本發(fā)明涉及壓力機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案綜合評價(jià)方法。
背景技術(shù)：
：高速壓力機(jī)是一種以連續(xù)式高速?zèng)_壓為目的的自動(dòng)沖床，因其具有清潔綠色生產(chǎn)的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、儀表等行業(yè)。在高速壓力機(jī)設(shè)計(jì)過程中，其結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化對實(shí)現(xiàn)低成本高精密沖壓、延長配套模具使用壽命等有著直接而重要的影響。滑塊和上橫梁是高速壓力機(jī)的關(guān)鍵組成部分。其剛度、強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)極大地影響著沖壓制品的質(zhì)量和配套模具的使用壽命。高速壓力機(jī)滑塊的剛度通常用沖壓過程中的最大變形量予以表示，即滑塊的最大變形量越大，其剛度就越高。若高速壓力機(jī)的上橫梁長時(shí)間的應(yīng)力集中可能產(chǎn)生疲勞裂紋和損傷。在高速壓力機(jī)工作過程中，當(dāng)任何一個(gè)固有頻率接近沖壓頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，從而將導(dǎo)致高速壓力機(jī)關(guān)鍵部件的損壞甚至是高速壓力機(jī)的崩潰。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案綜合評價(jià)方法，高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案的綜合評價(jià)指標(biāo)體系中，給定各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)所需接近或避開的目標(biāo)值以及其權(quán)重，將各候選方案的評價(jià)指標(biāo)值表示為實(shí)數(shù)、區(qū)間數(shù)或三角模糊數(shù)，然后將各候選方案中的偏離型和固定型評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行等效變換后加權(quán)規(guī)范化，將效益和成本型評價(jià)指標(biāo)直接進(jìn)行加權(quán)規(guī)范化，根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)的類型來確定正負(fù)理想解，并計(jì)算出各方案分別到正負(fù)理想解的距離，從而根據(jù)各方案到正負(fù)理想解的距離求得相對貼近度，則相對貼近度最大的候選方案即為結(jié)構(gòu)的最佳方案。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案綜合評價(jià)方法，包括以下步驟：1)根據(jù)高速壓力機(jī)的性能需求與工藝要求，確定高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案的綜合評價(jià)指標(biāo)體系，給定各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)所需接近或避開的目標(biāo)值kj(j＝1,2,…,n)以及其權(quán)重wj(j＝1,2,3,…,n)，獲取各候選方案的評價(jià)指標(biāo)值；其中，j為評價(jià)指標(biāo)的序號(hào)。2)將各候選方案的評價(jià)指標(biāo)值表示為相應(yīng)的實(shí)數(shù)、區(qū)間數(shù)或三角模糊數(shù)，構(gòu)造n項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)對m個(gè)高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)候選方案的綜合決策矩陣f＝[fij]m×n,(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)；3)將各候選方案中的偏離型和固定型評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行等效變換后進(jìn)行向量規(guī)范化，將效益和成本型評價(jià)指標(biāo)直接進(jìn)行向量規(guī)范化，構(gòu)造規(guī)范化綜合決策矩陣r＝[rij]m×n；所述等效變換具體為：將評價(jià)指標(biāo)值減去相應(yīng)的目標(biāo)值，使偏離型評價(jià)指標(biāo)等效變換成負(fù)理想解為0的效益型指標(biāo)，使固定型評價(jià)指標(biāo)等效變換成正理想解為0的成本型指標(biāo)；①當(dāng)評價(jià)指標(biāo)值為實(shí)數(shù)時(shí)，等效變換后直接取其絕對值進(jìn)行向量規(guī)范化；②當(dāng)評價(jià)指標(biāo)值為區(qū)間數(shù)時(shí)，利用區(qū)間可能度比較等效變換后的評價(jià)指標(biāo)值與0的大小，將比0小的評價(jià)指標(biāo)關(guān)于0作對稱變換后進(jìn)行向量規(guī)范化；③當(dāng)評價(jià)指標(biāo)值為三角模糊數(shù)時(shí)，利用相對偏好關(guān)系比較等效變換后的評價(jià)指標(biāo)值與0的大小，將比0小的評價(jià)指標(biāo)值關(guān)于0作對稱變換后進(jìn)行向量規(guī)范化。