葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冷輥軋成形模具設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面初始設(shè)計(jì)、基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)、基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先通過虛擬成形確定葉片冷輥軋后的變形誤差；再利用拓?fù)溲a(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行葉片型面的反變形誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輥軋模型面的幾何重構(gòu)；最后根據(jù)虛擬修模的試模情況與葉片設(shè)計(jì)的幾何要求進(jìn)行對比，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法（DOFO）實(shí)現(xiàn)無余量冷輥軋葉片加工模具的全局優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決葉片輥軋模具型面設(shè)計(jì)簡單考慮回彈補(bǔ)償導(dǎo)致試修模次數(shù)多、廢品率高、設(shè)計(jì)周期長等問題，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)葉片無余量冷輥軋成形。
【專利說明】葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于虛擬成形拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)娜~片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，屬于冷輥軋成形模具設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在高性能、高指標(biāo)的推動(dòng)下，一些零件面臨著復(fù)雜型面精密加工的制造難題。如:發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的特點(diǎn)是葉身薄，前、后緣半徑小，型面扭曲，葉身型面和邊緣半徑的允許偏差十分嚴(yán)格。通過冷輥軋方式實(shí)現(xiàn)葉片的近凈成形是一種先進(jìn)的葉片制造技術(shù)，中國發(fā)明專利(專利號200710157510.X)介紹了一種GH150合金高壓壓氣機(jī)動(dòng)、靜葉片冷輥軋工藝。中國發(fā)明專利(專利號200710159074.X)提出了一種軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法，通過葉片型面的處理以及與軋模截面的換算來實(shí)現(xiàn)葉片輥軋盆模和背模主要項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。雖然，在該設(shè)計(jì)方法中考慮了葉片的輥軋方向、平衡角、中截面、型面邊緣及軋模咬口和出口的設(shè)計(jì)問題，但由于沒有考慮加工變形補(bǔ)償，加之葉片形狀的特殊性，其輥軋過程不同于平板軋制，工件和模具的受力情況都很復(fù)雜，容易出現(xiàn)側(cè)向彎曲、型槽不易充滿、葉身型面失真等工藝缺陷，這些問題嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量，增加了試修模次數(shù)并限制了葉片真正實(shí)現(xiàn)無余量加工。
[0003]孔祥偉等[范群，孔祥偉，張巖.葉片輥鍛回彈及模具補(bǔ)償研究.艦船電子工程，2013，229 (7):139-142]提出基于對應(yīng)點(diǎn)矢量方向反向偏移的回彈補(bǔ)償法對輥鍛模具進(jìn)行補(bǔ)償控制，但該方法未考慮材料流動(dòng)帶來的變形誤差，且由于基于型面上逐點(diǎn)的局部補(bǔ)償，在精度和效率上都存在問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)葉片等復(fù)雜型面零件無余量輥軋加工，必須建立考慮模具型面拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法。目前應(yīng)用較多的還是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法預(yù)測加工變形誤差，進(jìn)而對模具型面進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中還需要一系列的試驗(yàn)與修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬成形拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)娜~片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可解決現(xiàn)有技術(shù)中葉片輥軋模具型面設(shè)計(jì)簡單考慮回彈補(bǔ)償導(dǎo)致試修模次數(shù)多、廢品率高、設(shè)計(jì)周期長的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]—種葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法包括基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面初始設(shè)計(jì)方法、基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)方法和基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；為獲得精確的無余量輥軋模幾何設(shè)計(jì)，首先通過虛擬成形確定葉片冷輥軋后的變形誤差；再利用拓?fù)溲a(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行葉片型面的反變形誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輥軋模型面的幾何重構(gòu)；最后根據(jù)虛擬修模的試模情況與葉片設(shè)計(jì)的幾何要求進(jìn)行對比，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)無余量冷輥軋葉片加工模具的全局優(yōu)化設(shè)計(jì)。[0008]所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面初始設(shè)計(jì)方法包括如下步驟:
[0009]a)確定冷輥軋成形的工藝參數(shù)；
[0010]b)根據(jù)《軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法》設(shè)計(jì)出盆模和背模的基礎(chǔ)型面；
[0011]c)對盆模、背模和葉片預(yù)制坯模型劃分網(wǎng)格，進(jìn)行冷輥軋成形過程的有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0012]所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，冷輥軋成形的工藝參數(shù)包括輥軋模寬度、軋輥轉(zhuǎn)速、型槽圓心角和摩擦因子等。
