本發(fā)明涉及鋁合金加工，尤其涉及一種自行車鋁合金拉伸成形方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鋁合金加工是金屬加工領(lǐng)域中的一個重要分支，主要涉及利用鋁合金的優(yōu)異特性如低密度、高強度、優(yōu)良的導(dǎo)電性和抗腐蝕性等進行各種形式的加工，包括鋁合金的鑄造、焊接、機加工以及成形等過程，特別是成形技術(shù)，如拉伸成形、擠壓和沖壓等。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，鋁合金加工技術(shù)的發(fā)展不斷優(yōu)化，以適應(yīng)航空航天、交通運輸、建筑和包裝等行業(yè)的需求，推動了輕質(zhì)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和功能集成的設(shè)計理念。

2、其中，自行車鋁合金拉伸成形方法是將鋁合金材料通過機械力拉伸并成形為特定的自行車部件，主要用途是生產(chǎn)出輕質(zhì)、高強度的自行車零部件，如車架、車把等。利用拉伸成形技術(shù)，可以確保部件具有良好的力學(xué)性能和耐久性，同時還能優(yōu)化自行車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，是自行車制造業(yè)中常用的一種方式，用以實現(xiàn)材料的最大化利用和產(chǎn)品性能的優(yōu)化。

3、現(xiàn)有的鋁合金加工技術(shù)通常缺乏對成形過程中溫度和應(yīng)力分布的實時監(jiān)控和動態(tài)調(diào)整能力。這種靜態(tài)的處理方式可能導(dǎo)致成品在機械性能上的不均勻，例如部分區(qū)域可能因溫度控制不精確而出現(xiàn)硬度不足或過硬，影響整體的使用性能和壽命。此外，未能實時調(diào)整拉伸速度的情況下，對于不同厚度的鋁合金部件，常常無法達到最佳的成形效果，這在高精度要求的航空航天等領(lǐng)域尤為不利。缺乏精細(xì)的溫度控制和拉伸速度優(yōu)化也會增加材料浪費和生產(chǎn)成本，因為不合格的部件需重新加工或報廢，在競爭激烈的工業(yè)市場中，對企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品競爭力造成不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種自行車鋁合金拉伸成形方法及系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種自行車鋁合金拉伸成形方法，包括以下步驟：

3、s1：通過紅外感應(yīng)器和溫度傳感器，監(jiān)測自行車鋁合金成形初始階段所有部位溫度，根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整加熱元件輸出匹配目標(biāo)溫度范圍，根據(jù)調(diào)整結(jié)果通過循環(huán)控制溫度分布，并實時調(diào)節(jié)維持溫度均衡，得到溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)；

4、s2：根據(jù)所述溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)，分析自行車鋁合金的應(yīng)力反應(yīng)，結(jié)合成形力數(shù)據(jù)與材料力學(xué)模型調(diào)節(jié)拉伸速度，根據(jù)調(diào)節(jié)結(jié)果動態(tài)優(yōu)化自行車鋁合金拉伸速率，匹配差異厚度的鋁合金部件，得到拉伸速度優(yōu)化配置結(jié)果；

5、s3：根據(jù)所述拉伸速度優(yōu)化配置結(jié)果，執(zhí)行自行車鋁合金成形操作，監(jiān)控成形過程中的變形與應(yīng)力分布，實時調(diào)整成形參數(shù)，得到成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果；

6、s4：使用所述成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，進行自行車鋁合金質(zhì)量檢驗，評估尺寸和機械性能，根據(jù)評估數(shù)據(jù)調(diào)整成形過程，匹配設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，得到自行車鋁合金拉伸成形方案。

7、作為本發(fā)明的進一步方案，所述加熱元件輸出的調(diào)整步驟為：

8、s111：采用紅外感應(yīng)器和溫度傳感器收集溫度，計算自行車鋁合金所有部位的平均溫度，采用公式，

9、

10、生成平均溫度數(shù)據(jù)，其中，表示第i個測量點的溫度，表示測量點的總數(shù)，表示第i個測量點的權(quán)重因子，與位置相關(guān)聯(lián)；

11、s112：結(jié)合所述平均溫度數(shù)據(jù)，計算與平均目標(biāo)溫度的偏差，使用公式，

12、

13、生成溫度偏差數(shù)據(jù)，其中，代表平均溫度數(shù)據(jù)，代表平均目標(biāo)溫度，代表溫度偏差，使用根號增加對偏差的敏感性；

14、s113：根據(jù)所述溫度偏差數(shù)據(jù)，調(diào)整加熱元件的輸出，采用公式，

15、

16、計算新的加熱功率，生成調(diào)整后的加熱元件輸出數(shù)據(jù)，其中，代表原加熱功率，代表調(diào)整系數(shù)，代表溫度偏差的平方，用于提高對偏差的敏感性。

17、作為本發(fā)明的進一步方案，所述溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)的獲取步驟為：