4)構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化綜合決策矩陣g＝[gij]m×n；候選方案i(i＝1,2,…,m)的第j(j＝1,2,…,n)個(gè)評價(jià)指標(biāo)加權(quán)規(guī)范化為gij＝wjrij(i＝1,2,3,…,m；j＝1,2,3,…,n)(式1)其中，5)根據(jù)g中的各評價(jià)指標(biāo)的類型和數(shù)學(xué)表達(dá)方式來確定第j(j＝1,2,…,n)個(gè)評價(jià)指標(biāo)的正負(fù)理想解；6)計(jì)算出各方案分別到正負(fù)理想解的距離；候選方案i(i＝1,2,…,m)分別到正理想解的距離和負(fù)理想解的距離為：其中，為候選方案i的第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)到正理想解的距離；為候選方案i的第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)到負(fù)理想解的距離。7)根據(jù)步驟6)得到的距離計(jì)算出各方案的相對貼近度；候選方案i(i＝1,2,…,m)的相對貼近度為：8)選擇相對貼近度最大的設(shè)計(jì)方案作為最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。進(jìn)一步地，所述步驟2)中，2.1)當(dāng)評價(jià)指標(biāo)值為實(shí)數(shù)時(shí)表示為fij；2.2)當(dāng)評價(jià)指標(biāo)值為區(qū)間數(shù)時(shí)表示為其中，為區(qū)間數(shù)的下界，為區(qū)間數(shù)的上界；2.3)當(dāng)評價(jià)指標(biāo)值為模糊數(shù)時(shí)，采用三角形隸屬函數(shù)來描述，表示為其中，為三角模糊數(shù)的下界，為三角模糊數(shù)的上界；為三角模糊數(shù)的中心。本發(fā)明的有益效果是：現(xiàn)有的基于topsis的綜合評價(jià)方法無法用于處理含有偏離型和固定型指標(biāo)的高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案多屬性決策問題，本申請通過對偏離型和固定型指標(biāo)進(jìn)行等效變換，使其分別轉(zhuǎn)換為負(fù)理想解為0的效益型指標(biāo)和正理想解為0的成本型指標(biāo)，這樣可用于處理同時(shí)含有成本型、效益型、偏離型和固定型指標(biāo)的多屬性決策問題，并考慮了實(shí)數(shù)、區(qū)間數(shù)和模糊語言三種指標(biāo)值類型。將處理后的各評價(jià)指標(biāo)統(tǒng)一加權(quán)規(guī)范化，可快速確定各評價(jià)指標(biāo)的正負(fù)理想解，并計(jì)算出各方案分別到正負(fù)理想解的距離。利用各方案到正負(fù)理想解的距離計(jì)算出相對貼近度，從而將相對貼近度最大的候選方案作為結(jié)構(gòu)的最佳方案。該多類型指標(biāo)綜合評價(jià)方法簡單高效，可用于處理含有固定型和偏離型的決策問題，能快速地從候選方案中找出最優(yōu)方案。附圖說明圖1為高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案綜合評價(jià)的流程圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的高速壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選以3000kn公稱力和80-240spm沖壓頻率的高速壓力機(jī)為例。因此，在高速壓力機(jī)設(shè)計(jì)過程中，需使滑塊的最大變形量盡量小，而上橫梁有必要確保其強(qiáng)度，使其最大等效應(yīng)力小于[60,61]mpa。與此同時(shí)，滑塊在80-240spm沖壓頻率的沖壓過程中，其低階固有頻率應(yīng)避開1.33-4hz范圍，防止產(chǎn)生共振?？紤]到滑塊的固有頻率接近50hz的工作頻率時(shí)也有可能發(fā)生共振，因而也需避開此頻率范圍。此外，整個(gè)高速壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)工藝性的好壞對其生產(chǎn)成本有著重要影響，也作為評價(jià)指標(biāo)之一。由此可見，高速壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選是一個(gè)涉及實(shí)數(shù)型、區(qū)間型和模糊語言型等多類型評價(jià)指標(biāo)的綜合決策過程?，F(xiàn)有的基于topsis的多指標(biāo)評價(jià)方法通常只能應(yīng)用于具有多個(gè)相同類型評價(jià)指標(biāo)的綜合決策問題，且存在一定的局限性。因此，需要研究一種基于topsis法，能夠有效地處理含有成本型、效益型、固定型和偏離型的多類型混合指標(biāo)(指標(biāo)可表示為實(shí)數(shù)、區(qū)間數(shù)和模糊語言)的綜合評價(jià)方法，應(yīng)用于高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案的綜合決策，以快速選出滑塊最大變形量小、上橫梁最大應(yīng)力滿足要求、防止共振發(fā)生且結(jié)構(gòu)工藝性好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案綜合評價(jià)的流程見圖1所示。