[0013]所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)方法包括以下步驟:
[0014]a)將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第一輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差；
[0015]b)根據(jù)扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差采用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，完成補(bǔ)償后模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順。
[0016]所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括以下步驟:
[0017]a)利 用盆模和背模的重構(gòu)型面在相同的工藝參數(shù)下再次進(jìn)行冷輥軋成形過程的有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0018]b)將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第二輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差，檢驗(yàn)以上變形誤差是否滿足葉片精度要求；
[0019]c)如不滿足精度要求，以扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差為目標(biāo)函數(shù)，以第一輪和第二輪的扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差為初始樣本點(diǎn)集，以滿足以上變形誤差符合葉片精度要求為PID控制終止條件，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法DOFO計(jì)算新的樣本點(diǎn)集；
[0020]d)根據(jù)計(jì)算獲得的扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差利用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，完成補(bǔ)償后模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
[0022]本發(fā)明設(shè)計(jì)方法包括基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面的初始設(shè)計(jì)、基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)、基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)。本發(fā)明是在基于幾何截面換算基礎(chǔ)上未考慮變形誤差補(bǔ)償無余量冷輥軋葉片加工模具設(shè)計(jì)中，引入虛擬成形、拓?fù)溲a(bǔ)償、型面重構(gòu)、虛擬修模和模糊優(yōu)化方法，采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法可以減少試修模次數(shù)、降低廢品率、縮短設(shè)計(jì)周期，為葉片無余量冷輥軋加工模具設(shè)計(jì)提供了一種新方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明原理框圖。
[0024]圖2為葉片的外貌示意圖。
[0025]圖3為盆模和背模的基礎(chǔ)型面示意圖。圖中，I盆模；2背模。
[0026]圖4為冷輥軋成形過程有限元模型圖。圖中，I盆模；2背模；3葉片。
[0027]圖5為葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6 (a)_圖6 (b)為補(bǔ)償前各截面的扭轉(zhuǎn)誤差量T1和彎曲誤差量R1示意圖。其中，圖6 (a)扭轉(zhuǎn)誤差量h曲線；圖6 (b)彎曲誤差量r1曲線。
[0029]圖7為完成補(bǔ)償后的模具型面圖。圖中，I盆模；2背模。
[0030]圖8為軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖9 (a)_圖9 (b)為補(bǔ)償后各截面的扭轉(zhuǎn)誤差量tn和彎曲誤差量rn示意圖。其中，圖9 (a)扭轉(zhuǎn)誤差量tn曲線；圖9 (b)彎曲誤差量rn曲線。
[0032]圖10 為雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法 DOFO (Double Objective Fuzzy Optimization)計(jì)算新的樣本點(diǎn)集流程圖。
[0033]圖11 (a)_圖11 (b)為經(jīng)模糊優(yōu)化后的扭轉(zhuǎn)誤差補(bǔ)償量T和彎曲誤差補(bǔ)償量R示意圖。其中，圖11 (a)扭轉(zhuǎn)誤差補(bǔ)償量T曲線；圖11 (b)彎曲誤差補(bǔ)償量R曲線。
[0034]圖12為利用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償示意圖。圖中，I盆模；2背模。
[0035]圖13為經(jīng)修邊處理后葉片示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括:基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面初始設(shè)計(jì)、基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)、基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)三個(gè)階段。第一階段基于虛擬成形的復(fù)雜型面零件冷輥軋模具型面的初始設(shè)計(jì)作為第二階段基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)的輸入。第二階段基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)作為第三階段基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)的輸入。在變形誤差不滿足葉片設(shè)計(jì)幾何精度要求的條件下，第三階段形成內(nèi)循環(huán)響應(yīng)，直至最終軋制葉片變形誤差滿足精度要求，獲得優(yōu)化的冷輥軋葉片模具型面設(shè)計(jì)方案。其中，
[0038]基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面初始設(shè)計(jì)方法完成基于冷輥軋模具基礎(chǔ)型面的虛擬成形過程仿真，包括如下步驟:
[0039]a)確定冷輥軋成形的工藝參數(shù)，包括輥軋模寬度、軋輥轉(zhuǎn)速、型槽圓心角和摩擦因子等;
[0040]b)根據(jù)《軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法》設(shè)計(jì)出盆模和背模的基礎(chǔ)型面；
