[發明專利]一種傳動軸加工性能評價及基于關鍵工藝的控制方法

有效

• 申請號: 202011457132.9
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112464572B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 王延忠;張煒;余博
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12;G06F119/04;G06F119/08;G06F119/16
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本發明為一種傳動軸加工性能評價及基于關鍵工藝的控制方法，包括：1.提取傳動制造過程中關鍵工藝參數與加工性能關鍵評價指標；2.基于仿真及試驗分析，獲取關鍵工藝控制參數對其性能評價指標的影響規律；3.在獲得傳動軸典型材料的裂紋萌生與擴展的相關參數的基礎上研究加工性能評價指標對裂紋的影響規律和影響權重；4.以傳動軸加工性能評價指標為中間變量，構建傳動軸壽命計算模型；5.基于遺傳算法對傳動軸關鍵工藝參數進行優化。本發明通過從歷史仿真和試驗數據上提取相關規律，構建關鍵工藝參數、加工表面質量及裂紋之間的關系，能夠快速的預測表面加工性能并評價，還能針對使用要求對工藝參數進行優化，為傳動軸的高可靠性設計與制造提供理論基礎。

技術領域

本發明屬于長壽命傳動元件制造領域，具體涉及一種傳動軸加工性能評價及關鍵工藝控制方法。

背景技術

傳動軸是重載車輛、船舶等傳動系統中關鍵的元件之一，其工況惡劣，載荷復雜，未來的車輛對其機動性、可靠性及輕量化的要求越來越高，這些高性能指標對傳動軸的設計要求也在不斷的提高。如何在輕量化的基礎上保障傳動軸的使用壽命是未來傳動軸設計制造面臨的一個重要問題。傳動軸的加工表面性能直接決定著其使用壽命，表面粗糙度可以直接影響傳動軸應力集中，較硬的表面能夠阻礙裂紋的擴展，殘余壓應力可以抵消一部分工作應力，熱處理能夠提高硬度，但是會引起變形，磨削能夠提高表面粗糙度，但是會將淬硬層去掉，噴丸能引入殘余壓應力，但是卻降低了表面粗糙度。如何選擇合理的工藝，規劃合理的表面加工性能是提高傳動軸使用性能的有效方法。

目前對加工性能評價都是基于個別典型工藝進行，評價指標有限，無法滿足傳動軸的壽命評價要求。另外針對單一的工藝開展工藝優化，忽略了其他工藝參數的影響，這樣的評價是片面和不準確的，難以準確的進行工藝參數優化，無法保障整體的工作壽命。必須考慮多個工藝建立起傳動軸加工性能整體評價體系，在此基礎上研究其工藝參數的優化方法。

發明內容

本發明的目的在于：針對傳動軸表面加工性能評價難的問題，通過從歷史數據中提取關鍵評價指標和關鍵工藝控制參數，構建以加工性能關鍵評價指標為中間變量的壽命計算模型，實現對傳動軸的加工性能評價和工藝參數優化。為傳動軸的長壽命制造提供技術支撐。

本發明提出了一種傳動軸加工性能評價及基于關鍵工藝的控制方法。該方法步驟如下：

步驟S1：提取傳動制造過程中關鍵工藝參數與加工性能關鍵評價指標；

步驟S2：基于仿真及試驗分析，獲取關鍵工藝控制參數對其性能評價指標的影響規律；

步驟S3：在獲得傳動軸典型材料的裂紋萌生與擴展相關參數的基礎上研究加工性能評價指標對裂紋的影響規律和影響權重；

步驟S4：以傳動軸加工性能評價指標為中間變量，構建傳動軸壽命計算模型；

步驟S5：基于遺傳算法對傳動軸關鍵工藝參數進行優化。

進一步的，所述步驟1中，從傳動軸仿真和試驗數據以及生產經驗中，提取傳動軸的關鍵工藝參數，如：熱處理參數、磨削參數、噴丸參數等，提取關鍵評價指標，如：表面粗糙度、表面硬度、表面殘余應力分布等。為接下來的傳動加工性能評價與工藝參數優化提供基礎。

進一步的，所述步驟2中，對傳動軸的熱處理仿真與試驗等歷史數據進行分析，獲得淬火溫度、保溫時間、淬火冷卻速度等熱處理工藝參數對內部組織及表面硬度的影響規律。

進一步的，所述步驟2中，對傳動軸的成形磨削仿真與試驗等歷史數據進行分析，獲得磨削速度、進給速度、磨削深度等工藝參數對粗糙度等表面形貌的影響規律。

進一步的，所述步驟2中，對傳動軸的噴丸磨削仿真與試驗等歷史數據進行分析，獲得噴丸覆蓋率、噴丸強度等工藝參數對傳動軸殘余應力場的影響規律。