[发明专利]基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法

权利要求书

1.一种基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：减速器壳体初步浇注工艺方案设计；

根据铝合金减速器壳体的结构进行工艺方案设计，使用铸造仿真软件进行数值模拟，并根据模拟结果对工艺方案进行改进，得到合理的初步工艺方案；

步骤二：优化工艺参数的确定与试验设计；

根据初步工艺方案的结果，分析选取多个工艺参数为优化变量，选择合理的优化目标，提取试验样本点并通过数值仿真得到对应的样本数据；

步骤三：基于极限学习机的模型训练与仿真测试；

基于步骤二获取的试验样本获取极限学习机训练集与测试集，创建训练极限学习机并进行仿真测试，获取精度较高的极限学习机回归模型；

步骤四：基于鱼群算法的参数寻优；

采用鱼群算法，针对极限学习机回归模型进行参数寻优，获取设计空间内最优工艺参数组合；

步骤五：生产验证；

针对步骤四中得到的最优工艺参数进行试制验证，获取最终方案，得到合格铸件并投入生产。

2.根据权利要求1所述的基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：所述步骤一中，所述工艺方案设计包括以下几点：

(1)浇注系统设计，包括升液管，直浇道，横浇道，浇口；

(2)模具设计，包括上模具，下模具，侧模具，分流锥，砂芯与排气系统；

(3)材料参数设计，其中铸件材料为铝合金，模具材料为H13模具钢；

(4)时间参数设计，包括升液时间，充型时间，增压时间，保压时间与卸压时间；

(5)压力参数设计，与时间参数对应，包括升液压力，充型压力，增/保压压力，卸压压力；

(6)温度参数设计，包括浇注温度，各模具预热温度。

3.根据权利要求1所述的基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：所述步骤一中，所述数值模拟包括模型检查、网格划分、参数赋予、边界条件设置；所述模拟结果为充型压力场，温度分布场，凝固时间图，孔隙缺陷分布图与二次枝晶臂间距分布图。

4.根据权利要求2所述的基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：所述步骤二中，所述优化变量是指在铸造过程中可调控的工艺参数，所述优化目标是指铸件质量指标参数，所述试验样本点是根据正交试验法与均匀化试验法所确定的合理分布的工艺参数组。

5.根据权利要求4所述的基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：所述可调控的工艺参数为时间参数，压力参数与温度参数；所述的铸件质量指标参数包括孔隙缺陷，热裂纹，裹气量，二次枝晶臂间距与凝固时间。

6.根据权利要求1所述的基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：所述步骤三中，所述极限学习机使用单层前馈神经网络结构，其组成包括输入层、隐含层和输出层；极限学习机模型预测精度根据其预测值与样本值的误差来评价。

7.根据权利要求1所述的基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：所述步骤四中，所述鱼群算法通过模拟鱼类行为在设计空间内进行寻优，具体行为包括鱼群初始化，觅食行为，聚群行为，追尾行为与随机行为。

8.根据权利要求1所述的基于极限学习机的铝合金减速器壳体铸造参数设计方法，其特征在于：所述极限学习机的隐含层输出T为：

T＝h(x)β

其中，β为输出权值，x为极限学习机输入，h(x)为激励函数；

h(x)激励函数的作用是将输入层的数据由其原本的空间映射到极限学习机的特征空间，表示为：

h(x)＝G(ω，b，x)

其中，ω为输入权值，b为隐含层神经元的阈值；

h(x)激励函数具有随机性，是任意非线性的片段连续函数，包括三角函数，高斯函数，径向基函数，Sigmoid函数，双曲正弦函数。