[发明专利]零件成形原理选择决策支持模型的建立方法

权利要求书

1.一种零件成形原理选择决策支持模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设定关键变量；

S2、建立通用能耗模型，其方法如下：

获取增材制造过程中涉及到的多组能耗信息，整合各组能耗信息，建立增材制造通用能耗模型；

获取减材制造过程中涉及到的多组能耗信息，整合各组能耗信息，建立减材制造通用能耗模型；

S3、输入设定的关键变量至建立的增材制造通用能耗模型和减材制造通用能耗模型中，进行变量转化，输出带有关键变量的增材制造通用能耗模型和减材制造通用能耗模型；

S4、令增材制造通用能耗模型和减材制造通用能耗模型相等，输出表征关键变量的决策支持模型；

步骤S1中，设定的关键变量为零件体积分数；

步骤S2中，建立增材制造通用能耗模型时，所获取的多组能耗信息包括：与材料生产有关的能耗信息、机械加工过程的能耗信息、刀具使用产生的间接能耗信息、增材过程的能耗信息和运输过程的能耗信息；

步骤S2中，建立减材制造通用能耗模型时，所获取的多组能耗信息包括：与材料生产有关的能耗信息、机械加工过程的能耗信息、刀具使用产生的间接能耗信息和运输过程的能耗信息；

其中，S211、输入用矿石和原料制造单位质量材料的能耗U_Me和单位质量原材料进一步加工为工件或金属粉末的能耗U_Mf，整合上述能耗，输出生产单位质量的材料所需的能耗U_Mat，其中:

S212、输入回收单位质量材料的能耗U_R和制造可用的库存材料的能耗U_V，整合上述能耗，输出U_Me的能耗模型：

S213、输入材料密度ρ、增材制造过程中精加工去除材料的体积分数f、材料的可回收性系数r、零件体积分数a和零件包络线边框体积V_T，对上述能耗模型进行变量转换，输出与材料生产有关的能耗E_MatA的能耗模型：

步骤S2中，建立减材制造通用能耗模型时，获取与材料生产有关的能耗E_MatS的方法与增材制造的方法相同，所输出的与材料生产有关的能耗E_MatS的能耗模型为：

U_Me表示用矿石和原料制造单位质量材料的能耗；U_Mf表示单位质量原材料进一步加工为工件或金属粉末的能耗；

步骤S2中，建立增材制造通用能耗模型时，获取机械加工过程的能耗E_MachA的方法如下：

U_M为输入切削单位质量材料的能耗，机械加工过程的能耗E_MachA，

步骤S2中，建立减材制造通用能耗模型时，获取机械加工过程的能耗E_MachS的方法与增材制造的方法相同，所输出的机械加工过程的能耗E_MachS的能耗模型为：

步骤S2中，建立增材制造通用能耗模型时，获取刀具使用产生的间接能耗E_ToolA的方法如下：

输入切削单位质量材料与刀具有关的能耗U_T，建立刀具使用产生的间接能耗E_ToolA的能耗模型：

步骤S2中，建立减材制造通用能耗模型时，获取刀具使用产生的间接能耗E_ToolS的方法与增材制造的方法相同，所输出的刀具使用产生的间接能耗E_ToolS的能耗模型为：

步骤S2中，获取增材过程的能耗E_Add的方法如下：

输入沉积单位质量材料的能耗U_Add，建立增材过程的能耗模型：

步骤S2中，建立增材制造通用能耗模型时，获取运输过程的能耗E_TraA的方法如下：

输入运输原材料的距离x_MA、运输废料的距离x_WA和运输每单位重量材料的每公里能耗U_Tra，建立运输过程的能耗E_TraA能耗模型：

步骤S2中，建立减材制造通用能耗模型时，获取运输过程的能耗E_TraA的方法与增材制造的方法相同，所输出的运输过程的能耗E_TraS的能耗模型为：

步骤S2中，整合各组能耗信息，建立的增材制造通用能耗模型为：

建立的减材制造通用能耗模型为：

或者，步骤S3中，建立的表征关键变量a的决策支持模型为：

其中，

ρ为材料密度；

E_Mat为生产原材料的能耗，单位为MJ/part；

V_P为零件的体积，单位为cm³；

U_T为切削单位质量材料与刀具有关的能耗，单位为MJ/kg；

V_B为零件包络线内的体积，单位为cm³；

E_Tool为切削过程中与刀具有关的能耗，单位为MJ/part；

α为零件体积分数(α＝V_P/V_B)；

U_M切削单位质量材料的能耗，单位为MJ/kg；

U_Me为用矿石和原料制造单位质量材料的能耗，单位为MJ/kg；

f为增材制造过程中精加工去除材料(在包络线内)的体积分数；

U_Mf为单位质量原材料进一步加工为工件或金属粉末的能耗，单位为MJ/kg；E_Mach为机械加工过程的能耗，单位为MK/part；

U_Mat为生产单位质量的材料的能耗，单位为MJ/kg；

U_Add为沉积单位质量材料的能耗，单位为MJ/kg；

U_R为回收单位质量材料的能耗，单位为MJ/kg；

E_Add为增材过程的能耗，单位为MJ/part；

U_V为制造单位质量可用的库存材料的能耗，单位为MJ/kg；U_Tra为运输每单位质量材料的每公里能耗，单位为MJ/kg·km；r为材料的可回收性系数；

E_Tra为运输过程的能耗，单位为MJ/part·km；

U_A为单位质量材料雾化的能耗，单位为MJ/kg；

x_M为运输原材料的距离，单位为km；

U_F为单位质量材料成型的能耗，单位为MJ/kg；

x_W为运输废料的距离，单位为km。