一种获取有效弹丸数目的方法、系统、电子设备和介质与流程

1.本发明涉及喷丸成形、强化技术领域，具体的说，是一种获取有效弹丸数目的方法、系统、电子设备和介质，以用于获取喷丸工艺中的有效弹丸数目。


背景技术：

2.喷丸工艺广泛应用于航空航天制造过程。喷丸工艺利用压缩空气或者离心加速器驱动大量喷丸从喷嘴1喷出，如图1所示，对金属靶材2进行撞击，以使金属靶材2表面形成密集弹坑状塑形形变，由此在金属靶材2表面引入残余应力层，实现对金属靶材2的表面强化，有效提高了金属靶材2表面的疲劳强度。但同时，残余应力层引入过程打破了金属靶材2的平衡应力，对于薄壁金属靶材2而言，不平衡的残余应力驱动金属靶材2向喷丸撞击方向凸起、向喷丸撞击点周围延展，利用这些特性可以实现薄壁板件的无模具成形。
3.为了控制成形精度，需要尽可能精确获取对金属靶材各区域造成有效撞击的弹丸数目。现有技术中，采用有限元仿真和理论分析方法获取有效弹丸数目，均是以喷丸覆盖率转换得到结果。如，为了计算弹丸数目，有限元方法中，利用代表性体积单元代表喷丸工艺过程中的靶材， 当一个弹丸以某个速度撞击到代表性单元的表面，形成一个弹坑，测量弹坑的直径，利用覆盖率的计算公式可以反向计算弹丸数目。具体来说就是利用代表性单元的单位面积上弹坑覆盖的面积与单位面积的比值，当比值为98%时，看作为一倍覆盖率，然后记录此时的弹丸数目。弹丸数目为一倍覆盖率时的两倍时，看作两倍覆盖率，依次类推。而喷丸工艺过程中，估算一倍覆盖率的方式是通过肉眼观察的方式，利用放大镜对表面观察，估测98%的比值作为一倍覆盖率。总的来说，有限元方法中，现在这种计算弹丸数目的方法已经脱离了试验，计算数目不准确且无法与试验匹配起来，而试验方面现阶段还没有计算弹丸数目的方法该种方法的准确性与材料的本构有关，与实际喷丸工艺参数无关，因此，该种方法的准确性得到了一定的质疑。
4.尤其整个喷丸过程中，成千上万的弹丸参与撞击金属靶材，但是并不是喷嘴喷出的每个弹丸都参与了撞击零件表面，而且利用传统的有限元方法或者理论计算方法无法考虑实际的喷丸工况中的海量弹丸数目。


