一種基于搜索算法的砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無模鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種基于搜索算法的砂型數(shù)字化柔性擠壓近 凈成形優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于環(huán)境問題日益嚴重和人們環(huán)保意識的日漸增強，在全球范圍內(nèi)掀起了一股綠 色制造的浪潮，促進了綠色制造技術(shù)的發(fā)展。綠色制造作為一種低熵生產(chǎn)制造模式，從產(chǎn)品 的設(shè)計、制造、使用到報廢整個生命周期中始終滿足環(huán)境污染最小化的要求;對生態(tài)環(huán)境無 害或危害極少，達到環(huán)境保護的目的;而且具有原材料利用率高，能源消耗低的優(yōu)點。
[0003] 數(shù)字化無模鑄造精密成形技術(shù)在砂型成形中的應(yīng)用極大地提升了鑄造領(lǐng)域鑄型 制造的綠色化水平，省去木?；蚪饘倌Ｖ圃爝^程，節(jié)省了大量原材料。但數(shù)字化無模鑄造精 密成形技術(shù)在砂塊切削過程中型砂去除量大的問題在一定程度上降低了砂型批量化的生 產(chǎn)效率，嚴重制約著該技術(shù)在砂型中大批量生產(chǎn)中的推廣。為解決上述問題先進成形技術(shù) 與裝備國家重點實驗室創(chuàng)新性地提出了砂型數(shù)字化柔性擠壓成形技術(shù)，實現(xiàn)砂型近凈成 形，縮短砂型生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約型砂材料和能源。
[0004] 本發(fā)明為砂型數(shù)字化柔性擠壓成形技術(shù)提供一種基于搜索算法的近凈成形優(yōu)化 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種基于搜索算法的砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形優(yōu)化方法，目的 在于實現(xiàn)砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形，有效減少型砂浪費，提高砂型成形效率和質(zhì)量。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] 砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列為長寬高分別為a、b和h的擠壓單元組成的mXn陣列，近 凈成形砂型在砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列上的成形空間為amXbnXh;根據(jù)砂型柔性擠壓陣 列的排布情況，將砂型CAD三維模型近凈成形區(qū)域劃分為mXn個大小為aXb的次區(qū)域；。
[0008] 在砂型CAD三維模型驅(qū)動下，直接獲得近凈成形砂型CAD三維模型型腔曲面函數(shù)
[0009] 由于近凈成形砂型型控逼近砂型型腔的程度和占據(jù)近凈成形砂型型)樹齊壓單元包絡(luò)面包圍體 積的大小成正比，所以進行砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形優(yōu)化等價^求解近凈成形砂型型腔內(nèi)柔性擠 壓陣列包絡(luò)體積的最大值;故，建立目標(biāo)函數(shù)V(x%y)二a X I) X
[0010] 為使近凈成形砂型型腔逼近砂型型腔，可在砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列平面可行域 內(nèi)進行對V(X，y)搜索計算；由于砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列是由m X η個相同的a X b X h;所 以，有效優(yōu)化區(qū)間可縮小為砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列平臺上 域。
[0011] 為運行搜索算法過程中，搜索可行域方便，將砂型型腔位置由柔性擠壓陣列平臺 中心Αι，即（am/2，bn/2)處，平移至搜索初始位置Αι,ι即（am/2-a/2，bn/2-b/2)處。
[0012] 確定搜索方向為X遞增方向和y遞增方向。
[00? 3]根據(jù)X和y方向誤差要求，分另Ij確定X、y方向的搜索步長參數(shù)Δ X和Δ y ;
[0014]在有效優(yōu)化區(qū)間R內(nèi)進行搜索:將搜索過程中計算獲得的柔性擠壓陣列包絡(luò)體積 值V(x，y)p,q進行比較，并將較大值保存為V(x，y)max，所在位置保存為(X，y)m ax，并記錄對應(yīng) fi，j (X，y )min的值。
[0015]搜索完畢后，將砂型型腔位置平移至（XJ)max處，根據(jù)上一步驟記錄的f lu(x，y)mln 的值來升降各擠壓單元高度。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明涉及的砂型數(shù)字化柔性擠壓成形平臺示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明涉及的近凈成形砂型型腔平移至搜索初始位置示意圖。
[0018] 其中，1:擠壓單元陣列；2:砂型；3:砂型型腔。
[0019] 圖3為本發(fā)明涉及的近凈成形砂型在優(yōu)化位置處，柔性擠壓單元填裝砂型型腔示 意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面將參考附圖并結(jié)合由大小為80mm X 80mmX 250mm柔性擠壓單元組成的10 X 8 陣列的砂型數(shù)字化柔性擠壓成形樣機實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0021] 如圖1，2和3所示，本發(fā)明涉及一種基于搜索算法的砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形 優(yōu)化方法。
