一种传动轴锻件的工艺参数优化方法及系统与流程

本发明涉及工业数据处理领域，特别涉及为一种传动轴锻件的工艺参数优化方法及系统。

背景技术：

1、随着高性能机械装备对传动系统承载能力和可靠性的要求不断提高，传动轴锻件逐渐向高强度、高精度以及复杂结构方向发展。在传动轴锻造过程中，锻件内部组织演变、材料流动状态以及残余应力分布会受到加热温度、锻造压力、变形速度、模具状态以及冷却过程等多个工艺参数的共同影响。由于不同锻造阶段之间存在连续影响关系，前一阶段形成的温度分布、塑性变形状态以及内部应力状态会直接影响后续阶段的成形效果，因此需要对多个阶段的工艺参数进行协同优化。

2、然而，现有传动轴锻件工艺参数优化方法通常采用预设工艺曲线或基于历史经验进行参数调整，仅针对单个加工阶段或者单一质量指标进行优化。例如，在锻造过程中预先设定加热温度和锻造压力，并在整个生产过程中保持参数不变，当原材料性能波动、设备响应变化或者锻件局部区域出现异常变形时，无法及时调整后续工艺参数。

技术实现思路

1、本发明旨在解决如何在传动轴锻造过程中实时获取锻件状态变化信息，建立工艺参数与锻件状态演化之间的动态关联关系，以此对不同锻造阶段以及不同区域的工艺参数进行协同优化调整的问题，提供一种传动轴锻件的工艺参数优化方法及系统。

2、本发明为解决技术问题采用如下技术手段：

3、本发明提供一种传动轴锻件的工艺参数优化方法，包括：

4、基于加工终端对传动轴预获取的锻造变化状态数据，识别所述传动轴的结构特点，根据所述结构特点，将所述传动轴划分为若干个状态区域，构建所述传动轴在预设时段后的预测锻件状态，其中，所述锻造变化状态数据具体包括锻造设备产生的锻造压力、冲击速度、模具温度、设备响应时间和设备运行参数，所述状态区域具体包括轴颈区域、轴肩过渡区域和主体承载区域；

5、判断所述预测锻件状态能否满足预设的锻造质量要求；

6、若否，则在加工过程中识别发生变化的异常区域，提取所述异常区域对应的变化特征，将所述变化特征与各个区域预设的成形规律进行匹配，动态划分所述传动轴的异常变化区域，提取所述异常变化区域相关联的历史锻造状态数据，构建对应的区域状态变化关联关系，其中，所述变化特征具体包括异常发生位置、异常持续时间、变化幅度和变化方向；

7、判断所述历史锻造状态数据是否符合预设的状态关联条件；

8、若符合，则识别导致当前异常状态产生的参数变化节点，基于所述参数变化节点，解析历史锻造过程中变化参数之间的传递关系，生成异常状态演化路径，得到所述异常变化区域由工艺参数变化引起的状态变化过程，根据所述异常状态演化路径，采集当前异常状态的影响因素，依据所述影响因素，生成对应的关键工艺参数集合以及参数影响权重，建立所述异常变化区域的工艺参数调整约束关系，其中，所述变化参数具体包括温度变化、压力变化、变形程度变化和材料流动状态，所述影响因素具体包括主要工艺因素和多参数耦合作用因素。

9、进一步地，所述在加工过程中识别发生变化的状态区域，提取所述状态区域对应的变化特征，将所述变化特征与各个区域预设的成形规律进行匹配，动态划分所述传动轴的异常变化区域的步骤中，还包括：

10、基于所述异常变化区域对应的变化特征，获取所述异常变化区域在连续加工阶段内的特征变化序列；

11、判断所述特征变化序列中的变化趋势是否满足预设的成形偏离条件；

12、若是，则根据所述特征变化序列中各加工阶段对应的变化幅度方向，获取所述异常变化区域的偏离发展过程，依据加工阶段的先后顺序，对各阶段变化特征进行关联，识别导致所述异常变化区域持续偏离所述成形规律的关键变化阶段，通过所述关键变化阶段对应的区域状态变化信息，提取加工阶段内影响传动轴成形状态的工艺变化因素，建立所述异常变化区域与工艺参数变化之间的耦合关系。

