本發(fā)明涉及設(shè)計(jì)優(yōu)化，具體為一種汽車懸架彈簧生產(chǎn)中殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、在汽車制造中，懸架彈簧作為承載與減震的重要部件，其性能直接關(guān)系到整車的穩(wěn)定性、安全性和舒適性。懸架彈簧通常由鋼材或合金材料經(jīng)過精密加工而成，其中包括冷拉、鍛造和熱處理等多個(gè)工藝步驟。這些工藝不僅決定了懸架彈簧的幾何形狀和機(jī)械性能，也會(huì)在彈簧材料內(nèi)部引入殘余應(yīng)力。

2、殘余應(yīng)力是指在材料加工過程中，即使外部載荷撤除后，材料內(nèi)部仍然存在的應(yīng)力。這種應(yīng)力會(huì)在加工、冷卻和熱處理等過程中生成。殘余應(yīng)力分為殘余拉應(yīng)力和殘余壓應(yīng)力，殘余拉應(yīng)力通常會(huì)削弱材料的耐疲勞性能和抗裂紋擴(kuò)展能力，而殘余壓應(yīng)力則通常有助于提高材料的疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力。

3、對(duì)于汽車懸架彈簧而言，在汽車懸架彈簧生產(chǎn)中的噴丸操作會(huì)在彈簧表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，以降低噴丸操作之前的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的表面殘余拉應(yīng)力的影響。因此，精確預(yù)測(cè)和控制生產(chǎn)過程中噴丸操作結(jié)束后的彈簧的表面殘余應(yīng)力是提高汽車懸架彈簧性能、延長(zhǎng)使用壽命和確保安全性的重要手段。然而，目前在汽車懸架彈簧的生產(chǎn)過程中，表面殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)和控制仍然存在一些技術(shù)瓶頸和挑戰(zhàn)，現(xiàn)有對(duì)于噴丸過程中產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)大多基于噴丸參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，而忽略了彈簧本身的特征對(duì)于表面殘余應(yīng)力的影響，并且未結(jié)合噴丸后彈簧表面粗糙度對(duì)噴丸參數(shù)進(jìn)行控制，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)噴丸參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的優(yōu)化，最終影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。

4、為此，提出一種汽車懸架彈簧生產(chǎn)中殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種汽車懸架彈簧生產(chǎn)中殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法，首先將汽車懸架彈簧的第一彈簧特征參數(shù)和當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)輸入噴丸預(yù)測(cè)集成模型，預(yù)測(cè)噴丸后彈簧的第二彈簧特征參數(shù)，并判斷當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)是否需要調(diào)整；其次，若當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)需要調(diào)整，對(duì)彈簧噴丸參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的彈簧噴丸參數(shù)進(jìn)行篩選，獲取合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集，并獲取合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集中每條所述彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的彈簧噴丸綜合值；最后，依據(jù)彈簧噴丸綜合值，獲取最優(yōu)彈簧噴丸參數(shù)，對(duì)所述彈簧進(jìn)行噴丸操作。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種汽車懸架彈簧生產(chǎn)中殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法，包括。

4、s10、獲取汽車懸架彈簧的第一彈簧特征參數(shù)和當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)；

5、s20、結(jié)合所述第一彈簧特征參數(shù)和當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)，通過噴丸預(yù)測(cè)集成模型獲取噴丸后所述彈簧的第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值；所述第二彈簧特征參數(shù)包括噴丸后汽車懸架彈簧的表面殘余應(yīng)力、殘余壓應(yīng)力層厚度、表面粗糙度和噴丸覆蓋率；

6、s30、依據(jù)所述第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值判斷當(dāng)前所述彈簧噴丸參數(shù)是否需要調(diào)整，當(dāng)判定所述彈簧噴丸參數(shù)不需要進(jìn)行調(diào)整時(shí)執(zhí)行s40，否則，執(zhí)行s50至s70；

7、s40、將所述當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)作為最優(yōu)彈簧噴丸參數(shù)，并跳轉(zhuǎn)到s70；

8、s50、對(duì)彈簧噴丸參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的彈簧噴丸參數(shù)進(jìn)行篩選，獲取合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集；

9、s60、依據(jù)所述合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集中的彈簧噴丸參數(shù)，獲取到最優(yōu)彈簧噴丸參數(shù)；具體步驟包括：依據(jù)每條所述彈簧噴丸參數(shù)，獲取對(duì)應(yīng)的噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值和噴丸耗能值；依據(jù)所述噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值和所述噴丸耗能值，獲取每條所述彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的彈簧噴丸綜合值；將最大的所述彈簧噴丸綜合值對(duì)應(yīng)的彈簧噴丸參數(shù)，作為所述最優(yōu)彈簧噴丸參數(shù)；

10、s70、依據(jù)所述最優(yōu)彈簧噴丸參數(shù)，對(duì)所述彈簧進(jìn)行噴丸操作。

11、進(jìn)一步地，所述汽車懸架彈簧的第一彈簧特征參數(shù)包括汽車懸架彈簧的硬度、材料直徑、屈服強(qiáng)度和彈性模量。

12、進(jìn)一步地，所述彈簧噴丸參數(shù)包括噴丸硬度、噴丸直徑、噴丸距離、噴丸氣壓、噴丸時(shí)間和噴丸入射角度。

13、進(jìn)一步地，所述s20包括：將所述彈簧特征參數(shù)和所述當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)輸入到訓(xùn)練好的噴丸預(yù)測(cè)集成模型中，獲取到彈簧的第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值；

