重庆大学张友获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利一种内啮合强力珩齿加工能耗建模与工艺参数优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119105274B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410898048.2,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权一种内啮合强力珩齿加工能耗建模与工艺参数优化方法是由张友;李聪波;王洋;敬培锋;刘会师设计研发完成,并于2024-07-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种内啮合强力珩齿加工能耗建模与工艺参数优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种内啮合强力珩齿加工能耗建模与工艺参数优化方法,包括以下步骤:首先分析内啮合强力珩齿工艺的能耗构成特性和时段特性,揭示内啮合强力珩齿工艺能量耗散机理;其次分析内啮合强力珩齿工艺多轴联动及进给过程,建立内啮合强力珩齿加工工艺能耗模型;最后分析珩齿加工时间与工艺参数的映射关系,构建面向加工能耗和时间的内啮合强力珩齿工艺参数多目标优化模型,利用改进的多目标原子轨道搜索算法进行优化求解,得到内啮合强力珩齿工艺参数最优组合方案,降低内啮合强力珩齿工艺加工能耗。
本发明授权一种内啮合强力珩齿加工能耗建模与工艺参数优化方法在权利要求书中公布了:1.一种内啮合强力珩齿加工能耗建模与工艺参数优化方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1:分析内啮合强力珩齿加工工艺的能耗构成特性和时段特性,揭示内啮合强力珩齿工艺能量耗散机理; 1分析内啮合强力珩齿加工工艺的能耗构成特性,内啮合强力珩齿工艺加工总能耗由辅助系统能耗、空载能耗、物料去除能耗和附加载荷损耗构成,可表示为: Etotal=Eau+Eu+Emr+Eadd 式中,Etotal为珩齿工艺加工总能耗,Eau表示辅助系统能耗,Eu表示空载能耗,Emr表示物料去除能耗,Eadd表示附加载荷损耗; 2分析内啮合强力珩齿加工工艺的能耗时段特性,按时段特性,内啮合强力珩齿工艺加工总能耗包括待机能耗、空切能耗和切削能耗,可表示为: 式中,Est、Eair、Ecut分别表示珩齿加工工艺待机能耗、空切能耗和切削能耗,Pst表示待机功率,Pair表示空切功率,空切功率由辅助系统功率和空载功率构成,Pcut表示切削功率,由辅助系统功率、空载功率、物料去除功率和附加载荷功率构成,tst、tair、tcut分别表示待机时间、空切时间和切削时间; 步骤2:分析内啮合强力珩齿工艺多轴联动及进给过程,建立内啮合强力珩齿加工工艺能耗模型; 1所提内啮合强力珩齿工艺共涉及6个轴C1、C2、A、B、X、Z,C1轴和C2轴分别为珩磨轮和工件旋转轴,A轴为轴交角调整轴,B轴为珩磨轮摆动轴以实现齿向修形,X轴和Z轴分别为珩磨轮径向和轴向进给轴,分析强力珩齿加工工艺多轴联动及进给过程,确定待机时段、空切时段和切削时段参与的运动轴; 2分别对待机能耗、空切能耗、切削能耗进行建模,构建内啮合强力珩齿工艺加工总能耗关于珩磨轮转速、轴向振荡距离、轴向进给率、径向进给量工艺参数的映射模型,建立的内啮合强力珩齿工艺加工总能耗模型可表示为: 式中,分别表示内啮合强力珩齿工艺C1轴、C2轴、A轴、B轴、X轴和Z轴的空载功率,Pau为辅助系统功率,Pmr为物料去除功率,Padd为附加载荷功率,∑hw为珩磨轮与工件的轴交角,wA为A轴旋转角速度,LZair为Z轴空切长度,fz为轴向进给率,nh为珩磨轮转速,L1为X轴快速进给空切长度,FXair为X轴空切进给速度,Lsafe为安全距离,LZ为轴向振荡距离,LX为径向进给量,Lcut为加工余量,tspc为无火花切削时间; 步骤3:建立面向加工能耗和时间的内啮合强力珩齿工艺参数多目标优化模型,基于改进的多目标原子轨道搜索算法进行优化求解; 1建立内啮合强力珩齿工艺加工时间关于珩磨轮转速、轴向振荡距离、轴向进给率、径向进给量的映射模型,构建的珩齿工艺加工时间模型可表示为: 2建立面向加工能耗和时间的内啮合强力珩齿工艺参数多目标优化模型: minFnh,fz,LZ,LX=minEtotal,minTtotal 式中,nhmin和nhmax分别为珩磨轮最低和最高转速,fzmin和fzmax分别为轴向最小和最大进给率,LZmin和LZmax分别为轴向最小和最大振荡距离,LXmin和LXmax分别为径向最小和最大进给量,nwmin和nwmax分别为工件最低和最高转速,FXmax为允许的最大径向进给速度,Fcmax为允许的最大珩削力,Phmax为珩磨轮主轴电机额定功率,η为珩磨轮主轴电机效率; 3添加正电子到原子轨道搜索算法的候选解中,提出改进的多目标原子轨道搜索算法,运用此改进算法进行优化求解; 每个电子代表一个候选解,珩齿工艺多目标优化模型的m个候选解可表示为: X=[X1,X2,…,Xi,…,Xm]T,Xi=[nh,fz,LZ,LX] 将搜索空间中每个候选解的对立面定义为正电子,正电子对应的候选解可表示为: X′i=Xmax+Xmin-Xi 式中,Xmax和Xmin分别为候选解的最小值和最大值; 候选解的目标函数值为: 正电子对应的目标函数值为E′i=FX′i。
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