13、进一步地，所述提取所述异常变化区域相关联的历史锻造状态数据，构建对应的区域状态变化关联关系的步骤前，还包括：

14、基于所述异常变化区域对应的加工响应信息，提取所述异常变化区域在连续锻造阶段中的成型偏离信息，其中，所述成型偏离信息具体包括热力传递轨迹、材料流动轨迹和应变累积特征；

15、判断所述成型偏离信息对应的成形偏离过程是否匹配预设的历史追溯条件；

16、若是，则根据所述成型偏离信息中的局部集中趋势，确定所述异常变化区域产生偏离现象的初始形成阶段，依据所述初始形成阶段对应的加工节点信息，反向解析后续锻造阶段中的锻造成形响应特征，筛选与当前异常变化区域形成过程具有对应关系的历史加工片段，其中，所述局部集中趋势具体包括温度梯度变化规律和塑性迁移方向，所述锻造成形响应特征具体包括载荷响应过程、区域变形协调程度和组织演变趋势。

17、进一步地，所述识别导致当前异常状态产生的参数变化节点，基于所述参数变化节点，解析历史锻造过程中变化参数之间的传递关系，生成异常状态演化路径的步骤中，还包括：

18、基于所述参数变化节点对应的锻造过程信息，获取各参数变化节点之间的时间顺序关系和作用影响范围；

19、根据所述时间顺序关系和所述作用影响范围，判断参数变化节点之间是否满足预设的影响传递条件；

20、若是，则采集不同参数变化节点对锻件成形结果产生影响的先后关系，识别各参数变化节点之间的影响传递方向，依据所述影响传递方向，解析历史锻造过程在控制参数之间的协同变化过程，生成参数变化由初始扰动向区域成形异常传递过程中经过的关键响应环节，建立所述参数变化节点与锻造状态响应特征之间的映射关系，其中，所述控制参数具体包括温度控制参数、加载参数、变形控制参数和冷却调节参数。

21、进一步地，所述判断所述预测锻件状态能否满足预设的锻造质量要求的步骤中，还包括：

22、基于所述预测锻件状态对应的状态描述信息，提取所述预测锻件状态在不同区域的质量风险分布，其中，所述质量风险分布具体包括质量风险指标、性能偏移程度和缺陷形成倾向；

23、判断所述质量风险分布是否满足预设的风险控制条件；

24、若是，则识别所述质量风险分布对应的风险聚集区域，解析所述风险聚集区域对应的性能偏移方向，依据所述性能偏移方向，追踪所述风险聚集区域在预测锻造过程中对应的锻造特征，确定质量风险的关键影响环节，其中，所述锻造特征具体包括材料流动状态、热量交换过程和受力传递情况。

25、进一步地，所述判断所述历史锻造状态数据是否符合预设的状态关联条件的步骤中，还包括：

26、获取所述历史锻造状态数据对应的工艺行为复现程度；

27、判断所述工艺行为复现程度是否达到预设的复现要求；

28、若是，则基于所述工艺行为复现程度的加工动作序列，从历史锻造过程中识别不同工序之间的执行衔接方式，划分所述传动轴发生锻件形态变化的主要加工环节，得到所述加工终端在锻造过程中的设备控制行为，采集所述设备控制行为对所述传动轴的锻件成形效果，依据所述锻件形成结果，筛选与当前异常变化区域对应的历史成形案例。

29、进一步地，所述基于加工终端对传动轴预获取的锻造变化状态数据，识别所述传动轴的结构特点的步骤中，还包括：

30、提取所述结构部位对应的结构成形特征信息，其中，所述结构成形特征信息具体包括截面过渡关系、受力传递路径、材料填充需求和局部成形约束信息；

31、判断所述结构成形特征信息是否满足预设的成形敏感条件；

32、若是，则根据所述截面过渡关系，识别所述传动轴在不同连接区域之间的几何变化程度，划分产生材料流动阻滞的结构过渡位置，依据所述受力传递路径，采集锻造过程中外部加载作用在不同结构区域之间的传递方式，确定承受集中载荷作用的关键承载区域。