18、s121：使用所述調(diào)整后的加熱元件輸出數(shù)據(jù)，采用循環(huán)控制，確保所有部位溫度均衡，采用公式，

19、

20、生成循環(huán)控制后的溫度數(shù)據(jù)，其中，代表循環(huán)控制后的溫度，代表舊溫度，代表調(diào)整后的加熱功率，代表時間間隔，代表熱容。

21、s122：根據(jù)所述循環(huán)控制后的溫度數(shù)據(jù)，進行實時調(diào)節(jié)，采用公式，

22、

23、生成實時調(diào)節(jié)后的溫度數(shù)據(jù)，其中，代表調(diào)節(jié)后的溫度數(shù)據(jù)，代表目標(biāo)調(diào)節(jié)溫度，代表調(diào)節(jié)因子，用于調(diào)整調(diào)節(jié)過程的精度；

24、s123：基于所述實時調(diào)節(jié)后的溫度數(shù)據(jù)，采用公式，

25、

26、計算生成溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)，其中，代表調(diào)節(jié)后的溫度數(shù)據(jù)，代表反饋數(shù)據(jù)。

27、作為本發(fā)明的進一步方案，所述拉伸速度的調(diào)節(jié)步驟為：

28、s211：根據(jù)所述溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)，計算鋁合金應(yīng)力反應(yīng)，使用公式，

29、

30、生成初步應(yīng)力反應(yīng)數(shù)據(jù)，其中，代表溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)，代表應(yīng)力系數(shù)，代表溫度系數(shù)的線性增長率，代表溫度系數(shù)的二次增長率，代表初步計算的鋁合金應(yīng)力反應(yīng)；

31、s212：結(jié)合成形力數(shù)據(jù)和材料力學(xué)模型，對所述初步應(yīng)力反應(yīng)數(shù)據(jù)進行調(diào)整，使用公式，

32、

33、生成調(diào)整后的應(yīng)力反應(yīng)數(shù)據(jù)，其中，代表鋁合金實際成形力，代表鋁合金標(biāo)準(zhǔn)成形力，代表應(yīng)力調(diào)整系數(shù)，代表調(diào)整后的鋁合金應(yīng)力反應(yīng)；

34、s213：基于所述調(diào)整后的應(yīng)力反應(yīng)數(shù)據(jù)，計算新的拉伸速度，采用公式，

35、

36、輸出新拉伸速度數(shù)據(jù)，其中，代表原始拉伸速度，代表一次調(diào)節(jié)系數(shù)，代表根號調(diào)節(jié)系數(shù)，代表新調(diào)節(jié)的拉伸速度。

37、作為本發(fā)明的進一步方案，所述拉伸速度優(yōu)化配置結(jié)果的獲取步驟為：

38、s221：使用所述新拉伸速度數(shù)據(jù)，調(diào)整拉伸速率，匹配差異厚度的鋁合金部件，應(yīng)用公式，

39、

40、得出調(diào)整后的拉伸速率數(shù)據(jù)，其中，鋁合金鋁合金；

41、s222：根據(jù)所述調(diào)整后的數(shù)據(jù)，結(jié)合鋁合金厚度差異，進行拉伸速率再優(yōu)化，使用公式，

42、

43、生成匹配拉伸速度數(shù)據(jù)，其中，代表厚度差異調(diào)節(jié)因子，代表調(diào)節(jié)冪指數(shù)，代表匹配的拉伸速度；

44、s223：將所述匹配拉伸速度數(shù)據(jù)應(yīng)用至生產(chǎn)線上，匹配鋁合金生產(chǎn)需求，采用公式，

45、

46、輸出拉伸速度優(yōu)化配置結(jié)果，其中，代表生產(chǎn)調(diào)節(jié)系數(shù)，用于調(diào)整拉伸速度反映生產(chǎn)線實際需求，代表厚度變異對拉伸速度影響的系數(shù)，代表最大厚度變異。

47、作為本發(fā)明的進一步方案，所述成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果的獲取步驟為：

48、s311：根據(jù)所述拉伸速度優(yōu)化配置結(jié)果，執(zhí)行自行車鋁合金成形操作，采用公式，

49、

50、計算得到成形操作的初始數(shù)據(jù)，其中，代表成形操作時間；

51、s312：利用所述成形操作的初始數(shù)據(jù)，監(jiān)控鋁合金成形過程中的變形與應(yīng)力分布，采用公式，

52、

53、得到實時應(yīng)力分布數(shù)據(jù)，其中，是變形系數(shù)，代表鋁合金變形對應(yīng)力反應(yīng)的敏感度，是應(yīng)力分布系數(shù)，用于調(diào)整設(shè)備均勻應(yīng)力分布能力的影響，是應(yīng)力-變形響應(yīng)的指數(shù)，表明應(yīng)力隨變形增加的速率，代表實時監(jiān)控的應(yīng)力數(shù)據(jù)；