1)根據(jù)高速壓力機(jī)的性能需求與工藝要求，確定高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案的綜合評價(jià)指標(biāo)體系，給定各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)所需接近或避開的目標(biāo)值kj(j＝1,2,…,n)以及其權(quán)重wj(j＝1,2,3,…,n)，獲取各候選方案的評價(jià)指標(biāo)值；根據(jù)3000kn公稱力和80-240spm沖壓頻率的高速壓力機(jī)的性能需求與工藝要求，選擇滑塊最大變形量、上橫梁最大應(yīng)力、滑塊最接近沖壓頻率的固有頻率、滑塊最接近工作頻率的固有頻率、整機(jī)結(jié)構(gòu)工藝性共5項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的評價(jià)指標(biāo)體系。獲取9個(gè)候選設(shè)計(jì)方案的評價(jià)指標(biāo)值，如表1所列，滑塊最大變形量為實(shí)數(shù)型指標(biāo)，上橫梁最大應(yīng)力、滑塊固有頻率為區(qū)間數(shù)型指標(biāo)，結(jié)構(gòu)工藝性指標(biāo)為模糊語言指標(biāo)。各評價(jià)指標(biāo)所需接近或避開的目標(biāo)值以及其權(quán)重如下：滑塊最大變形量所需接近的目標(biāo)值為k1＝0mm，w1＝0.3；上橫梁最大應(yīng)力所需接近的目標(biāo)值為k2＝[60,61]mpa，w2＝0.2；滑塊接近沖壓頻率的固有頻率所需避開的目標(biāo)值為k3＝[1.33,4]hz，w3＝0.15；滑塊接近工作頻率的固有頻率所需避開的目標(biāo)值為k4＝[50,50]hz，w4＝0.15；整機(jī)結(jié)構(gòu)工藝性所需接近的目標(biāo)值為k5＝(1,1,1)，w5＝0.2。2)將各候選方案的評價(jià)指標(biāo)值表示為相應(yīng)的實(shí)數(shù)、區(qū)間數(shù)或三角模糊數(shù)，構(gòu)造結(jié)構(gòu)方案綜合決策矩陣，如表1所列；結(jié)構(gòu)工藝性指標(biāo)用模糊語言{差、較差、中等、較好、好}來評價(jià)，采用三角形隸屬函數(shù)，將其轉(zhuǎn)換為三角模糊數(shù)即為{[0,0.1,0.2],[0.2,0.3,0.4],[0.4,0.5,0.6],[0.6,0.7,0.8],[0.8,0.9,1]}。9個(gè)候選方案的工藝性如表1中第6列所示。其它實(shí)數(shù)型指標(biāo)和區(qū)間型指標(biāo)如表1中第2至5列所示。表13)將各評價(jià)指標(biāo)值統(tǒng)一規(guī)范化，構(gòu)造規(guī)范化綜合決策矩陣r＝[rij]m×n；3.1)滑塊最大變形量和結(jié)構(gòu)工藝性分別為成本和效益型評價(jià)指標(biāo)，分別計(jì)算出候選方案滑塊最大變形量和結(jié)構(gòu)工藝性評價(jià)指標(biāo)的規(guī)范化值，其中i＝1,2,…,9，j分別取1和5，其結(jié)果如表2中第2和6列所示；3.2)上橫梁最大應(yīng)力為固定型評價(jià)指標(biāo)且數(shù)學(xué)表達(dá)方式為區(qū)間數(shù)，計(jì)算出候選方案上橫梁最大應(yīng)力評價(jià)指標(biāo)的規(guī)范化值，其中i＝1,2,…,9，j取2，kj取k2＝[60,61]，其結(jié)果如表2中第3列所示；3.3)滑塊固有頻率為偏離型指標(biāo)且數(shù)學(xué)表達(dá)方式為區(qū)間數(shù)，分別計(jì)算出候選方案滑塊接近沖壓頻率的固有頻率、滑塊接近工作頻率的固有頻率兩評價(jià)指標(biāo)的規(guī)范化值，其中i＝1,2,…,9，j分別取3和4，kj分別取k3＝[1.33,4]和k4＝[50,50]，其結(jié)果如表2中第4和5列所示。表24)構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化綜合決策矩陣g＝[gij]m×n；利用式(1)計(jì)算出候選方案各評價(jià)指標(biāo)的加權(quán)規(guī)范化值，其中w1至w5分別取0.3、0.2、0.15、0.15、0.2，其結(jié)果如表3所示。表35)確定各評價(jià)指標(biāo)的正負(fù)理想解；滑塊最大變形量為實(shí)數(shù)成本型指標(biāo)，上橫梁最大應(yīng)力為區(qū)間數(shù)固定型指標(biāo)，滑塊接近沖壓頻率的固有頻率、滑塊接近工作頻率的固有頻率兩評價(jià)指標(biāo)都為區(qū)間數(shù)偏離型指標(biāo)，結(jié)構(gòu)工藝性為三角模糊數(shù)效益型指標(biāo)，根據(jù)g中的各評價(jià)指標(biāo)的類型和數(shù)學(xué)表達(dá)方式來獲得各評價(jià)指標(biāo)的正負(fù)理想解，如表4所示。表46)計(jì)算出各方案分別到正負(fù)理想解的距離；利用式(2)計(jì)算出各候選方案到正理想解的距離，其結(jié)果如表5中第2列所示；利用式(3)計(jì)算出各候選方案到負(fù)理想解的距離，其結(jié)果如表5中第3列所示。7)計(jì)算出各方案的相對貼近度；利用式(4)計(jì)算出各候選方案的相對貼近度，其結(jié)果如表5中第4列所示；8)選擇相對貼近度最大的設(shè)計(jì)方案作為最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)表5中第5列所示的各候選方案的相對貼近度計(jì)算結(jié)果的排序，方案4的相對貼近度最大，因此，方案4為高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)的最佳方案。表5方案到正理想解的距離到負(fù)理想解的距離相對貼近度排序10.19790.18030.4768520.15170.16810.5258330.20660.1850.4725640.09850.23780.7072150.20870.1750.4562760.1380.22550.6204270.17490.17690.5028480.21690.13430.3824890.2340.12210.34289當(dāng)前第1頁12