33、本发明还提供传动轴锻件的工艺参数优化系统，包括：

34、构建模块，用于基于加工终端对传动轴预获取的锻造变化状态数据，识别所述传动轴的结构特点，根据所述结构特点，将所述传动轴划分为若干个状态区域，构建所述传动轴在预设时段后的预测锻件状态，其中，所述锻造变化状态数据具体包括锻造设备产生的锻造压力、冲击速度、模具温度、设备响应时间和设备运行参数，所述状态区域具体包括轴颈区域、轴肩过渡区域和主体承载区域；

35、判断模块，用于判断所述预测锻件状态能否满足预设的锻造质量要求；

36、执行模块，用于若否，则在加工过程中识别发生变化的异常区域，提取所述异常区域对应的变化特征，将所述变化特征与各个区域预设的成形规律进行匹配，动态划分所述传动轴的异常变化区域，提取所述异常变化区域相关联的历史锻造状态数据，构建对应的区域状态变化关联关系，其中，所述变化特征具体包括异常发生位置、异常持续时间、变化幅度和变化方向；

37、第二判断模块，用于判断所述历史锻造状态数据是否符合预设的状态关联条件；

38、第二执行模块，用于若符合，则识别导致当前异常状态产生的参数变化节点，基于所述参数变化节点，解析历史锻造过程中变化参数之间的传递关系，生成异常状态演化路径，得到所述异常变化区域由工艺参数变化引起的状态变化过程，根据所述异常状态演化路径，采集当前异常状态的影响因素，依据所述影响因素，生成对应的关键工艺参数集合以及参数影响权重，建立所述异常变化区域的工艺参数调整约束关系，其中，所述变化参数具体包括温度变化、压力变化、变形程度变化和材料流动状态，所述影响因素具体包括主要工艺因素和多参数耦合作用因素。

39、进一步地，所述执行模块还包括：

40、获取单元，用于基于所述异常变化区域对应的变化特征，获取所述异常变化区域在连续加工阶段内的特征变化序列；

41、判断单元，用于判断所述特征变化序列中的变化趋势是否满足预设的成形偏离条件；

42、执行单元，用于若是，则根据所述特征变化序列中各加工阶段对应的变化幅度方向，获取所述异常变化区域的偏离发展过程，依据加工阶段的先后顺序，对各阶段变化特征进行关联，识别导致所述异常变化区域持续偏离所述成形规律的关键变化阶段，通过所述关键变化阶段对应的区域状态变化信息，提取加工阶段内影响传动轴成形状态的工艺变化因素，建立所述异常变化区域与工艺参数变化之间的耦合关系。

43、进一步地，还包括：

44、提取模块，用于基于所述异常变化区域对应的加工响应信息，提取所述异常变化区域在连续锻造阶段中的成型偏离信息，其中，所述成型偏离信息具体包括热力传递轨迹、材料流动轨迹和应变累积特征；

45、第三判断模块，用于判断所述成型偏离信息对应的成形偏离过程是否匹配预设的历史追溯条件；

46、第三执行模块，用于若是，则根据所述成型偏离信息中的局部集中趋势，确定所述异常变化区域产生偏离现象的初始形成阶段，依据所述初始形成阶段对应的加工节点信息，反向解析后续锻造阶段中的锻造成形响应特征，筛选与当前异常变化区域形成过程具有对应关系的历史加工片段，其中，所述局部集中趋势具体包括温度梯度变化规律和塑性迁移方向，所述锻造成形响应特征具体包括载荷响应过程、区域变形协调程度和组织演变趋势。

47、本发明提供了传动轴锻件的工艺参数优化方法及系统，具有以下有益效果：

48、本发明能够在传动轴锻造过程中基于加工终端实时采集的锻造压力、冲击速度、模具温度以及设备运行状态等多维工艺数据，对不同结构区域的锻件状态进行动态预测与分析，及时识别潜在质量偏差区域，同时通过对异常变化区域的历史锻造状态数据进行关联挖掘，建立工艺参数变化与锻件状态演化过程之间的对应关系，明确异常状态产生的关键影响环节及参数传递路径，避免传统方法仅依靠最终质量检测结果进行被动调整的问题。