一种铁型覆砂造型工艺过程参数控制方法及系统与流程

本发明涉及造型工艺参数控制的，具体涉及一种铁型覆砂造型工艺过程参数控制方法及系统。

背景技术：

1、在现代工业生产中，铁型覆砂造型工艺因其高效和环保的特点，被广泛应用于各类金属部件的制造。这种工艺的核心在于将熔融金属注入到由砂子在可重复使用的铁型模具上形成的砂型中。为了确保最终铸件的质量和生产效率，对铁型温度、砂层厚度以及冷却速率等关键工艺参数进行精确的控制显得尤为重要。然而，在实际的生产环境中，设备长期运行带来的磨损和性能漂移，以及原材料的细微波动，常常给工艺控制带来意想不到的挑战。

2、在铁型覆砂造型工艺中，由于设备长期运行导致的冷却系统局部效率渐进性下降，使得铁型在特定区域出现微小的、难以被现有宏观传感器和全局控制策略识别的局部温度异常。这种局部温度异常导致覆膜砂在铁型表面固化过程中的空间不均匀性，进而造成砂型壳局部强度、致密性或内部应力分布的偏差。现有的中央控制系统，由于其传感器布局和工艺模型缺乏足够的空间分辨率和对局部动态变化的感知能力，无法准确诊断并定位这种隐蔽的局部问题。

3、系统在接收到下游质量反馈后，往往采取全局性的参数调整策略进行补偿，这种策略不仅无法有效解决局部缺陷，反而可能在其他正常区域引入新的工艺失衡，导致产品质量持续波动，废品率居高不下，且缺陷原因难以追溯。例如，当局部冷却效率下降导致砂型壳局部缺陷时，系统可能错误地归结为覆膜砂批次质量或射砂压力不稳定，并进行全局性调整，如增加射砂压力或微调铁型整体预热温度。这些全局性调整不仅未能解决局部问题，反而可能在其他正常区域引入新的不平衡，导致废品率持续居高不下，甚至出现新的、此前未曾出现过的缺陷类型，严重影响了生产效率和产品质量的稳定性。

4、针对上述问题，现有技术亟需改进。

技术实现思路

1、本技术公开了一种铁型覆砂造型工艺过程参数控制方法及系统，旨在解决铁型覆砂造型工艺中，现有技术无法有效识别和解决局部状态偏差，导致产品质量波动、废品率高以及缺陷原因难以追溯的问题。

2、本技术的技术方案如下：

3、一种铁型覆砂造型工艺过程参数控制方法，包括：

4、获取模具表面区域的温度分布信息、模具表面状态信息和砂型壳局部区域的物理特性信息；模具表面状态信息包括模具表面涂层状态信息和模具微观形貌信息；

5、依据温度分布信息、模具表面状态信息和物理特性信息，识别模具或砂型壳的局部状态偏差区域，并确定局部状态偏差区域对应的偏差类型；偏差类型包括温度偏差、砂型壳物理特性偏差、模具表面涂层状态偏差或模具微观形貌偏差；

6、根据局部状态偏差区域和偏差类型，生成针对局部状态偏差区域的工艺参数调整指令，工艺参数调整指令包括覆砂时间调整指令、射砂压力调整指令、等离子体活化强度调整指令或等离子体活化频率调整指令中的至少一种；

7、根据工艺参数调整指令，对与局部状态偏差区域对应的覆砂参数或等离子体活化参数进行调整；

8、获取局部状态偏差区域对应的调整后砂型壳质量反馈和调整后模具表面状态反馈；

9、根据调整后砂型壳质量反馈、调整后模具表面状态反馈、偏差类型和工艺参数调整指令，修正偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系；在后续识别出相同的偏差类型时，根据修正后的映射关系确定对应的工艺参数调整指令。

10、优选地，依据温度分布信息、模具表面状态信息和物理特性信息，识别模具或砂型壳的局部状态偏差区域，并确定局部状态偏差区域对应的偏差类型的步骤包括：

11、根据温度分布信息，识别模具表面区域中温度高于或低于预设温度范围的区域，得到温度偏差区域；

12、根据物理特性信息，识别砂型壳局部区域中透气性、紧实度或含砂均匀性偏离预设范围的区域，得到砂型壳物理特性偏差区域；

13、根据模具表面涂层状态信息，识别模具表面涂层附着状态或活化状态偏离预设范围的区域，得到模具表面涂层状态偏差区域；

14、根据模具微观形貌信息，识别模具微观形貌参数偏离预设范围的区域，得到模具微观形貌偏差区域；

15、将温度偏差区域、砂型壳物理特性偏差区域、模具表面涂层状态偏差区域或模具微观形貌偏差区域确定为局部状态偏差区域；

16、根据局部状态偏差区域的来源，确定局部状态偏差区域对应的偏差类型。

17、优选地，根据局部状态偏差区域和偏差类型，生成针对局部状态偏差区域的工艺参数调整指令的步骤包括：

18、获取局部状态偏差区域的区域位置、偏差幅度和偏差持续时间；

19、根据偏差类型，确定候选调整动作；其中，当偏差类型为温度偏差或砂型壳物理特性偏差时，候选调整动作包括覆砂时间调整动作或射砂压力调整动作；当偏差类型为模具表面涂层状态偏差或模具微观形貌偏差时，候选调整动作包括等离子体活化强度调整动作或等离子体活化频率调整动作；

