1.一种基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)根据阀体表面特征将阀体表面分为多块独立的区域;所述区域包括含有相贯线的区域;
(2)采用近似形状包络面对所述区域进行包络,以单位间隔设定阀体表面上的采样点,计算阀体表面各采样点法向量与所述区域的包络面法向量间的夹角,选取法向夹角平均值最小的包络面形状作为各区域最优包络面形状;
(3)构建所述区域中平面上的喷涂涂层累积模型和曲面上的喷涂涂层累积模型,并建立近似形状包络面优化模型和近似形状包络面涂层累积模型;采用遗传算法对所述区域的包络面涂层厚度和包络面尺寸进行多参数拟合求解得出最佳包络面尺寸。
2.根据权利要求1所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(2)的过程为:(2.1)选用圆柱体包络面或长方体包络面对所述区域进行包络;
(2.2)采用纵向间隔为w1、横向间隔为w2的采样方式对所述区域进行采样,共设置n个采样点;
(2.3)测量所述区域采样点在阀体表面与圆柱体包络面的法向夹角qi(i=1,2,
3,···,n)和采样点在阀体表面与长方体包络面的法向夹角ki(i=1,2,3,···,n);
(2.4)令 并计算 δ;其中,代表阀体表面与圆柱体包络面的法向
夹角平均值,δ代表阀体表面与长方体包络面的法向夹角平均值;
(2.5)若 则所述区域的最佳包络面形状为圆柱面;否则,所述区域的最佳包络面形状为长方体面。
3.根据权利要求1所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3)的过程为:(3.1)设阀体表面的涂层厚度目标≥Ty,构建平面喷涂涂层累积模型,设涂层形状为椭圆形,且喷枪垂直于阀体表面中的平面;设定喷枪中心点G到平面的距离为H1,平面上椭圆形阴影部分为喷涂区域,椭圆的长轴为2u,短轴为2b,则喷涂区域内采样点涂层厚度的表达式为:式(1)中,Tmax是喷涂区域内最大涂层厚度,β1是沿X轴方向截面的分布指数,β2是沿Y轴方向截面的分布指数,T(x,y)表示采样点P(x,y)处单位时间内涂层累积的厚度;
构建曲面上的喷涂涂层累积模型,设定包络面上的区域涂层厚度相同,包络面和喷嘴轴线垂直,喷嘴中心点G到包络面的距离是H;喷嘴中心点G到第一参考平面的距离是Hi;α为采样点在阀体表面和喷枪轴线上的法向夹角;
设定Ts表示阀体表面采样点涂层厚度,T表示包络面涂层厚度,则曲面上的喷涂涂层累积模型为:(3.2)对所述区域建立近似形状包络面优化模型,通过最小二乘法建立长方体包络面优化模型为:其中,L2为长方体包络面长边距离,L1为长方体包络面短边距离,T1为长方体包络面涂层厚度,Ti为各采样点实际涂层厚度,Td为各采样点理论涂层厚度;
通过最小二乘法建立圆柱体包络面优化模型为:
其中,R为圆柱体包络面半径,T2为圆柱体包络面涂层厚度,Ti为各采样点实际涂层厚度,Td为各采样点理论涂层厚度;
(3.3)建立近似形状包络面涂层累积模型;
(3.4)对所述区域的表面的采样点参数进行测量,测量参数为采用遗传算法输入的参数;采用遗传算法对所述区域的包络面涂层厚度以及各包络面尺寸进行多参数拟合输出最佳包络面尺寸。
4.根据权利要求3所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3.1)中,设定优化目标函数为:式(2)中:n是采样点的数量;Ti是数值测量得到的采样点P(xi,yi)处的实际涂层厚度;T(xi,yi)是采样点P(xi,yi)处拟合的理论涂层厚度;通过求解目标函数,得到参数值β1、β2。
5.根据权利要求3所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3.1)中,在包络面上喷出的一块圆形面为C1,C1在参考平面P1上的投影面为C2,C3是以阀体表面采样点为中心,与阀体表面相切的微平面,C1、C2、C3三个微平面在同一个圆锥内。
6.根据权利要求3所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3.3)中的近似形状包络面涂层累积模型包括长方体包络面涂层累积模型和圆柱体包络面涂层累积模型。
7.根据权利要求6所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3.3)中,所述长方体包络面涂层累积模型建立方法为:设定喷枪到长方体包络面的喷涂高度为H1,长方体包络面涂层厚度为T1,采样点到长方体包络面中心的长边为r2,短边为r1,长边喷枪轴线与采样点法线夹角为β1,短边喷枪轴线与采样点法线夹角为α1,长方体包络面长边为L2,长方体包络面短边为L1,则长方体包络时采样点的涂层厚度Ts’为:
8.根据权利要求6所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3.3)中,所述圆柱体包络面涂层累积模型建立方法为:设定喷枪到圆柱体包络面的喷涂高度为H2,圆柱体包络面涂层厚度为T2,采样点到圆柱体包络面中心的距离为x1,喷枪轴线与采样点法向夹角分别为α2,圆柱体包络面半径为R1,则圆柱体包络时采样点的涂层厚度Ts”为:
9.根据权利要求3所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3.4)中,对所述区域采用长方体包络时,测量的采样参数为采样点到长方体包络面中心的长边距离r2和短边距离r1,长边喷枪轴线与采样点法线夹角为β1,短边喷枪轴线与采样点法线夹角为α1。
10.根据权利要求3所述的基于包络面的阀体表面喷涂优化方法,其特征在于:步骤(3.4)中,对所述区域采用圆柱体包络时,测量的采样参数为采样点到圆柱体包络面中心距离x1,喷枪轴线与采样点法向夹角α2。