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盒形件毛坯尺寸自动优化预测方法 

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申请/专利权人:燕山大学

摘要:本发明提供一种盒形件毛坯尺寸自动优化预测方法,其包括以下步骤,步骤一:获取初始数据组,计算训练组盒形件的实际体积;步骤二:确定训练组盒形件的等效厚度;步骤三:确定盒形件拉深参数最优值;步骤四:确定盒形件拟合系数的最优值;第五步:预测验证组盒形件毛坯尺寸;第六步:判定验证组盒形件毛坯长短轴是否符合误差要求;符合时,输出毛坯尺寸及图像;不符合时,将验证组盒形件及毛坯参数加入训练组,重新拟合拉深参数。本发明提供了基于盒形件参数预测毛坯尺寸的方法,并实现了程序自动化,提高了设计效率,舍弃了传统公式繁琐的计算步骤,能够实现程序的自动优化,进一步提高计算精度,为减薄拉深盒形件的毛坯计算提供了新方法。

主权项:1.一种盒形件毛坯尺寸自动优化预测方法,其特征在于,其包括以下步骤:步骤1:获取初始数据组,计算训练组盒形件实际体积;将初始数据分为训练组和验证组,基于盒形件和毛坯的相关参数,获取w组盒形件及其对应毛坯的相关参数,包含经验所得毛坯长短轴a、b,其中训练组盒形件n个,验证组盒形件m个,且m+n=w;根据获得的n个训练组盒形件相关参数,计算训练组盒形件的实际体积,其表达式如下式所示:V=2h-t[L1+L2-2t1+t2+2t1t2]+L1L2t底式中:V表示盒形件的实际体积;L1表示盒形件长边的边长;L2表示盒形件宽边的边长;h表示盒形件高度;t表示初始毛坯厚度;t1表示盒形件长边厚度;t2表示盒形件短边厚度;t底表示盒形件的底面厚度;步骤2:确定盒形件的等效厚度;获取步骤1计算得到的盒形件实际体积V,根据体积不变原则求得当整个盒形件厚度为侧边厚度ti时的等效厚度Ti: 式中:ti表示盒形件侧边厚度,i=1时表示长边厚度,i=2时表示短边厚度;Ti表示盒形件的等效厚度,i=1,表示盒形件厚度等效为长边厚度时的等效厚度,i=2,表示盒形件厚度等效为短边厚度时的等效厚度;步骤3:确定盒形件拉深参数最优值;计算拉深参数qi的最优值;拉深参数qi的取值范围在[0,2],初值qi1和qi2均等于0;其迭代关系如下式所示:qik+1=qik+0.01;k=1,2,…,199式中:i=1,时q1k表示与长边对应的第k次迭代的拉深参数;i=2,时q2k表示与短边对应的第k次迭代的拉深参数;qik+1表示第k+1次迭代的拉深参数;获取步骤1计算得到的盒形件的实际体积V,获取步骤2计算得到的盒形件的等效厚度Ti,毛坯长轴尺寸ak与拉深参数q1k的计算关系和毛坯短轴尺寸bk与拉深参数q2k的计算关系如下式所示: 式中:ak表示第k次迭代计算得到的毛坯长轴尺寸;bk表示第k次迭代计算得到的毛坯短轴尺寸;基于最小误差逆向传播方法确定目标函数zik,可以确保训练组盒形件的毛坯尺寸与预测的毛坯尺寸误差最小,甚至一致,误差函数具体实现形式如下式所示: 式中:z1k和z2k分别表示第k次迭代计算毛坯长轴和短轴对应的目标函数;a0已知毛坯长轴尺寸;b0已知毛坯短轴尺寸;计算所有迭代过程产生的zik,使用快速排序算法找到zik最小值,其对应的ak、bk,并且相应的qik即为最优的拉深参数;步骤4:确定盒形件拟合系数的最优值;基于最小二乘法拟合拉深参数与盒形件参数,获取最优的盒形件拟合系数,并建立函数关系式,即回归方程;重复步骤1-3即可得到训练组n个盒形件所对应的2n个最优拉深系数qi,拟合拉深参数与盒形件参数的函数关系式,所述函数关系为:qi=Cqi0+Cqi1L1+Cqi2L2+Cqi3h+Cqi4t1+Cqi5t2+Cqi6t+Cqi7r+Cqi8rb式中:qi表示为盒形件拉伸参数,i=1,时q1表示与长边对应的拉深参数;i=2,时q2表示与短边对应的拉深参数;Cqi0…Cqi8分别表示9个盒形件拟合系数,i=1时对应盒形件长边最优拉深参数回归方程,i=2时对应盒形件短边最优拉深参数回归方程;L1、L2、h、t1、t2、t、r、rb分别表示盒形件的各个参数;盒形件拟合系数的计算,首先构建拟合回归方程组: 式中:yij=qij;i∈1,2;j∈1,2,…,n,qij为第j次计算与训练组第j个盒形件对应的最优拉深参数qi;biz=Cqiz;z∈0,…,8,Cqiz表示第z个拟合系数;xjz则对应第j次计算的盒形件的第z个参数,xj1代表盒形件长边L1,xj2代表盒形件短边L2,…,xj8代表盒形件底部内圆角rb;ε表示真实值与预测值的差值,也就是回归模型的误差;N0,σ2表示ε符合正态分布,期望是0,方差为σ2,反映误差大部分集中在0值附近,误差越大的概率越小;求解上述回归方程组,确定出盒形件拟合系数,得到回归方程: 式中:表示最优拉深参数qi;即为盒形件拟合系数Cqi0…Cqi8,其中i=1时表示计算长轴对应的函数关系式,i=2时表示计算短轴对应的函数关系式;x1…x8表示盒形件的8个参数;步骤5:基于回归方程,预测验证组盒形件毛坯尺寸;获取步骤1、步骤2和步骤4中的实际体积、等效厚度计算公式和拉深参数拟合函数,计算该验证组盒形件的实际体积V、等效厚度Ti和拉深参数qi,并参照以下关系式预测盒形件毛坯长短轴; 步骤6:判定预测毛坯尺寸是否符合误差要求,提高预测精度;获取步骤5中求取的验证组盒形件毛坯尺寸a、b,若同时满足下两式的精度要求,可输出毛坯尺寸及图像; 若不满足,则需要将该验证组盒形件参数及毛坯参数加入训练组重新训练,此时训练组盒形件个数为n+1个,获取拉深参数函数关系,该过程一直持续到满足上述精度要求为止。

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