20、根据区域位置、偏差幅度和偏差持续时间，确定候选调整动作对应的参数调整量；

21、根据候选调整动作和参数调整量，生成针对局部状态偏差区域的工艺参数调整指令。

22、优选地，根据调整后砂型壳质量反馈、调整后模具表面状态反馈、偏差类型和工艺参数调整指令，修正偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系；在后续识别出相同的偏差类型时，根据修正后的映射关系确定对应的工艺参数调整指令的步骤包括：

23、从调整后砂型壳质量反馈中读取砂型壳成型完整性、局部厚度均匀性和界面粘结质量；

24、从调整后模具表面状态反馈中读取调整后的模具表面涂层状态信息和调整后的模具微观形貌信息；

25、根据砂型壳成型完整性、局部厚度均匀性、界面粘结质量、调整后的模具表面涂层状态信息和调整后的模具微观形貌信息，生成工艺参数调整指令的调整效果评价结果；

26、根据偏差类型、工艺参数调整指令和调整效果评价结果，修正偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系；

27、在后续识别出相同的偏差类型时，根据修正后的映射关系确定对应的工艺参数调整指令。

28、优选地，根据偏差类型、工艺参数调整指令和调整效果评价结果，修正偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系的步骤包括：

29、读取连续造型周期内调整后的模具表面涂层状态信息、调整后的模具微观形貌信息和调整后砂型壳质量反馈；

30、根据连续造型周期内调整后的模具表面涂层状态信息、调整后的模具微观形貌信息和调整后砂型壳质量反馈，判断模具内表面材料是否存在累积性变化，得到累积性变化判断结果；

31、当累积性变化判断结果表示不存在累积性变化时，根据调整效果评价结果维持偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系；

32、当累积性变化判断结果表示存在累积性变化时，确定累积性变化对应的变化位置和变化程度；

33、根据变化位置、变化程度和调整效果评价结果，生成映射关系修正参数；

34、根据映射关系修正参数，修正偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系。

35、优选地，根据区域位置、偏差幅度和偏差持续时间，确定候选调整动作对应的参数调整量的步骤包括：

36、获取局部状态偏差区域对应的局部工艺对象的实时状态信息；局部工艺对象包括模具局部区域和砂型壳局部区域；实时状态信息包括模具表面温度分布、砂型壳物理特性、模具表面涂层状态和模具微观形貌参数；

37、根据实时状态信息、区域位置、偏差幅度和偏差持续时间，构建参数空间，参数空间包括等离子体活化强度、等离子体活化频率、覆砂时间和射砂压力；

38、在参数空间中生成初始参数组合；

39、对初始参数组合进行多参数协同优化，确定参数调整组合；

40、根据参数调整组合，确定候选调整动作对应的参数调整量。

41、优选地，对初始参数组合进行多参数协同优化，确定参数调整组合的步骤包括：

42、结合模具的累积性变化的历史数据，修正等离子体活化强度和等离子体活化频率对模具寿命的长期影响，得到模具寿命长期影响修正结果；根据模具寿命长期影响修正结果，进行模具寿命损耗评估，得到模具寿命损耗评估结果；

43、根据初始参数组合对应的砂型壳界面粘结质量、生产效率和模具寿命损耗评估结果，对初始参数组合或新的参数组合进行参数组合评价，得到参数组合评价结果；

44、根据参数组合评价结果进行参数组合选择，选择满足预设评价条件的参数组合；

45、对满足预设评价条件的参数组合进行参数调整，得到新的参数组合；

46、重复执行参数组合评价、参数组合选择以及参数调整，直至达到预设迭代次数；

47、达到预设迭代次数之后，在各个新的参数组合中确定最优参数组合，并将最优参数组合作为参数调整组合。

48、优选地，结合模具的累积性变化的历史数据，修正等离子体活化强度和等离子体活化频率对模具寿命的长期影响，得到模具寿命长期影响修正结果；根据模具寿命长期影响修正结果，进行模具寿命损耗评估，得到模具寿命损耗评估结果的步骤包括：

49、获取模具的累积性变化的历史数据，历史数据包括模具微观形貌参数历史数据、模具涂层状态参数历史数据、等离子体活化强度历史数据、等离子体活化频率历史数据和模具寿命损耗历史数据；