54、s313：基于所述實時應(yīng)力分布數(shù)據(jù)，實時調(diào)整成形參數(shù)，采用公式，

55、

56、計算得到調(diào)整后成形參數(shù)數(shù)據(jù)，其中為標(biāo)準(zhǔn)成形參數(shù)，代表調(diào)節(jié)系數(shù)，調(diào)整參數(shù)的敏感度，代表平滑系數(shù)，用于防止因極端應(yīng)力值導(dǎo)致參數(shù)調(diào)整過大，代表調(diào)整后的成形參數(shù)；

57、s314：綜合所述調(diào)整后成型參數(shù)數(shù)據(jù)的調(diào)整效果，采用公式，

58、

59、計算得到成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，其中，是增強系數(shù)，用于放大最終參數(shù)的效果，是深度分析調(diào)節(jié)系數(shù)，調(diào)整優(yōu)化結(jié)果的敏感度，是響應(yīng)系數(shù)，影響日志項的變化。

60、作為本發(fā)明的進一步方案，所述自行車鋁合金拉伸成形方案的獲取步驟為：

61、s411：根據(jù)所述成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，執(zhí)行鋁合金的質(zhì)量檢驗，采用公式，

62、

63、得到鋁合金的質(zhì)量檢驗結(jié)果，其中，代表鋁合金密度調(diào)整參數(shù)，是質(zhì)量系數(shù)，是質(zhì)量調(diào)整指數(shù)，是調(diào)整系數(shù)，用于調(diào)整密度對結(jié)果的影響，是成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果的調(diào)整指數(shù)；

64、s412：利用所述鋁合金的質(zhì)量檢驗結(jié)果，進行自行車鋁合金尺寸和機械性能評估，應(yīng)用公式，

65、

66、得到尺寸和機械性能評估結(jié)果，其中，是評估系數(shù)，是功效調(diào)整指數(shù)，是調(diào)整因子，是質(zhì)量檢驗結(jié)果的調(diào)整指數(shù)；

67、s413：基于所述尺寸和機械性能評估結(jié)果，調(diào)整鋁合金成形過程，使用公式，

68、

69、生成調(diào)整后的成形過程參數(shù)，其中，是初始成形參數(shù)，是調(diào)整因子，是評估結(jié)果的調(diào)整指數(shù)；

70、s414：將所述調(diào)整后的成形過程參數(shù)與自行車鋁合金設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行匹配，應(yīng)用公式，

71、

72、得到自行車鋁合金拉伸成形方案b，其中，分別是匹配系數(shù)、優(yōu)化指數(shù)和的調(diào)整因子和的參數(shù)調(diào)整指數(shù)。

73、一種自行車鋁合金拉伸成形系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

74、溫度數(shù)據(jù)采集模塊收集溫度數(shù)據(jù)，計算自行車鋁合金的平均溫度，分析與目標(biāo)溫度的偏差，調(diào)整加熱元件的輸出，生成調(diào)整后的加熱元件輸出數(shù)據(jù)；

75、溫度循環(huán)控制模塊基于所述調(diào)整后的加熱元件輸出數(shù)據(jù)進行循環(huán)控制，確保所有部位溫度均衡并進行實時調(diào)節(jié)，生成溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)；

76、應(yīng)力與速度調(diào)整模塊根據(jù)所述溫度調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)，計算鋁合金應(yīng)力反應(yīng)，結(jié)合成形力數(shù)據(jù)和材料力學(xué)模型進行數(shù)據(jù)調(diào)整并計算新的拉伸速度，調(diào)整拉伸速率，匹配差異厚度的鋁合金部件和生產(chǎn)需求，輸出拉伸速度優(yōu)化配置結(jié)果；

77、成形操作監(jiān)控模塊基于所述拉伸速度優(yōu)化配置結(jié)果，執(zhí)行自行車鋁合金成形操作，監(jiān)控鋁合金成形過程中的變形與應(yīng)力分布，實時調(diào)整成形參數(shù)，綜合調(diào)整效果，得到成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果；

78、質(zhì)量檢驗與評估模塊基于所述成形參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，執(zhí)行鋁合金的質(zhì)量檢驗，進行自行車鋁合金尺寸和機械性能評估，調(diào)整鋁合金成形過程，與自行車鋁合金設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行匹配，得到自行車鋁合金拉伸成形方案。

79、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

80、本發(fā)明中，通過監(jiān)測鋁合金成形初期所有部位的溫度并實時調(diào)整，確保加熱過程與目標(biāo)溫度范圍的精準(zhǔn)匹配，細(xì)致的拉伸溫度控制，能夠均衡整個成形件的溫度分布，提高拉伸成形過程中的材料一致性與成品質(zhì)量，數(shù)據(jù)實時反饋優(yōu)化拉伸速度，確保不同厚度鋁合金部件的拉伸成形效果，避免過度拉伸或不足，提高成品的機械性能和尺寸準(zhǔn)確性，通過動態(tài)調(diào)整成形參數(shù)，應(yīng)對成形過程中的變形與應(yīng)力分布問題，優(yōu)化產(chǎn)品耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。