【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液态精密成型，具体地，涉及一种考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计方法。
技术介绍
1、液态精密成型技术的是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一，采用液态精密成型技术取代“分体铸造+焊接”成形方法，能够有效地减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻重量。然而，随着50年的发展，航空发动机尺寸精度要求的平均等级从ct7提升到ct5；精密液态成型包括蜡模注射成型、制壳、脱蜡、合金浇注等十多道工序，数千影响参数，尺寸变形机制十分复杂，实际尺寸变形规律难以精准、定量预测，共同导致了尺寸超差难题，使发动机气动性能降低，装配精度下降，我国航空发动机关键构件时常陷入“无件可用”、“进度延缓”、“让步接收”等困境。
2、液态精密成型中，模具开模前，以数值模拟结果为参考的反变形模具型面尺寸设计方法能够提供一个初步的设计方案。然而，精密液态成型过程中，从蜡模制备、注射成型、制壳、脱蜡到合金浇注等十多道工序和数千影响参数尚无完整、完备的数值模拟模型，导致生产中实际的尺寸变形规律难以精准、定量预测。传统的模具型面设计方法均基于确定性数值预测模型的确定性设计方法。如cn112836297a--基于集成计算与容差设计的合金铸件尺寸精确调控方法，基于数值模拟结果给定最佳的因素水平组合值与模具收缩率设计的具体数值；cn202111530476.2--一种基于节点位移传递的熔模精密铸件反变形设计方法，基于数值模拟结果为参考，给出确定性的模具型面反变形模型。然而，传统确定性方法仅仅能够让目前“简化的、流程不全”的数值模拟模型无法
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计方法，该方法旨在以高通量数值模拟与数据驱动结合的方法获取在多参数组合下的反变形模具内型面设计大数据，计算模具加工量最少的初始型面尺寸设计方案，实现铸件模具内型面的容差设计，使模具内型面能够通过修形方案进一步提升铸件尺寸精度，避免二次开模问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计方法，包括：
3、s1、对名义铸件模型进行网格划分，设计数值模拟计算的试验参数，将所述试验参数划分为多个参数组合；
4、s2、采用数值仿真方法计算各参数组合下液态精密成型多流程中的型面网格模型的尺寸变形，导出变形铸件型面网格模型；
5、s3、逐个网格节点比对，得到变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量，并对输入网格模型的逐个网格节点进行反向位移补偿；
6、s4、重复步骤s2和s3，直至变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量在容许范围内，获得各参数组合下模具内腔型面的多个反变形模具内腔型面模型；
7、s5、刚性配准在各参数组合下的多个反变形模具内腔型面模型，计算各参数组合下多个反变形模具内腔型面模型的交集，作为模具内腔型面容差设计模型。
8、进一步地，所述采用数值仿真方法计算各参数组合下液态精密成型多流程中的型面网格模型的尺寸变形，其中：所述数值仿真方法包括模具-蜡料系统变形的数值模拟、蜡模-铸型系统变形数值模拟、铸型-铸件系统数值模拟中的任意一种。
9、进一步地，所述导出变形铸件型面网格模型，其中：变形铸件型面网格模型在多流程模拟过程中节点序号保持一一对应性。
10、进一步地，所述逐个网格节点比对，得到变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量，并对输入网格模型的逐个网格节点进行反向位移补偿，包括：
11、提供待反变形设计的模具内腔型面模型，将待反变形设计的模具内腔型面模型作为多流程数值模拟仿真的输入模型，对液态精密成型多流程中的全尺寸变形预测计算，获取仿真计算的变形铸件外型面全尺寸模型；
12、根据逐个网格节点比对变形铸件外型面全尺寸模型与名义铸件网格模型的偏差，获取变形铸件外型面尺寸的误差值，根据误差值，对当前迭代周期内的待反变形设计的模具内腔型面模型逐个网格节点进行反向补偿。
13、进一步地，所述提供待反变形设计的模具内腔型面模型，包括：
14、提供一收缩率的估计值，对名义铸件网格模型进行放缩，将放缩后的名义铸件网格模型作为待反变形设计的模具内腔型面模型；
15、或者，直接采用名义铸件网格模型作为待反变形设计的模具内腔型面模型。
16、进一步地，所述重复步骤s2和s3，直至变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量在容许范围内，包括：
17、将反向补偿后的待反变形设计的模具内腔型面模型作为输入模型再次进行数值仿真，直到数值模型预测的变形铸件外型面全尺寸模型与名义铸件外型面全尺寸的节点误差在规定范围内，实现该参数组合下反变形模型设计。
18、进一步地，所述直至变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量在容许范围内，其中：采取平均节点偏差或最大节点偏差作为迭代终止的依据，最大节点偏差值小于实际误差限的1/3时停止迭代。