[0022] 如圖1所示，砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列1為長寬高分別為80mm、80mm和250mm的擠壓 單元組成的10X8陣列，圖2所示砂型2在砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列1上的成形空間為SOmmX SOmmX 250mm，為離散化研究問題需要，將砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列平面劃分為10 X 8個 80mm X 80mm的次區(qū)域。
[0023] 建立近凈成形砂型型腔3曲面的函數(shù) 其中，ijez;且 以8。
[0024] 由于近凈成形砂型型膨砂型型腔3的程度和占據(jù)近凈成形砂型型腔齊壓單元包絡(luò)面包圍體 積的大小成正比，所以進行砂型數(shù)字化柔性?齊壓近凈成形優(yōu)化等價于求解近凈成形砂型型腔3內(nèi)柔性擠 壓陣列包絡(luò)體積的最大值;故，建立目標(biāo)函數(shù)VXx、,y)=部κ SO
[0025] 理論上，為使近凈成形砂型型腔逼近砂型型腔3,可在砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列平 面可行域內(nèi)進行對V(x，y)搜索計算；由于砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列1是由10X8個相同的 80mm X 80mm X 250mm單元組成;故，有效優(yōu)化區(qū)間可縮小為砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列平面上 (X € [360mm, 440mm) ΕΗν€[28()ηπη,·ηπη)區(qū)域。
[0026] 為運行搜索算法過程中，搜索可行域方便，將砂型型腔3位置由柔性擠壓陣列平臺 中心Ai，BP(400mm,320mm)處，平移至搜索初始位置Al,iBP，（360mm,280mm)處。
[0027] 確定搜索方向為X遞增方向和y遞增方向。
[0028] 根據(jù)X和y方向誤差要求，分別確定x、y方向的搜索步長參數(shù)△ X和△ y，即沿X和y方 向的搜索誤差為Ax和Ay。
[0029] 在有效優(yōu)化區(qū)間R內(nèi)進行搜索:將搜索過程中計算獲得的柔性擠壓陣列1包絡(luò)體積 值V(x，y)p,q進行比較，并將較大值保存為V(x，y)m ax，所在位置保存為(X，y)max，并記錄對應(yīng) fi，j (X，y )min的值。
[0030] 搜索完畢后，將砂型型腔3位置平移至（x，y)max處，根據(jù)上一步驟記錄 y)min的值來升降對應(yīng)擠壓單元高度。
【主權(quán)項】
1. 一種基于搜索算法的砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形優(yōu)化方法，其特征在于：具體包 括以下步驟： (1) 根據(jù)砂型數(shù)字化柔性擠壓工作平臺上mXn個大小為aXb的柔性擠壓陣列排布情 況，將砂型CAD三維模型近凈成形區(qū)域劃分為mXn個大小為aXb的次區(qū)域； (2) 在砂型CAD三維模型驅(qū)動下，直接獲得近凈成形砂型CAD三維模型型腔曲面函數(shù)(3) 構(gòu)造近凈成形砂型CAD三維模型型腔內(nèi)柔性擠壓陣列包絡(luò)體積優(yōu)化函數(shù)(4) 確定近凈成形砂型CAD三維模型型腔位置有效優(yōu)化區(qū)間(5) 將砂型CAD三維模型型腔位置平移至搜索初始位置A1;1即： (6) 確定搜索方向為X遞增方向和y遞增方向； (7) 根據(jù)X和y方向誤差要求，分別確定x、y方向的搜索步長參數(shù)△ X和Δ y; (8) 在有效優(yōu)化區(qū)間R內(nèi)進行搜索，將搜索過程中計算獲得的柔性擠壓陣列包絡(luò)體積值進行比較，并將較大值保存為V(x，y)max，所在位置保存為(x，y) max，并記錄對應(yīng)(9) 搜索完畢，將砂型CAD三維模型型腔位置平移至(x，y)max處，進入柔性擠壓陣列調(diào)形 工序。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于搜索算法的砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形優(yōu)化方 法，其特征在于:所述步驟（1)中，砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列為長寬高分別為a、b和h的擠壓 單元組成的mXn陣列，近凈成形砂型在砂型數(shù)字化柔性擠壓陣列上的成形空間為amXbnX h;根據(jù)柔性擠壓陣列排布情況，將砂型CAD三維模型近凈成形區(qū)域劃分為mXn個大小為aX b的次區(qū)域。
【專利摘要】一種基于搜索算法的砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形優(yōu)化方法目的在于實現(xiàn)砂型數(shù)字化柔性擠壓近凈成形。本發(fā)明按以下步驟實現(xiàn)：(1)劃分柔性擠壓單元次區(qū)域；(2)獲得近凈成形模型型腔曲面函數(shù)；(3)構(gòu)造柔性擠壓陣列包絡(luò)體積優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)V(x,y)；(4)確定優(yōu)化區(qū)間R；(5)將砂型CAD三維模型平移至搜索初始位置；(6)確定搜索方向；(7)確定x、y方向的搜索步長；(8)搜索包絡(luò)體積最大值V(x,y)max，所在位置為(x,y)max；(9)搜索完畢，將砂型CAD三維模型平移至(x,y)max處，進入柔性擠壓陣列調(diào)形工序。本發(fā)明具有初始化參數(shù)少，參數(shù)設(shè)置簡單和全局搜索能力強的優(yōu)點，能夠在誤差范圍內(nèi)使近凈成形砂型型腔最大程度逼近砂型型腔。
【IPC分類】B22C9/02
【公開號】CN105665631
【申請?zhí)枴緾N201610049275
【發(fā)明人】單忠德, 劉豐, 張帥
【申請人】機械科學(xué)研究總院先進制造技術(shù)研究中心
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月26日