[0041]c)對盆模、背模和葉片預(yù)制坯模型劃分網(wǎng)格，進(jìn)行冷輥軋成形過程的有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0042]其中，《軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法》參見:劉隨建、崔樹森、李深亮、楊景金、鄭渠英等人的中國發(fā)明專利ZL200710159074.X “軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法”。
[0043]基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)完成冷輥軋模具型面的拓?fù)溲a(bǔ)償計(jì)算以及補(bǔ)償后的模具型面重構(gòu)工作，包括如下步驟:
[0044]a)將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第一輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差；
[0045]b)根據(jù)扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差采用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，完成補(bǔ)償后模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順。[0046]基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)完成基于重構(gòu)型面的虛擬成形過程仿真以及根據(jù)變形誤差修正模糊優(yōu)化模具型面設(shè)計(jì)，包括以下步驟:
[0047]a)利用盆模和背模的重構(gòu)型面在相同的工藝參數(shù)下再次進(jìn)行冷輥軋成形過程的有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0048]b)將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第二輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差，檢驗(yàn)以上變形誤差是否滿足葉片精度要求；
[0049]c)如不滿足精度要求，以扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差為目標(biāo)函數(shù)，以第一輪和第二輪的扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差為初始樣本點(diǎn)集，以滿足以上變形誤差符合葉片精度要求為PID控制終止條件，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法DOFO計(jì)算新的樣本點(diǎn)集；
[0050]d)根據(jù)計(jì)算獲得的扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差利用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，完成補(bǔ)償后模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順。
[0051]實(shí)施例:GH4169合金發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片冷輥軋模具的設(shè)計(jì)
[0052]本實(shí)施例是對無余量輥軋模的精確幾何型面進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，參照附圖2-13對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。以GH4169合金發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的冷輥軋模具型面為設(shè)計(jì)目標(biāo)，葉片的外貌如圖2所示。
[0053]該型葉片無余量輥軋模的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程包括如下步驟:
[0054]1、確定冷棍軋成形的工藝參數(shù)，包括棍軋模寬度50_55mm、軋棍轉(zhuǎn)速0.3rad/s、型槽圓心角60。和摩擦因子0.15。
[0055]2、根據(jù)《軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法》設(shè)計(jì)出盆模I和背模2的基礎(chǔ)型面如圖3所示。其中，《軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法》參見劉隨建、崔樹森、李深亮、楊景金、鄭渠英等人的中國發(fā)明專利ZL200710159074.X “軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)
方法”。
[0056]3、對盆模1 、背模2和葉片3預(yù)制坯模型劃分網(wǎng)格，建立冷輥軋成形過程有限元模型，如圖4所示。
[0057]4、進(jìn)行有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖5所示。
[0058]5、將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第一輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差。根據(jù)扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差采用反向逼近分別對盆模I和背模2的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，分別如圖6 (a)和圖6 (b)所示。
[0059]6、完成盆模I和背模2的基礎(chǔ)型面補(bǔ)償后，模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順，如圖7所
/Jn ο
[0060]7、利用盆模和背模的重構(gòu)型面在相同的工藝參數(shù)下，再次進(jìn)行冷輥軋成形過程的有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖8所示；
[0061]8、將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第二輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差。經(jīng)檢驗(yàn)以上變形誤差不能滿足葉片精度要求，如圖9 (a)和圖9 (b)所示。
[0062]9、以扭轉(zhuǎn)變形誤差t和彎曲變形誤差r為目標(biāo)函數(shù)，以第一輪和第二輪的扭轉(zhuǎn)變形誤差U1U11)和彎曲變形誤差(r1、rn)為初始樣本點(diǎn)集，以滿足以上變形誤差符合葉片精度要求為PID控制終止條件，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法DOFO計(jì)算新的樣本點(diǎn)集。如圖10所示，雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法DOFO計(jì)算新的樣本點(diǎn)集流程如下，輸入初始樣本點(diǎn)集t 1、r 1、t u、r π —計(jì)算偏差集:ec!=t n -t I ；ec2=r n ~r !—賦值 tm=t n ；rm=r n— ec” ec2、tm、rm模糊化一模糊正定ΛΚρ、AKm Λ Kd—計(jì)算當(dāng)前的KpK1、Kd —PID控制運(yùn)算一輸出樣本點(diǎn)集T和R。其中，t丨為各截面第一輪扭轉(zhuǎn)變形誤差量，t u為各截面第二輪扭轉(zhuǎn)變形誤差量，扭轉(zhuǎn)變形誤差中間賦值量，r i為各截面第一輪彎曲變形誤差量，r u為各截面第二輪彎曲變形誤差量，!^為彎曲變形誤差中間賦值量，eCl為各截面扭轉(zhuǎn)變形誤差偏差量，％2為各截面彎曲變形誤差偏差量，Kp為PID控制器的比例系數(shù)，K丨為PID控制器的積分系數(shù)，Kd為PID控制器的微分系數(shù)，ΛΚρ為誤差比例，AK1為誤差積分，AKd為誤差微分，T為優(yōu)化后各截面扭轉(zhuǎn)誤差補(bǔ)償量，R為各截面彎曲誤差補(bǔ)償量。