14、所述噴丸預(yù)測(cè)集成模型包括參數(shù)輸入單元、預(yù)測(cè)單元和集成結(jié)果輸出單元；

15、所述參數(shù)輸入單元用于將所述彈簧特征參數(shù)和所述當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)輸入到噴丸檢測(cè)集成模型中；所述預(yù)測(cè)單元包括4*n個(gè)訓(xùn)練好的子預(yù)測(cè)模型；4*n個(gè)訓(xùn)練好的子預(yù)測(cè)模型獲取到n個(gè)表面殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)值、n個(gè)殘余壓應(yīng)力層厚度預(yù)測(cè)值、n個(gè)表面粗糙度預(yù)測(cè)值和n個(gè)噴丸覆蓋率預(yù)測(cè)值；將4*n個(gè)子預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)值輸入到集成結(jié)果輸出單元，獲取噴丸后所述彈簧的表面殘余應(yīng)力集成預(yù)測(cè)值、殘余壓應(yīng)力層厚度集成預(yù)測(cè)值、表面粗糙度集成預(yù)測(cè)值和噴丸覆蓋率集成預(yù)測(cè)值。

16、進(jìn)一步地，所述集成結(jié)果輸出單元包括：

17、所述集成結(jié)果輸出單元包括表面殘余應(yīng)力集成模塊、殘余壓應(yīng)力層厚度集成模塊、表面粗糙度集成模塊和噴丸覆蓋率集成模塊；所述表面殘余應(yīng)力集成模塊用于對(duì)n個(gè)表面殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)值進(jìn)行集成，獲取表面殘余應(yīng)力集成預(yù)測(cè)值；所述殘余壓應(yīng)力層厚度集成模塊用于對(duì)n個(gè)殘余壓應(yīng)力層厚度預(yù)測(cè)值進(jìn)行集成，獲取殘余壓應(yīng)力層厚度集成預(yù)測(cè)值；所述表面粗糙度集成模塊用于對(duì)n個(gè)表面粗糙度預(yù)測(cè)值進(jìn)行集成，獲取表面粗糙度集成預(yù)測(cè)值；所述噴丸覆蓋率集成模塊用于對(duì)n個(gè)噴丸覆蓋率預(yù)測(cè)值進(jìn)行集成，獲取噴丸覆蓋率集成預(yù)測(cè)值；

18、所述表面殘余應(yīng)力集成預(yù)測(cè)值的計(jì)算公式為：；當(dāng)，表示為表面殘余壓應(yīng)力；當(dāng)，表示為表面殘余拉應(yīng)力；

19、其中，表示為表面殘余應(yīng)力集成預(yù)測(cè)值；表示為第i個(gè)子預(yù)測(cè)模型輸出的表面殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)值；表示為第i子預(yù)測(cè)模型輸出的表面殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)值的權(quán)重系數(shù)；

20、所述權(quán)重系數(shù)的計(jì)算公式為：

21、；

22、其中，表示為第i子預(yù)測(cè)模型在測(cè)試集上對(duì)于表面殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)精度的平均值；表示為第i子預(yù)測(cè)模型在測(cè)試集上對(duì)于表面殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)精度的方差；和分別表示為預(yù)測(cè)精度均值系數(shù)和預(yù)測(cè)精度方差系數(shù)；表示為以自然常數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)；

23、所述殘余壓應(yīng)力層厚度集成預(yù)測(cè)值、所述表面粗糙度集成預(yù)測(cè)值和所述噴丸覆蓋率集成預(yù)測(cè)值的計(jì)算公式可參照所述表面殘余應(yīng)力集成預(yù)測(cè)值的計(jì)算公式。

24、進(jìn)一步地，所述s30包括：當(dāng)所述第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值滿足彈簧噴丸標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，依據(jù)所述第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值計(jì)算噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值；否則，判定當(dāng)前所述彈簧噴丸參數(shù)需要調(diào)整；所述噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值的計(jì)算公式為：

25、；

26、其中，表示為噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值；表示為表面殘余應(yīng)力集成預(yù)測(cè)值；表示為設(shè)定的表面殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，；表示為殘余壓應(yīng)力層厚度集成預(yù)測(cè)值；表示為表面粗糙度集成預(yù)測(cè)值；表示為噴丸覆蓋率集成預(yù)測(cè)值；、、和分別表示為殘余應(yīng)力系數(shù)、殘余壓應(yīng)力層厚度系數(shù)、粗糙度系數(shù)和噴丸覆蓋率系數(shù)；

27、當(dāng)所述噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值大于設(shè)定的噴丸合規(guī)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，判定當(dāng)前噴丸參數(shù)不需要調(diào)整；否則，判定當(dāng)前所述彈簧噴丸參數(shù)需要調(diào)整。

