值；凸緣波動程度指坯料最外緣最高點和最低點的高度差。

3.根據權利要求2所述的無芯模旋壓成形旋輪加載路徑智能優化方法，其特征在于，步驟S3中包括的具體步驟為：

S31、基于步驟S1建立的無芯模旋壓有限元模型，采用拉丁超立方試驗設計方法設計不同初始工況下的無芯模旋壓有限元模擬試驗；

S32、基于步驟S1建立的無芯模旋壓有限元模型以及步驟S2建立的無芯模旋壓瞬時成形工況及狀態實時提取模型，開展步驟S31設計的不同初始工況下的無芯模旋壓有限元模擬試驗，并獲取不同初始工況下瞬時成形工況與瞬時成形狀態對應的量化數據；

S33、基于獲取的不同初始工況下瞬時成形工況與瞬時成形狀態對應的量化數據，采用深度神經網絡方法，建立無芯模旋壓不同瞬時成形工況下的旋壓成形狀態預測模型。

4.根據權利要求3所述的無芯模旋壓成形旋輪加載路徑智能優化方法，其特征在于，步驟S31，初始工況中，初始旋輪作用半徑與目標件成形芯模半徑相同，其它初始工況的選取范圍分別為：半錐角0~90°、進給比0.4~3mm/r、芯模轉速30~150r/min、凸緣寬度30~d₀+30mm，其中，d₀為目標件成形時的初始凸緣寬度。

5.根據權利要求1所述的無芯模旋壓成形旋輪加載路徑智能優化方法，其特征在于，步驟S4中，構造的粒子群優化算法適應度函數Fitness為：

；

式中，δ_t為目標壁厚減薄率，ω₁為壁厚減薄率δ對應的權重，ω₂為凸緣波動程度λ對應的權重，ω₃為半錐角α對應的權重。

6.根據權利要求1所述的無芯模旋壓成形旋輪加載路徑智能優化方法，其特征在于，步驟S4、S5中，所述旋輪加載路徑包括：半錐角、進給比與芯模轉速的變化過程。