(57)【要約】  探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法を提供し、砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域を分割することと、ニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ曲面関数を取得することと、フレキシブル押出アレイエンベロープ体積最適化目標関数を確立することと、有効最適化区間Ｒを確定することと、砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を探索初期位置まで平行移動することと、探索方向を確定することと、それぞれｘ、ｙ方向の探索幅を確定することと、有効最適化区間Ｒ内において全般的な探索を行って、フレキシブル押出アレイエンベロープ体積値を比較し、大きい値をＶ(ｘ，ｙ)maxと記憶し、所在位置を(ｘ，ｙ)maxと記憶することと、探索を完成して、砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を(ｘ，ｙ)maxまで平行移動して、フレキシブル押出アレイ形状調整工程に移行することと、を含む。本方法を応用すると、誤差範囲内でニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティが砂型のキャビティに最大限に近くすることができる。【選択図】図２
2019508249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）砂型のデジタル化フレキシブル押出ステージ上のｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂであるフレキシブル押出アレイ配列状況に応じて、砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域をｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂである副領域に分割することと、
（２）砂型ＣＡＤの三次元モデルの駆動で、直接にニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ曲面関数
【数１】
2019508249.tif 000014
を取得することと、ここで、ｉ，ｊ∈Ｚ；且つ１≦ｉ≦ｍ，１≦ｊ≦ｎであって、
（３）ニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ内フレキシブル押出アレイエンベロープ体積最適化関数
【数２】
2019508249.tif 000015
を構成することと、
（４）ニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置有効最適化区間
【数３】
2019508249.tif 000016
を確定することと、
（５）砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を、探索初期位置Ａ1,1である
【数４】
2019508249.tif 000017
まで平行移動することと、
（６）探索方向をｘ逓増方向とｙ逓増方向に確定することと、
（７）ｘとｙ方向の誤差要求に応じて、それぞれ、ｘ、ｙ方向の探索幅パラメータΔｘとΔｙを確定することと、
（８）有効最適化区間Ｒ内で探索して、探索中に算出したフレキシブル押出アレイエンベロープ体積値 Ｖ(ｘ，ｙ)p,qを比較し、大きい値をＶ(ｘ，ｙ)maxと記憶し、所在位置を(ｘ，ｙ)maxと記憶し、対応する ｆi,j(ｘ，ｙ)minの値を記録することと、
（９）探索を完成し、砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を(ｘ，ｙ)maxまで平行移動し、フレキシブル押出アレイ形状調整工程に移行することと、を含むことを特徴とする探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項２】
前記ステップ（１）において、砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイは、長さ、幅、高さがそれぞれａ、ｂ、ｈである押出ユニットからなるｍ×ｎアレイであって、ニアネットシェイプ成形する砂型の砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ上の成形空間はａｍ×ｂｎ×ｈであって、フレキシブル押出アレイ配列状況に応じて、砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域をｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂである副領域に分割することを特徴とする請求項１に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項３】
（１）砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域を分割することと、
（２）ニアネットシェイプ成形する前記砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ曲面関数を取得することと、
（３）フレキシブル押出アレイエンベロープ体積最適化目標関数を構築することと、
（４）有効最適化区間Ｒを確定することと、
（５）前記有効最適化区間Ｒ内で全般的な探索を行って、前記フレキシブル押出アレイエンベロープ体積値を比較することと、を含むことを特徴とす探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項４】
前記有効最適化区間Ｒを確定した後、前記砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を探索初期位置まで平行移動し、前記有効最適化区間Ｒ内において全般的な探索を行うことを特徴とする請求項３に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項５】
前記砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を探索初期位置まで平行移動した後、探索方向及び探索幅を確定し、前記有効最適化区間Ｒ内において全般的な探索を行うことを特徴とする請求項４に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項６】
