[發(fā)明專利]基于集成計算與容差設(shè)計的合金鑄件尺寸精確調(diào)控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110146841.3
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112836297B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪東紅;余江平;易出山;譚詩薪;郝新;祝國梁;李飛;疏達(dá);孫寶德
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F111/06;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種基于集成計算與容差設(shè)計的合金鑄件尺寸精確調(diào)控方法，其特征在于：包括：

S1，以合金澆注溫度x₁，型殼溫度x₂和縮放因子x₃為影響因素，設(shè)計多組鑄造數(shù)值模擬BBD方案；

S2，對數(shù)值模擬進(jìn)行網(wǎng)格劃分，包括2D網(wǎng)格和3D網(wǎng)格劃分，并檢查網(wǎng)格質(zhì)量，隨后，輸入材料參數(shù)與初始條件，設(shè)置合金材料類型型殼材料類型、界面換熱系數(shù)以及工藝條件；針對鑄造產(chǎn)品對象，依次對S1設(shè)計的每組鑄造數(shù)值模擬BBD方案進(jìn)行數(shù)值模擬，每組數(shù)值模擬結(jié)束后，提取結(jié)果并可視化后作數(shù)據(jù)存儲，計算鑄件尺寸誤差，以平均直徑變化量y₁，圓度y₂為參考指標(biāo)，鑄件公差等級CT4為標(biāo)準(zhǔn)記錄考核數(shù)據(jù)；所述考核數(shù)據(jù)包括合金澆注溫度x₁，型殼溫度x₂和縮放因子x₃；

S3，以S2的前處理參數(shù)中合金澆注溫度x₁，型殼溫度x₂和縮放因子x₃作為變量因素，鑄件平均直徑變化量y₁，圓度y₂為評價指標(biāo)，建立評價指標(biāo)與變量因素之間的響應(yīng)面近似模型；

S4，基于S4得到的響應(yīng)面近似模型，采用NSGA-II多目標(biāo)優(yōu)化方法計算出較優(yōu)的因素水平組合值，通過對照Pareto解，得出期望組合，從而優(yōu)化出最佳的因素水平組合值，即合金澆注溫度x₁，型殼溫度x₂和縮放因子x₃的最佳組合值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集成計算與容差設(shè)計的合金鑄件尺寸精確調(diào)控方法，其特征在于：在S4之后，還包括：

S5，將優(yōu)化后的合金澆注溫度x₁，型殼溫度x₂和縮放因子x₃實施新的鑄件澆注工藝，按照鑄造數(shù)值模擬前處理的澆注溫度、型殼溫度、澆注速度方案，進(jìn)行鑄造試驗驗證。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集成計算與容差設(shè)計的合金鑄件尺寸精確調(diào)控方法，其特征在于：S3中，所述建立評價指標(biāo)與變量因素之間的響應(yīng)面近似模型，包括：

分別將N組鑄造仿真數(shù)值模擬試驗中的綜合質(zhì)量損失作為響應(yīng)值，影響因素作為自變量，建立綜合質(zhì)量損失y與影響因素x之間的二階響應(yīng)面模型，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃策略求解最優(yōu)的參數(shù)組合值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于集成計算與容差設(shè)計的合金鑄件尺寸精確調(diào)控方法，其特征在于：所述二階響應(yīng)面模型，具體如下：

其中，w_k為各項質(zhì)量損失的權(quán)重，t_i1和t_i2分別為各顯著影響因素的上下限水平，y_k為評價指標(biāo)，b_k0，b_ki，b_kii，b_kij分別為響應(yīng)面模型的各階回歸系數(shù)，x_i為第i個變量因素，x_j為第j個變量因素。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于集成計算與容差設(shè)計的合金鑄件尺寸精確調(diào)控方法，其特征在于：S3中，所述建立評價指標(biāo)與變量因素之間的響應(yīng)面近似模型，之后進(jìn)一步包括工藝敏感性的度量，具體為：定義工藝敏感系數(shù)，作為合金澆注溫度、型殼溫度及縮放因子對評價指標(biāo)影響的度量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于集成計算與容差設(shè)計的合金鑄件尺寸精確調(diào)控方法，其特征在于：所述工藝敏感系數(shù)，其具體定義如下：

其中，分別為合金澆注溫度x₁，型殼溫度x₂和縮放因子x₃的目標(biāo)值；η_i的正負(fù)及大小代表了對該階段尺寸誤差的作用方式，正代表增大質(zhì)量損失，負(fù)代表進(jìn)行誤差的補(bǔ)償和減小作用，其的絕對值越大，表示該工藝參數(shù)對質(zhì)量損失的影響越顯著。