[发明专利]一种结构件加工变形分段校正载荷优化方法及系统

说明书

本公开提出了一种结构件加工变形分段校正载荷优化方法及系统，其中，方法包括如下步骤：根据待校正零件的结构特征和加工变形挠曲线曲率特征，将加工变形区域进行分段处理，得到多个校正区域；获取在初始校正载荷作用下，各个校正区域的初始校正优化数据；根据获得的初始校正优化数据，针对构建的校正载荷优化模型，采用非线性最小优化函数求解，获得每个校正区域的最优校正载荷值；所述校正载荷优化模型以最小化残余变形量为目标构建。本公开建立以最小残余变形量为评价指标的优化模型，再通过非线性最小优化函数计算校正载荷最优值，该方法能够准确获得结构件校正过程中最优校正载荷，保证结构件校正质量和校正精度。

技术领域

本公开涉及结构件加工变形控制相关技术领域，具体的说，是涉及一种结构件加工变形分段校正载荷优化方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

结构件为满足现代交通工具、大型设备等高机动性、长寿命、高可靠性的要求而出现的新型工件，具有结构复杂、尺寸大、工件壁薄等特点，数控加工变形问题严重，尤其是国产锻造毛坯材料得到推广应用后，这一问题尤为突出，严重影响我国先进设备的生产效率和研发效率。

究其原因，主要是由于毛坯内部中的初始残余应力在加工过程中，随着材料的去除，工件内部的残余应力得到释放，残余应力再平衡且分布不对称，以及几何结构不对称、自身刚度低等原因，产生了不同程度的加工变形，相关学者从毛坯应力和加工应力入手，减少对加工变形的影响，但是结构件的加工变形依然很严重。

近几年，部分学者针对加工过程的加工工艺进行了研究，从而进一步降低了工件的加工变形，但是结构件的加工变形是不可避免的，利用多种变形控制策略，工件变形仍然是在所难免的。因此，变形校正技术是降低工件变形的有效方法，研究者们提出了不同的校正方法。

针对结构件加工完成后加工变形校正问题，一些学者提出了一种加工变形的方法，将需要校正的零件放在模具上，由技术人员观察结构件的变形位置，通过滚压校正装置施加手感力，再观察校正后的结构件变形误差量，是否满足设计时的精度，如不满足，还需进一步校正，该方法费时费力，而且精度不易保证，校正方式粗糙。另一些学者提出了基于等效弯矩方法的校正方式，但是该方法针对简单的T型零件的校正方法，对复杂零件的校正精度低，难以保证校正后的结构件的校正质量。并且，由于数控加工后的零件变形在不同位置出现的变形量不同，因此采用粗糙式的人工校正和单一校正载荷会出现对零件变形的过校正或不完全校正，并且零部件的校正精度完全依赖于操作工人的经验和眼力观察，零件的安装精度和使用寿命难以保证。

综上所述，现有的结构件加工变形校正技术存在不足，目前还没有行之有效的方法，利用加工前应力调控技术和加工过程中加工工艺的改进，虽然可以改善结构件的加工变形情况，但是加工完成后加工变形问题依然很严重。现有的加工变形校正技术利用人工经验校正和滚压过程中的单一校正载荷校正，结构件的校正质量和校正精度难以保证，结构件易出现过校正和不完全校正问题，并且由于材料的塑性变形是典型的非线性问题，难以找到一个精确的数学模型用于表征校正载荷与工件变形量的关系，现有技术难以满足结构件的安装精度和零件的使用寿命，不易实现校正过程的智能化和精准化。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种结构件加工变形分段校正载荷优化方法及系统，建立以最小残余变形量为评价指标的优化模型，再通过非线性最小优化函数计算校正载荷最优值，该方法能够准确获得结构件校正过程中最优校正载荷，保证结构件校正质量和校正精度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供一种结构件加工变形分段校正载荷优化方法，包括如下步骤：

根据待校正零件的结构特征和加工变形挠曲线曲率特征，将加工变形区域进行分段处理，得到多个校正区域；

获取在初始校正载荷作用下，各个校正区域的初始校正优化数据；