(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210492684.6 (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 郑州轻工业大 学 地址 450000 河南省郑州市金 水区东风路5 号 (72)发明人 李晓科　马军　张亚琳　尹春洋　 朱恒　明五一　曹阳　何文斌　 刘琨　都金光　段留洋　 (74)专利代理 机构 郑州豫开专利代理事务所 (普通合伙) 41131 专利代理师 王金 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 尺寸参数及加工参数的优化方法及该方法 制造的轴桥 (57)摘要 本发明公开了一种尺寸参数及加工参数的 优化方法， 优化对象是设计参数； 构造轴桥设计 制造一体优化模型的目标函数以及设计参数的 约束函数； 按公 式一即轴桥设计制造一体优化模 型， 通过序列二次规划对轴桥尺 寸参数及轴桥加 工参数进行优化： 求解获得最优的轴桥尺寸参数 及轴桥加工参数。 本发明通过 公式一进行迭代计 算， 可由初始现有轴桥的相关参数计算出各设计 参数的优化值， 既满足约束阈值、 又使得 最 小， 使最终得到的轴桥尺寸参数和轴桥加工参数 能够在保证性能目标的前提下实现成本最优。 本 发明还提供了使用该优化方法制造的轴桥。 权利要求书8页 说明书20页 附图5页 CN 114781038 A 2022.07.22 CN 114781038 A 1.尺寸参数及加工参数的优化方法， 轴桥包括轴 身， 轴身左右两端分别设有弹簧座， 弹 簧座沿前后方向延伸； 正对轴身的弹簧座向上设有轴头， 轴头在背离轴身的方向上设有大 轴颈， 大轴颈在背离轴头的方向上同轴设有小轴颈， 小轴颈的直径小于大轴颈的直径； 小轴 颈的长度为 l1， 大轴颈的长度为 l2， 轴头以外的弹簧座上设有弹簧座中心孔； 轴桥加工是将轴桥锻焊件毛坯加工为成品轴 桥； 弹簧座、 轴头、 大轴颈和小轴颈组成一组单侧结构， 单侧结构在轴身左右两端对称分 布； 其特征在于： 优化对象是设计参数； 构造轴桥设计制造一体优化模型的目标函数以及 设计参数的约 束函数； (一)设计参数包括： 轴桥尺寸 参数(x1,x2,x3,x4,x5,x6)、 车削小轴颈x1时的加工参数(x7,x8,x9)、 和车削大轴颈x2时的加工参数(x10,x11,x12)； 各设计参数均具有上 下界约束； 其中， x1为小轴颈的直径， x2是大轴颈的直径， x3是弹簧座宽度， x4是弹簧座厚度， x5是轴 身的高度， x6是轴身的宽度； x1至x6为轴桥尺寸 参数； x7是加工小轴颈时车削的切削速度， x8是加工小轴颈时车削的进给量； x9是加工小轴颈时车削的背吃刀量； x10为加工大轴颈时车削的切削速度； x11是加工大轴颈时车削的进给量； x12是加工大轴颈时车削的背吃刀量； x7至x12是轴桥加工参数； (二)轴桥设计制造一体优化模型的目标函数为： 轴桥设计制造总成本 C总， 包括设计阶段成本 CS和制造阶段成本 CZ； (三)约束函数包括： 疲劳寿命约束g1(x1,x2,x3,x4,x5,x6)、 最大变形约束g2(x1,x2,x3,x4,x5,x6)、 最大应力约束g3(x1,x2,x3,x4,x5,x6)、 车削小轴颈时的最大变形约束g4(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9)、 车削小轴颈时的最大应力约束g5(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9)、 车削大轴颈时的最大变形约束g6(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x10,x11,x12)以及 车削大轴颈时的最大应力约束g7(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x10,x11,x12)； 各约束函数的括号内部分为设计参数， 各约束函数的括号外的部分为约束函数的函数 名； 各约束函数均为 其设计参数的隐式函数； 按公式一即轴桥设计制造一体优化模型， 通过序列二 次规划对轴桥尺寸参数及轴桥加权　利　要　求　书 1/8 页 2 CN 114781038 A 2工参数进行优化： min:C总＝CS+CZ s.t.: 公式一中， 至 为由企业确定的相应约束函数的阈值； 以轴桥现有尺寸参数和加工参数为各设计参数赋予初始值， 按照公式一进行仿真迭代 计算， 以各约束函数分别满足相应的阈值为条件筛选出仿 真迭代计算中各设计参数的不同 取值所对应的C总， 计算所得最小的C总值所对应的各设计参数的值即为各设计参数的最优 值。 2.根据权利要求1所述的尺寸参数及加工参数的优化方法， 其特征在于： 还包括有轴桥 设计制造总成本 C总的优化方法： 轴桥设计制造总成本 C总的计算公式为C总＝CS+CZ； 设计阶段成本 CS＝C材+C人， C人为设计阶段的人工成本； C材为材料成本； 材料成本C材按公式二计算， 公式二是： 其中， V是轴桥锻焊件毛坯的体积， ρ 为轴桥锻焊件毛坯的材料密度， C单价是轴桥锻焊件 毛坯的材料单价， l1是小轴颈的轴向长度， l2是大轴颈的轴向长度； l3是轴身的长度； l4是轴 桥的总宽度； l5是轴头的高度； 轴桥的制造阶段成本 CZ按公式三计算， 公式三是： CZ＝2×C小+2×C大+C其它； 公式三中， C小为小轴颈的总加工成本， C大为大轴颈的总加工成本， C其它为其它轴桥段的 加工成本； 小轴颈的总加工成本C小包括直接车削成本CM、 换刀成本CR以及刀具磨损成本CD， 相应的 计算公式如下： 权　利　要　求　书 2/8 页 3 CN 114781038 A 3