技术实现要素：

5.针对相关技术所存在的缺陷，本公开提供了一种获取有效弹丸数目的方法、系统、电子设备、介质。
6.第一方面，本公开实施例提供一种获取有效弹丸数目的方法，包括以下具体步骤：通过喷丸工艺对靶材进行喷丸条带试验，获取喷嘴移速vr、条带的长度l、单颗弹丸质量m、瞬时喷丸质量m；获取喷丸束对靶材撞击时的瞬时有效区域，以瞬时有效区域的垂直喷嘴移速方向的最大长度为条带的宽度h1、瞬时有效区域的平行喷嘴移速方向的最大长度为区域长度h2；喷丸条带试验的喷嘴路程为h2+l，通过公式t=( h2+l)/ vr，得到条带喷丸时间t；通过公式nt=mt/m获得条带有效弹丸数目nt。
7.为了更好的实现本发明，进一步的，条带有效面积为h1（h2+l）；获取受喷靶材有效受喷面积a，以公式n=ant/ h1（h2+l），获得靶材有效弹丸数目n。
8.为了更好的实现本发明，进一步的，当喷嘴角度与靶材表面垂直时，所示条带的宽度h1与区域长度h2相等。
9.为了更好的实现本发明，进一步的，调整喷丸条带实验中喷嘴角度和/或喷嘴距离，以获得不同喷嘴角度和/或喷嘴距离时对应的条带有效弹丸数目nt。
10.为了更好的实现本发明，进一步的，条带有效面积为h1（h2+l）；获取受喷靶材有效受喷面积a，以公式n=ant/ h1（h2+l），获得靶材有效弹丸数目n。
11.第二方面，本公开实施例提供一种获取有效弹丸数目的系统，包括处理单元，还包括分别与处理单元数据通讯的喷丸参数获取单元、图像获取单元；所述喷丸参数获取单元，用于获取喷丸条带试验过程中的喷丸参数，所述喷丸参数包括喷嘴移速vr、条带的长度l、单颗弹丸质量m、瞬时喷丸质量m；所述图像获取单元，用于获取喷丸条带实验中喷丸束对靶材撞击时的瞬时有效区域的图像和条带图像；所述处理单元，用于将瞬时有效区域的垂直喷嘴移速方向的最大长度作为条带的宽度h1、瞬时有效区域的平行喷嘴移速方向的最大长度作为区域长度h2、以条带的长度l和区域长度h2之和作为喷丸条带试验的喷嘴路程；通过喷嘴路程除以喷嘴移速vr得到条带喷丸时间t；通过条带喷丸时间t、瞬时喷丸质量m、单颗弹丸质量m得到条带有效弹丸数目nt。
12.第三方面，本公开实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；其中，所述存储器，用于存储可在处理器上运行的计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序，以实现上述的一种获取有效弹丸数目的方法。
13.第四方面，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种获取有效弹丸数目的方法。
14.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明通过喷丸条带试验，在给定的喷丸工艺参数条件下，以弹丸撞击某尺寸较大的靶材表面留下弹坑，弹坑沿喷嘴移动方向形成条带；通过观察条带并进行合理假设，假设喷嘴的喷丸束造成的瞬时有效区域以一个正方形喷丸区域从条带的一端移动待另一端；并对此正方向喷丸区域进行公式化，用喷丸工艺参数表单条带喷丸时间t，以及条带喷丸时间t内落在条带中的总的条带有效弹丸数目nt；并利用面积比方法，获得靶材零件需要计算撞击到该靶材零件表面的靶材有效弹丸数目n。
附图说明
15.下面将结合附图对技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
16.图1为本发明提供的一种获取有效弹丸数目的方法中的喷丸条带试验的演示示意图；图2为本发明中喷丸条带试验中瞬时有效区域经过条带的示意图；
图3为本发明将喷丸条带试验中瞬时有效区域假设为正方形时的示意图。
17.其中：1、喷嘴；2、靶材；3、瞬时有效区域；4、条带。
具体实施方式
18.以下结合实施例的具体实施方式，对本发明创造的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
19.实施例1：第一方面，本公开实施例提供一种获取有效弹丸数目的方法，如图1、图2和图3所示，包括以下具体步骤：通过喷丸工艺对靶材2进行喷丸条带4试验，获取喷嘴1移速vr、条带44的长度l、单颗弹丸质量m、瞬时喷丸质量m；获取喷丸束对靶材2撞击时的瞬时有效区域3，以瞬时有效区域3的垂直喷嘴1移速方向的最大长度为条带44的宽度h1、瞬时有效区域3的平行喷嘴1移速方向的最大长度为区域长度h2；喷丸条带4试验的喷嘴1路程为h2+l，通过公式t=( h2+l)/ vr，得到条带4喷丸时间t；通过公式nt=mt/m获得条带4有效弹丸数目nt。
20.为了更好实现本实施例，条带4有效面积为h1（h2+l）；获取受喷靶材2有效受喷面积a，以公式n=ant/ h1（h2+l），获得靶材2有效弹丸数目n。
21.为了更好实现本实施例，当喷嘴1角度与靶材2表面垂直时，所示条带44的宽度h1与区域长度h2相等。
22.为了更好实现本实施例，调整喷丸条带4实验中喷嘴1角度和/或喷嘴1距离，以获得不同喷嘴1角度和/或喷嘴1距离时对应的条带4有效弹丸数目nt。
23.为了更好实现本实施例，条带4有效面积为h1（h2+l）；获取受喷靶材2有效受喷面积a，以公式n=ant/ h1（h2+l），获得靶材2有效弹丸数目n。
24.实施例2：本实施例提供一种获取有效弹丸数目的系统，包括处理单元，还包括分别与处理单元数据通讯的喷丸参数获取单元、图像获取单元；所述喷丸参数获取单元，用于获取喷丸条带4试验过程中的喷丸参数，所述喷丸参数包括喷嘴1移速vr、条带44的长度l、单颗弹丸质量m、瞬时喷丸质量m；所述图像获取单元，用于获取喷丸条带4实验中喷丸束对靶材2撞击时的瞬时有效区域3的图像和条带44图像；所述处理单元，用于将瞬时有效区域3的垂直喷嘴1移速方向的最大长度作为条带44的宽度h1、瞬时有效区域3的平行喷嘴1移速方向的最大长度作为区域长度h2、以条带44的长度l和区域长度h2之和作为喷丸条带4试验的喷嘴1路程；通过喷嘴1路程除以喷嘴1移速vr得到条带4喷丸时间t；通过条带4喷丸时间t、瞬时喷丸质量m、单颗弹丸质量m得到条带4有效弹丸数目nt。
25.实施例3：本实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；其中，所述存储器，用于存储可在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器，用于执行所述计算机程序，以实现实施例1一种获取有效弹丸数目的方法。
26.实施例4：本实施例提供一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1的一种获取有效弹丸数目的方法。
27.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。