[發明專利]一種改善高強度鋼表面完整性的加工參數優化方法

在審

• 申請號: 202110552880.3
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113139256A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王曉強;王排崗;王浩杰;劉志飛;劉飛;靳園園;付浩然;張彪;曹麗茹;朱其萍
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 逯雪峰

1.一種改善高強度鋼表面完整性的加工參數優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，選用適當的工件和滾擠壓工具頭以進行超聲振動滾擠壓強化高強度鋼試驗，確定試驗過程中的工件轉速、進給速度、靜壓力和振幅為待優化的加工參數，選取工件的表面粗糙度、殘余應力和顯微硬度為表面完整性目標，以此開展四因素四水平正交試驗；

步驟二，基于正交試驗結果，運用多元回歸法分別構建表面粗糙度、殘余應力和顯微硬度與加工參數之間的數學模型；

步驟三，對步驟二所得的數學模型分別進行方差分析，以確定建立的各數學模型的可靠性和穩定性；

步驟四，基于步驟二所得的數學模型為目標函數，以加工參數的取值范圍為約束條件，構建優化模型，基于該優化模型采用非支配排序遺傳算法對表面完整性各目標進行多目標優化，生成Pareto最優解；

步驟五，對得到的Pareto最優解進行分析整理，得出使表面完整性各目標達到綜合最優的加工參數解集。

2.根據權利要求1所述的一種改善高強度鋼表面完整性的加工參數優化方法，其特征在于：步驟一中，所述工件選用調質處理后的42CrMo鋼，工件為直徑50mm，長度320mm的棒料。

3.根據權利要求1所述的一種改善高強度鋼表面完整性的加工參數優化方法，其特征在于：步驟二中，運用Minitab軟件對表面粗糙度、殘余應力和顯微硬度進行多元線性回歸分析，建立的表面粗糙度數學模型、殘余應力數學模型及顯微硬度數學模型如下所示：

Ra＝10^-0.632n^0.145f^0.1964F^-0.1181A^-0.0757

σ＝-10^2.5958n^0.0018f^-0.0138F^0.1261A^0.0509

HV＝10^2.7031n^-0.0289f^0.0113F^0.0541A^0.0529

式中，Ra為表面粗糙度；σ為殘余應力；HV為顯微硬度；n為工件轉速；f為進給速度；F為靜壓力；A為振幅。

4.根據權利要求1所述的一種改善高強度鋼表面完整性的加工參數優化方法，其特征在于：步驟三中，運用Minitab軟件對建立的表面粗糙度、殘余應力和顯微硬度的數學模型進行方差分析；方差分析得出的結果中，P值代表該模型的可信程度，當P＜0.05時，認為是模型可接受的錯誤水平。

5.根據權利要求3所述的一種改善高強度鋼表面完整性的加工參數優化方法，其特征在于：步驟四中，構建出的優化模型為：

式中，Ra為表面粗糙度；σ為殘余應力；HV為顯微硬度；n為工件轉速；f為進給速度；F為靜壓力；A為振幅。