叶片无余量冷辊轧加工模具的拓扑补偿模糊优化设计方法

摘要

本发明涉及冷辊轧成形模具设计技术领域，具体为一种叶片无余量冷辊轧加工模具的拓扑补偿模糊优化设计方法，包括基于虚拟成形的冷辊轧叶片模具型面初始设计、基于拓扑补偿的模具型面重构设计、基于虚拟修模的模具型面模糊优化设计。首先通过虚拟成形确定叶片冷辊轧后的变形误差；再利用拓扑补偿技术进行叶片型面的反变形误差补偿设计，实现辊轧模型面的几何重构；最后根据虚拟修模的试模情况与叶片设计的几何要求进行对比，采用双目标模糊优化算法（DOFO）实现无余量冷辊轧叶片加工模具的全局优化设计，解决叶片辊轧模具型面设计简单考虑回弹补偿导致试修模次数多、废品率高、设计周期长等问题，以此为基础实现叶片无余量冷辊轧成形。

主权项

一种叶片无余量冷辊轧加工模具的拓扑补偿模糊优化设计方法，其特征在于，该设计方法包括基于虚拟成形的冷辊轧叶片模具型面初始设计方法、基于拓扑补偿的模具型面重构设计方法和基于虚拟修模的模具型面模糊优化设计方法；为获得精确的无余量辊轧模几何设计，首先通过虚拟成形确定叶片冷辊轧后的变形误差；再利用拓扑补偿技术进行叶片型面的反变形误差补偿设计，实现辊轧模型面的几何重构；最后根据虚拟修模的试模情况与叶片设计的几何要求进行对比，采用双目标模糊优化算法实现无余量冷辊轧叶片加工模具的全局优化设计；基于拓扑补偿的模具型面重构设计方法包括以下步骤：a) 将该拓扑结构离散化并与叶片设计结构进行比较，获得第一轮扭转变形误差和弯曲变形误差；b) 根据扭转变形误差和弯曲变形误差采用反向逼近分别对盆模和背模的基础型面进行拓扑补偿，完成补偿后模具型面的重构设计与光顺；基于虚拟修模的模具型面模糊优化设计方法包括以下步骤：a) 利用盆模和背模的重构型面在相同的工艺参数下再次进行冷辊轧成形过程的有限元分析，获得轧制叶片的空间拓扑结构；b) 将该拓扑结构离散化并与叶片设计结构进行比较，获得第二轮扭转变形误差和弯曲变形误差，检验以上变形误差是否满足叶片精度要求；c) 如不满足精度要求，以扭转变形误差和弯曲变形误差为目标函数，以第一轮和第二轮的扭转变形误差和弯曲变形误差为初始样本点集，以满足以上变形误差符合叶片精度要求为PID控制终止条件，采用双目标模糊优化算法计算新的样本点集；d) 根据计算获得的扭转变形误差和弯曲变形误差利用反向逼近分别对盆模和背模的基础型面进行拓扑补偿，完成补偿后模具型面的重构设计与光顺。