50、识别历史数据中的异常数据和缺失数据；

51、对异常数据进行处理，并对缺失数据进行填充，得到处理和填充后的历史数据；

52、根据处理和填充后的历史数据，修正等离子体活化强度对模具寿命的长期影响，得到等离子体活化强度长期影响修正结果；

53、根据处理和填充后的历史数据，修正等离子体活化频率对模具寿命的长期影响，得到等离子体活化频率长期影响修正结果；

54、根据等离子体活化强度长期影响修正结果和等离子体活化频率长期影响修正结果，进行模具寿命损耗评估，得到模具寿命损耗评估结果。

55、优选地，对异常数据进行处理的步骤包括：

56、对异常数据进行时间序列分析，得到异常持续性判断结果和异常周期性判断结果；

57、结合模具历史运行参数和历史工艺参数，对异常数据进行上下文关联分析，判断异常数据是否与模具内表面材料的累积性变化趋势关联，得到累积趋势关联判断结果；

58、当异常持续性判断结果表示不具有持续性和异常周期性判断结果表示不具有周期性，且累积趋势关联判断结果表示不关联时，将异常数据判断为偶发性异常数据；

59、将偶发性异常数据替换为对应的相邻数据的平均值，得到偶发性异常处理数据；

60、当异常持续性判断结果表示具有持续性，或异常周期性判断结果表示具有周期性，或者累积趋势关联判断结果表示关联时，将异常数据判断为系统性异常数据；

61、获取模具内表面材料累积性变化的实时数据，并根据实时数据对系统性异常数据进行趋势补偿处理，得到系统性异常处理数据；

62、将偶发性异常处理数据和系统性异常处理数据并入历史数据。

63、一种铁型覆砂造型工艺过程参数控制系统，用于执行上述的一种铁型覆砂造型工艺过程参数控制方法，包括：

64、模具信息获取模块，用于获取模具表面区域的温度分布信息、模具表面状态信息和砂型壳局部区域的物理特性信息；模具表面状态信息包括模具表面涂层状态信息和模具微观形貌信息；

65、偏差区域识别模块，用于依据温度分布信息、模具表面状态信息和物理特性信息，识别模具或砂型壳的局部状态偏差区域，并确定局部状态偏差区域对应的偏差类型；偏差类型包括温度偏差、砂型壳物理特性偏差、模具表面涂层状态偏差或模具微观形貌偏差；

66、调整指令生成模块，用于根据局部状态偏差区域和偏差类型，生成针对局部状态偏差区域的工艺参数调整指令，工艺参数调整指令包括覆砂时间调整指令、射砂压力调整指令、等离子体活化强度调整指令或等离子体活化频率调整指令中的至少一种；

67、调整指令执行模块，用于根据工艺参数调整指令，对与局部状态偏差区域对应的覆砂参数或等离子体活化参数进行调整；

68、状态反馈获取模块，用于获取局部状态偏差区域对应的调整后砂型壳质量反馈和调整后模具表面状态反馈；

69、调整指令优化模块，用于根据调整后砂型壳质量反馈、调整后模具表面状态反馈、偏差类型和工艺参数调整指令，修正偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系；在后续识别出相同的偏差类型时，根据修正后的映射关系确定对应的工艺参数调整指令。

70、通过该技术方案，能够提供一种实现上述方法的系统，通过模块化的设计，使得各个功能单元职责明确，协同工作，从而能够高效、稳定地执行铁型覆砂造型工艺过程参数控制，为实际生产提供了可靠的硬件和软件支持。

71、本发明的有益效果：

72、本技术公开的铁型覆砂造型工艺过程参数控制方法，通过获取模具表面区域的温度分布信息、模具表面状态信息和砂型壳局部区域的物理特性信息，能够全面感知工艺过程中的关键状态参数。在此基础上，依据这些信息精准识别模具或砂型壳的局部状态偏差区域，并确定具体的偏差类型，如温度偏差、砂型壳物理特性偏差、模具表面涂层状态偏差或模具微观形貌偏差。这种精细化的偏差识别机制，有效解决了现有技术中传感器布局和工艺模型缺乏足够空间分辨率，无法准确诊断并定位隐蔽局部问题，以及系统接收到下游质量反馈后采取全局性参数调整策略而无法有效解决局部缺陷的问题。

73、进一步地，本技术根据局部状态偏差区域和偏差类型，生成针对性的工艺参数调整指令，包括覆砂时间、射砂压力、等离子体活化强度或等离子体活化频率等，并据此对覆砂参数或等离子体活化参数进行调整。这种局部化、针对性的调整策略，避免了现有全局性调整可能在其他正常区域引入新的工艺失衡，导致产品质量持续波动、废品率居高不下且缺陷原因难以追溯的弊端。

74、此外，本技术还引入了反馈修正机制，通过获取调整后的砂型壳质量反馈和模具表面状态反馈，根据偏差类型和工艺参数调整指令，修正偏差类型与工艺参数调整指令之间的映射关系。这意味着系统能够进行持续学习和优化，在后续识别出相同偏差类型时，能够根据修正后的映射关系确定更准确、更有效的工艺参数调整指令。这种自适应和学习能力，显著提升了工艺控制的智能化水平和长期稳定性，有效克服了设备长期运行带来的磨损和性能漂移以及原材料波动对工艺控制的挑战，从而提高了产品质量，降低了废品率，并增强了生产效率。