[0063]10、根據(jù)計(jì)算獲得的扭轉(zhuǎn)變形誤差T和彎曲變形誤差R利用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，分別如圖11 (a)和圖11 (b)所示。
[0064]11、完成盆模I和背模2的基礎(chǔ)型面補(bǔ)償后，模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順，如圖12所示。
[0065]12、利用設(shè)計(jì)優(yōu)化后的冷輥軋模具加工的葉片，經(jīng)修邊處理后如圖13所示。經(jīng)檢驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)精度要求。
[0066]實(shí)施例結(jié)果表明，為獲得精確的無余量輥軋模幾何設(shè)計(jì)，本發(fā)明首先通過虛擬成形確定葉片冷輥軋后的變形誤差；再利用拓?fù)溲a(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行葉片型面的反變形誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輥軋模型面的幾何重構(gòu)；最后根據(jù)虛擬修模的試模情況與葉片設(shè)計(jì)的幾何要求進(jìn)行對比，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法(DOFO)實(shí)現(xiàn)無余量冷輥軋葉片加工模具的全局優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【權(quán)利要求】
1.一種葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該設(shè)計(jì)方法包括基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面初始設(shè)計(jì)方法、基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)方法和基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；為獲得精確的無余量輥軋模幾何設(shè)計(jì)，首先通過虛擬成形確定葉片冷輥軋后的變形誤差；再利用拓?fù)溲a(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行葉片型面的反變形誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輥軋模型面的幾何重構(gòu)；最后根據(jù)虛擬修模的試模情況與葉片設(shè)計(jì)的幾何要求進(jìn)行對比，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)無余量冷輥軋葉片加工模具的全局優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.按照權(quán)利要求1所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，基于虛擬成形的冷輥軋葉片模具型面初始設(shè)計(jì)方法包括如下步驟: a)確定冷輥軋成形的工藝參數(shù)； b)根據(jù)《軋制無余量葉片用輥軋模的設(shè)計(jì)方法》設(shè)計(jì)出盆模和背模的基礎(chǔ)型面； c)對盆模、背模和葉片預(yù)制坯模型劃分網(wǎng)格，進(jìn)行冷輥軋成形過程的有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，冷輥軋成形的工藝參數(shù)包括輥軋模寬度、軋輥轉(zhuǎn)速、型槽圓心角和摩擦因子坐寸ο
4.按照權(quán)利要求1所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，基于拓?fù)溲a(bǔ)償?shù)哪＞咝兔嬷貥?gòu)設(shè)計(jì)方法包括以下步驟: a)將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第一輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差； b)根據(jù)扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差采用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，完成補(bǔ)償后模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順。
5.按照權(quán)利要求1所述的葉片無余量冷輥軋加工模具的拓?fù)溲a(bǔ)償模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，基于虛擬修模的模具型面模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括以下步驟: a)利用盆模和背模的重構(gòu)型面在相同的工藝參數(shù)下再次進(jìn)行冷輥軋成形過程的有限元分析，獲得軋制葉片的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； b)將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離散化并與葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，獲得第二輪扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差，檢驗(yàn)以上變形誤差是否滿足葉片精度要求； c)如不滿足精度要求，以扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差為目標(biāo)函數(shù)，以第一輪和第二輪的扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差為初始樣本點(diǎn)集，以滿足以上變形誤差符合葉片精度要求為PID控制終止條件，采用雙目標(biāo)模糊優(yōu)化算法DOFO計(jì)算新的樣本點(diǎn)集； d)根據(jù)計(jì)算獲得的扭轉(zhuǎn)變形誤差和彎曲變形誤差利用反向逼近分別對盆模和背模的基礎(chǔ)型面進(jìn)行拓?fù)溲a(bǔ)償，完成補(bǔ)償后模具型面的重構(gòu)設(shè)計(jì)與光順。
【文檔編號】G06F17/50GK103778308SQ201410075536
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】張士宏, 程明, 宋鴻武, 葉能永, 徐勇, 邰清安 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所