[发明专利]一种基于对应分析法的加工关键因素分级方法

说明书

本发明公开了一种基于对应分析法的加工关键因素分级方法，涉及航空发动机钛合金轮盘坯料锻造领域。首先确定坯料锻造过程中的关键加工因素，采用BBD方法得出关键加工因素的锻造试验数据；然后对锻造试验数据进行仿真模拟，得出锻造完成后的缺陷三维尺寸数据；通过响应面分析拟合出代理模型。利用代理模型生成大量的关键加工参数组合及相对应的缺陷三维尺寸，作为对应分析法的大量样本点，生成原始矩阵；对原始矩阵进行标准化，计算列轮廓坐标矩阵并进行变换，生成二维散点图。将关键加工因素锻造试验数据的参数，按固定差值在二维散点图上生成新的值，根据各列点与对应初始列点相对位置变化的距离大小进行分级。本发明提高了准确度，明确了分级。

技术领域

本发明涉及航空发动机钛合金轮盘坯料锻造领域，具体是一种基于对应分析法的加工关键因素分级方法。

背景技术

航空发动机寿件寿命评估体系中的制造计划明确强调：零部件在加工制造中应当考虑影响零部件寿命的工艺参数，这些参数包含但不局限于：加工方法、加工过程的步骤和顺序以及加工方法变化等。

缺陷尺寸是寿命评估体系中概率失效风险评估的重要参数，并直接决定转子盘寿命；同时，锻造过程中的加工参数对缺陷尺寸影响程度不一，需要对其进行分级。

航空发动机钛合金轮盘坯料锻造中关键加工因素的分级工作是适航审定所要求的必备工作，直接支撑该型发动机适航取证。

发明内容

本发明针对某型航空发动机钛合金轮盘坯料锻造过程中，关键加工因素对缺陷尺寸影响程度的分级不同，提出了一种基于对应分析法的加工关键因素分级方法，其分级流程框架如图1所示。

具体步骤如下：

步骤一、针对某型航空发动机钛合金轮盘，确定坯料锻造过程中的关键加工因素；

关键加工因素包括：锻造过程的温度、应变率、变形程度和摩擦系数。

步骤二、采用Box-Behnken Design(BBD)方法进行加工因素的试验，得出关键加工因素的锻造试验数据；

锻造试验数据主要指温度e₁、应变率e₂、变形程度e₃和摩擦系数e₄的参数设定。

步骤三、利用仿真软件对锻造试验数据进行仿真模拟，得出锻造完成后的缺陷三维尺寸数据；

缺陷三维尺寸数据指锻造成型后缺陷的径向、轴向和周向三个方向的尺寸。

步骤四、通过响应面分析，拟合出关键加工因素的锻造试验数据与缺陷三维尺寸数据之间的代理模型；

代理模型采用含二次交叉项的线性多项式拟合，具体公式为：

其中R_方向k表示缺陷的径向、轴向和周向三个方向的尺寸；e_m和e_n(m＝1,2,3,4；n＝1,2,3,4)均表示关键加工因素，a₀、a_n、a_mn分别为待定系数。

步骤五、利用代理模型生成大量的关键加工参数组合及相对应的缺陷三维尺寸，作为对应分析法的大量样本点。

代理模型随机生成N个关键加工参数组合，对应N组缺陷三维尺寸数据。

步骤六、利用N组大量样本点的列点，生成原始矩阵X；

原始矩阵如下：