前記有効最適化区間Ｒ内において全般的な探索を完成した後、前記砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を前記フレキシブル押出アレイエンベロープ体積値中の大きい値の所在位置まで平行移動することを特徴とする請求項３に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項７】
前記ステップ（１）において、砂型のデジタル化フレキシブル押出ステージ上のｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂであるフレキシブル押出アレイ配列状況に応じて、前記砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域をｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂである副領域に分割することを特徴とする請求項５に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項８】
前記ステップ（１）において、砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイは、長さ、幅、高さがそれぞれａ、ｂ、ｈである押出ユニットからなるｍ×ｎアレイであって、ニアネットシェイプ成形する砂型の砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ上の成形空間がａｍ×ｂｎ×ｈであって、フレキシブル押出アレイ配列状況に応じて、前記砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域をｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂである副領域に分割することを特徴とする請求項７に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項９】
前記ステップ（２）において、砂型ＣＡＤの三次元モデルの駆動で、直接にニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ曲面関数
【数５】
2019508249.tif 000018
を取得する（ここで、ｉ，ｊ∈Ｚで、且つ１≦ｉ≦ｍ，１≦ｊ≦ｎである）ことを特徴とする請求項７に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項１０】
前記ステップ（３）において、ニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ内フレキシブル押出アレイエンベロープ体積最適化関数
【数６】
2019508249.tif 000019
を構成することを特徴とする請求項９に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項１１】
前記ステップ（４）において、ニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルキャビティ位置の有効最適化区間
【数７】
2019508249.tif 000020
を確定することを特徴とする請求項１０に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項１２】
前記有効最適化区間Ｒを確定した後、砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を探索初期位置Ａ1,1である
【数８】
2019508249.tif 000021
まで平行移動し、前記有効最適化区間Ｒ内において全般的な探索を行うことを特徴とする請求項１１に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項１３】
前記砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を探索初期位置まで平行移動した後、探索方向をｘ逓増方向とｙ逓増方向に確定し、前記有効最適化区間Ｒ内において全般的な探索を行うことを特徴とする請求項１２に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項１４】
探索方向をｘ逓増方向とｙ逓増方向に確定した後、ｘとｙ方向の誤差要求に応じて、それぞれｘ、ｙ方向の探索幅パラメータΔｘとΔｙを確定し、前記有効最適化区間Ｒ内において全般的な探索を行うことを特徴とする請求項１３に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項１５】
有効最適化区間Ｒ内で探索を行って、探索中に算出したフレキシブル押出アレイエンベロープ体積値 Ｖ(ｘ，ｙ)p,qを比較し、大きい値をＶ(ｘ，ｙ)maxと記憶し、所在位置を(ｘ，ｙ)maxと記憶し、対応する ｆi,j(ｘ，ｙ)minの値を記録することを特徴とする請求項１４に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【請求項１６】
探索を完成した後、砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を(ｘ，ｙ)maxまで平行移動して、フレキシブル押出アレイ形状調整工程に移行することを特徴とする請求項１５に記載の探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型無し鋳造分野に関し、特に、探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形の最適化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環境問題がますます厳しくなっていて環境保護意識が強くなることによって、世界範囲でグリーン製造の風潮が現れ、グリーン製造技術の発展を促進した。グリーン製造は、低エントロピー生産製造モードとして、製品の設計、製造、使用から廃棄までのライフサイクル全体において、終始環境汚染が最も小さいといった要求を満たす。生態環境に損害がないか極めて少なく、環境保護の目的を実現できる。そして、原料の利用率が高く、エネルギー消費が少ないといったメリットを有する。
【０００３】
デジタル化型無し鋳造精密成形技術の砂型成形における応用によって、鋳造分野における鋳型製造のグリーン化レベルを大幅に向上させ、木型又は金属型の製造プロセスを省略し、大量の原料を節約した。しかし、デジタル化型無し鋳造精密成形技術によると、砂塊を切削するプロセスにおいて、鋳物砂の除去量が多いといった問題によって、砂型の大量生産効率がある程度低下し、当該技術の砂型における大量生産への普及が大きく制限された。上記問題を解決するため、先進成形技術及び設備国家重点実験室が革新的に砂型のデジタル化フレキシブル押出成形技術を提示して、砂型のニアネットシェイプ成形を実現し、砂型の生産時間を短縮し、生産率を向上させ、鋳物砂の材料やエネルギーを節約できる。