19、进一步地，所述计算各参数组合下多个反变形模具内腔型面模型的交集，包括：采用网格布尔算法，通过求解多个反变形模具内腔型面模型的共有区域，获得多个反变形模具内腔型面模型的交集模型，所述交集模型为考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计模型，用于模具厂开模。
20、进一步地，所述网格布尔算法为基于射线法与体素交集的网格布尔算法。
21、进一步地，采用网格布尔算法，通过求解多个反变形模具内腔型面模型的共有区域，获得多个反变形模具内腔型面模型的交集模型，包括：
22、使用射线法对配准后的模型进行体素滤波，得到各反变形模具内腔型面模型的体素；
23、遍历反变形模具内腔型面模型的体素，保留多个反变形模具内腔型面模型的共有体素，并删除其余体素；
24、将共有体素根据体素中心坐标值转换为点云，实现网格模型重构。
25、与现有技术相比，本专利技术具有如下至少之一的有益效果：
26、本专利技术提出一种考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计方法，以高通量数值模拟与数据驱动结合的方法获取在多参数组合下的反变形模具内型面设计大数据，计算模具加工量最少的初始型面尺寸设计方案，以保证在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用数值仿真方法计算各参数组合下液态精密成型多流程中的型面网格模型的尺寸变形，其中：所述数值仿真方法包括模具-蜡料系统变形的数值模拟、蜡模-铸型系统变形数值模拟、铸型-铸件系统数值模拟中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导出变形铸件型面网格模型，其中：变形铸件型面网格模型在多流程模拟过程中节点序号保持一一对应性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逐个网格节点比对，得到变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量，并对输入网格模型的逐个网格节点进行反向位移补偿，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提供待反变形设计的模具内腔型面模型，包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重复步骤S2和S3，直至变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量在容许范围内，包括：
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各参数组合下多个反变形模具内腔型面模型的交集，包括：采用网格布尔算法，通过求解多个反变形模具内腔型面模型的共有区域，获得多个反变形模具内腔型面模型的交集模型，所述交集模型为考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计模型，用于模具厂开模。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述网格布尔算法为基于射线法与体素交集的网格布尔算法。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，采用网格布尔算法，通过求解多个反变形模具内腔型面模型的共有区域，获得多个反变形模具内腔型面模型的交集模型，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑预测偏差与波动容差的模具型面修形稳健设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用数值仿真方法计算各参数组合下液态精密成型多流程中的型面网格模型的尺寸变形，其中：所述数值仿真方法包括模具-蜡料系统变形的数值模拟、蜡模-铸型系统变形数值模拟、铸型-铸件系统数值模拟中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导出变形铸件型面网格模型，其中：变形铸件型面网格模型在多流程模拟过程中节点序号保持一一对应性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逐个网格节点比对，得到变形铸件型面网格模型与名义铸件模型各网格节点的偏差矢量，并对输入网格模型的逐个网格节点进行反向位移补偿，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提供待反变形设计的模具内腔型面模型，包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重复步骤s2和s3，直至变形铸件型面网格...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔加裕，王俊，孙宝德，疏达，汪东红，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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