28、進(jìn)一步地，所述彈簧噴丸標(biāo)準(zhǔn)包括：當(dāng)，，，同時(shí)滿足時(shí)，則表明所述第二彈簧特征參數(shù)滿足彈簧噴丸標(biāo)準(zhǔn)；否則，表明所述第二彈簧特征參數(shù)不滿足彈簧噴丸標(biāo)準(zhǔn)；其中，、、和分別表示為表面殘余應(yīng)力集成預(yù)測(cè)值、殘余壓應(yīng)力層厚度集成預(yù)測(cè)值、表面粗糙度集成預(yù)測(cè)值和噴丸覆蓋率集成預(yù)測(cè)值；、、和分別表示為設(shè)定的表面殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值、殘余壓應(yīng)力層厚度標(biāo)準(zhǔn)值、表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)值和噴丸覆蓋率標(biāo)準(zhǔn)值。

29、進(jìn)一步地，所述對(duì)彈簧噴丸參數(shù)進(jìn)行篩選，獲取合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集包括：

30、將彈簧噴丸參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的彈簧噴丸參數(shù)均輸入噴丸預(yù)測(cè)集成模型中，獲取每個(gè)所述彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值；當(dāng)所述第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值滿足彈簧噴丸標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，且對(duì)應(yīng)的噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值大于設(shè)定的噴丸合規(guī)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將所述彈簧噴丸參數(shù)劃分到合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集中。

31、進(jìn)一步地，所述彈簧噴丸綜合值的計(jì)算公式為：

32、；

33、其中，表示為所述合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集中第j條所述彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的彈簧噴丸綜合值；表示為第j條所述彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值；表示為第j條所述彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的噴丸耗能值；和分別表示為噴丸合規(guī)系數(shù)和噴丸耗能系數(shù)。

34、進(jìn)一步地，所述噴丸耗能值的計(jì)算公式為：

35、；

36、其中，表示為所述合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集中第j條所述彈簧噴丸參數(shù)中的噴丸時(shí)間；表示為第j條所述彈簧噴丸參數(shù)中的噴丸氣壓；表示為第j條所述彈簧噴丸參數(shù)中的噴丸直徑；、、和分別表示為噴丸時(shí)間參數(shù)、噴丸氣壓參數(shù)、噴丸直徑參數(shù)和耗能綜合系數(shù)。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

38、1、本發(fā)明構(gòu)建了噴丸預(yù)測(cè)集成模型，噴丸預(yù)測(cè)集成模型對(duì)輸入的第一彈簧特征參數(shù)和彈簧噴丸參數(shù)通過預(yù)測(cè)單元獲取到多個(gè)子預(yù)測(cè)模型輸出的第二彈簧特征參數(shù)集成預(yù)測(cè)值，再經(jīng)過集成結(jié)果輸出單元對(duì)不同子預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)值進(jìn)行加權(quán)，獲取到彈簧噴丸參數(shù)應(yīng)用到第一彈簧特征參數(shù)對(duì)應(yīng)的汽車懸架彈簧上，獲取的第二彈簧特征參數(shù)的集成預(yù)測(cè)值。此方法能夠結(jié)合彈簧自身特征和彈簧噴丸參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)子預(yù)測(cè)模型對(duì)第二彈簧特征參數(shù)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并綜合不同子預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)能力，準(zhǔn)確獲取第二彈簧特征參數(shù)的集成預(yù)測(cè)值，進(jìn)而對(duì)彈簧噴丸參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的優(yōu)化。

39、2、本發(fā)明依據(jù)彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的第二彈簧特征參數(shù)中各個(gè)參數(shù)集成預(yù)測(cè)值進(jìn)行單獨(dú)比對(duì)，同時(shí)結(jié)合各個(gè)參數(shù)集成預(yù)測(cè)值獲取到噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值；依據(jù)各個(gè)參數(shù)集成預(yù)測(cè)值單獨(dú)比對(duì)的結(jié)果和噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值對(duì)當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)是否需要調(diào)整進(jìn)行判斷。此方法能夠更全面地評(píng)估噴丸后汽車懸架彈簧的第二彈簧特征參數(shù)的合規(guī)程度，進(jìn)而對(duì)彈簧噴丸參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的優(yōu)化。

40、3、本發(fā)明在當(dāng)前彈簧噴丸參數(shù)不合格時(shí)，對(duì)彈簧噴丸參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的彈簧噴丸參數(shù)進(jìn)行篩選，獲取合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集；結(jié)合合規(guī)彈簧噴丸參數(shù)集中每條彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的噴丸合規(guī)度預(yù)測(cè)值和噴丸耗能值，獲取到最優(yōu)彈簧噴丸參數(shù)。此方法能夠結(jié)合彈簧噴丸參數(shù)對(duì)汽車懸架彈簧噴丸后性能的影響以及彈簧噴丸參數(shù)對(duì)應(yīng)的噴丸耗能值，實(shí)現(xiàn)在保證汽車懸架彈簧性能的同時(shí)降低耗能值，提升汽車懸架彈簧的噴丸效率，進(jìn)而對(duì)彈簧噴丸參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的優(yōu)化。