【０００４】
本発明は、砂型のデジタル化フレキシブル押出成形技術に関し、探索アルゴリズムに基づくニアネットシェイプ成形最適化方法を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形を実現して、鋳物砂の浪費を有効に低減し、砂型成形効率と品質を向上させる探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現するため、本発明は以下の技術案を用いる。
（１）砂型のデジタル化フレキシブル押出ステージ上のｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂであるフレキシブル押出アレイ配列状況に応じて、砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域をｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂである副領域に分割し、
（２）砂型ＣＡＤの三次元モデルの駆動で、直接にニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ曲面関数
【数１】
2019508249.tif 000003
を取得し、ここで、ｉ，ｊ∈Ｚ；且つ１≦ｉ≦ｍ，１≦ｊ≦ｎであって、
（３）ニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ内フレキシブル押出アレイエンベロープ体積最適化関数
【数２】
2019508249.tif 000004
を構成し、
（４）ニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置有効最適化区間
【数３】
2019508249.tif 000005
を確定し、
（５）砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を、探索初期位置Ａ1,1である
【数４】
2019508249.tif 000006
まで平行移動し、
（６）探索方向をｘ逓増方向とｙ逓増方向に確定し、
（７）ｘとｙ方向の誤差要求に応じて、それぞれ、ｘ、ｙ方向の探索幅パラメータΔｘとΔｙを確定し、
（８）有効最適化区間Ｒ内で探索して、探索中に算出したフレキシブル押出アレイエンベロープ体積値 Ｖ(ｘ,ｙ)p,qを比較し、大きい値をＶ(ｘ，ｙ)maxと記憶し、所在位置を(ｘ，ｙ)maxと記憶し、対応する ｆi,j(ｘ，ｙ)minの値を記録し、
（９）探索を完成し、砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ位置を(ｘ，ｙ)maxまで平行移動し、フレキシブル押出アレイ形状調整工程に移行する。
【０００７】
さらに、砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイは、長さ、幅、高さがそれぞれａ、ｂ、ｈである押出ユニットからなるｍ×ｎアレイであって、ニアネットシェイプ成形する砂型の砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ上の成形空間はａｍ×ｂｎ×ｈであって、砂型のフレキシブル押出アレイの配列状況に応じて、砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域をｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂである副領域に分割する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本願の一部を構成する図面は本発明を一層理解させるためのもので、本発明に示す実施例及びその説明は本発明を解釈するもので、本発明を限定するものではない。
【０００９】
【図１】本発明に係わる砂型のデジタル化フレキシブル押出成形プラットフォームを示す図である。
【図２】本発明に係わるニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティを探索初期位置まで平行移動したことを示す図である。
【図３】本発明に係わるニアネットシェイプ成形する砂型の最適化位置において、フレキシブル押出ユニットで砂型のキャビティを充填したものを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の具体的な実施例によると、探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法を提供し、本発明は以下のステップを含む。
（１）砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイは、長さ、幅、高さがそれぞれａ、ｂ、ｈである押出ユニットからなるｍ×ｎアレイであって、ニアネットシェイプ成形する砂型の砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ上の成形空間はａｍ×ｂｎ×ｈである。砂型のフレキシブル押出アレイの配列状況に応じて、砂型ＣＡＤの三次元モデルのニアネットシェイプ成形領域をｍ×ｎ個のサイズがａ×ｂである副領域に分割する。
（２）砂型ＣＡＤの三次元モデルの駆動で、直接にニアネットシェイプ成形する砂型ＣＡＤの三次元モデルのキャビティ曲面関数
【数５】
2019508249.tif 000007
を取得し、ここで、ｉ，ｊ∈Ｚ；且つ１≦ｉ≦ｍ，１≦ｊ≦ｎである。
（３）ニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティが砂型のキャビティに近い程度がニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティの押出ユニットエンベロープ面による囲み体積のサイズと正比例をなし、そのため砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形の最適化を行うことが、ニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティ内フレキシブル押出アレイエンベロープ体積の最大値を求めることに等しいので、目標関数
【数６】
2019508249.tif 000008
を確立する。
（４）ニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティが砂型のキャビティに近いように、砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ平面の可能な領域においてＶ（ｘ,ｙ)に対する探索計算を行うことができる。砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイがｍ×ｎ個の同一のａ×ｂ×ｈからなるので、有効最適化区間を砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイのプラットフォームにおける
【数７】
2019508249.tif 000009
領域に縮小することができる。
（５）探索アルゴリズムを実行する過程において簡単に可能な領域を探索するため、砂型のキャビティ位置をフレキシブル押出アレイのプラットフォーム中心Ａ１である(ａｍ／２，ｂｎ／２)から、探索初期位置Ａ1,1である
【数８】
2019508249.tif 000010
に平行移動させる。
（６）探索方向をｘ逓増方向とｙ逓増方向に確定する。
（７）ｘとｙ方向の誤差要求に応じて、それぞれｘ、ｙ方向の探索幅パラメータΔｘとΔｙを確定する。
（８）有効最適化区間Ｒ内で探索し、探索中に算出したフレキシブル押出アレイのエンベロープ体積値Ｖ(ｘ，ｙ)p,qを比較し、大きい値をＶ(ｘ，ｙ)maxと記憶し、所在位置を(ｘ，ｙ)maxと記憶し、対応するｆi,j(ｘ，ｙ)minの値を記録する。
（９）探索を完成した後、砂型のキャビティ位置を(ｘ，ｙ)maxまで平行移動し、前のステップで記録したｆi,j(ｘ，ｙ)minの値に基づいて、各押出ユニットの高さを上昇させたり低下させる。
【００１１】
本発明をさらに理解するように、以下、図１〜３を参照して、サイズが８０ｍｍ×８０ｍｍ×２５０ｍｍであるフレキシブル押出ユニットからなる１０×８アレイの砂型のデジタル化フレキシブル押出成形サンプルの実施例を説明することで本発明を説明する。
【００１２】
図１、２、３に示すように、本発明は探索アルゴリズムに基づく砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形最適化方法に関する。
【００１３】
図１に示すように、砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ１は、長さ、幅、高さがそれぞれ８０ｍｍ、８０ｍｍ、２５０ｍｍである押出ユニットからなる１０×８アレイであって、図２に示す砂型２の砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ１上の成形空間は８０ｍｍ×８０ｍｍ×２５０ｍｍであって、離散化研究問題の需要に応じて、砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ平面を１０×８個の８０ｍｍ×８０ｍｍの副領域に分割する。
【００１４】
ニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティ３の曲面の関数：
【数９】
2019508249.tif 000011
を確立し、ここで、ｉ，ｊ∈Ｚ；且つ１≦ｉ≦１０，１≦ｊ≦８である。
【００１５】
ニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティが、砂型のキャビティ３に近い程度がニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティの押出ユニットエンベロープ面による囲み体積のサイズと正比例をなすので、砂型のデジタル化フレキシブル押出ニアネットシェイプ成形の最適化を行うことが、ニアネットシェイプ成形する砂型キャビティ３内のフレキシブル押出アレイエンベロープ体積の最大値を求めることに等しいので、目標関数
【数１０】
2019508249.tif 000012
を確立する。
【００１６】
理論的に、ニアネットシェイプ成形する砂型のキャビティが砂型のキャビティ３に近いように、砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ平面の可能な領域においてＶ(ｘ，ｙ)に探索計算することをことができる。砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ１が１０×８個の同一の８０ｍｍ×８０ｍｍ×２５０ｍｍユニットからなるので、有効最適化区間を砂型のデジタル化フレキシブル押出アレイ平面上の
【数１１】
2019508249.tif 000013
領域に縮小することができる。
【００１７】
探索アルゴリズムを実行する過程において簡単に可能な領域を探索するため、砂型のキャビティ３位置をフレキシブル押出アレイのプラットフォーム中心Ａ１である(４００ｍｍ,３２０ｍｍ)から、探索初期位置Ａ1,1である(３６０ｍｍ,２８０ｍｍ)に平行移動させる。
【００１８】
探索方向をｘ逓増方向とｙ逓増方向に確定する。
【００１９】
ｘとｙ方向の誤差要求に応じて、それぞれｘ、ｙ方向の探索幅パラメータΔｘとΔｙを確定し、即ち、ｘとｙ方向に沿う探索誤差はΔｘとΔｙである。
【００２０】
有効最適化区間Ｒ内で探索し、探索中に算出したフレキシブル押出アレイ１のエンベロープ体積値Ｖ(ｘ，ｙ)p,qを比較し、大きい値をＶ(ｘ，ｙ)maxと記憶し、所在位置を(ｘ，ｙ)maxと記憶し、対応するｆi,j(ｘ，ｙ)minの値を記録する。
【００２１】
探索を完成した後、砂型のキャビティ３位置を(ｘ，ｙ)maxまで平行移動し、前のステップで記録したｆi,j(ｘ，ｙ)minの値に基づいて、対応する押出ユニットの高さを上昇させたり低下させたりする。
【００２２】
以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば本発明に様々な修正や変形が可能である。本発明の精神や原則内での全ての修正、置換、改良などは本発明の保護範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２３】
１：フレキシブル押出アレイ、２：砂型、３：砂型のキャビティ
【図１】
2019508249.tif 000022
【図２】
2019508249.tif 000023
【図３】
2019508249.tif 000024
【国際調査報告】
2019508249.tif 000025
2019508249.tif 000026
2019508249.tif 000027
2019508249.tif 000028
2019508249.tif 000029
2019508249.tif 000030