view in publisher's site

Digital-twin-driven geometric optimization of centrifugal impeller with free-form blades for five-axis flank milling

Highlights•A DT-based comprehensive optimization strategy for CI and a reified 5-dimensional DT model are proposed.•A tool-path generation method for CI five-axis flank milling is proposed to improve machining efficiency.•The negative influence of CI ruled-surface approximation on aerodynamic performance is simulated and analyzed.•RL algorithm determines a reasonable balance between aerodynamic performance and machinability based on decision-making.•Machining and performance tests in regard to various CI workpieces are conducted to provide immediate feedback to DT model.AbstractCentrifugal impeller (CI) manufacturing is moving toward a new paradigm, with the objective to improve efficiency and competitiveness through Industry 4.0 and smart manufacturing. Making a CI developable and ruled has become a crucial technology to obviously improve machining efficiency and save costs although it may bring negative effects on aerodynamic performance accordingly. Hence, it is extremely challenging to consider and balance both machinability and aerodynamic performance in the process of CI geometric optimization. Digital Twin (DT) provides an attractive option for the integrated design and manufacturing due to multi-dimension and real-time. This paper breaks traditional procedures and presents a DT-based optimization strategy on the consideration of both machining efficiency and aerodynamic performance, as well as builds a reified 5-dimensional DT model. The virtual model consists of three sub-functional modules, including geometric modeling, machining optimization and aerodynamic performance evaluation. A tool-path generation method for CI five-axis flank milling is proposed to improve machining efficiency. The negative influences on aerodynamic performance and internal flow field are simulated and analyzed. Reinforce Learning is introduced to determine the optimization decision-making. Machining experiment and performance test with respect to various CI workpieces are conducted to provide immediate feedback to DT model. Real world and virtual world are combined to make CI geometry dynamically updated and iteratively optimized, which is desirable and significative to effectively shorten cycles and save costs in CI development.

بهینه‌سازی هندسی زوج محور دیجیتال پروانه گریز از مرکز با پره‌های با شکل آزاد برای فرزکاری پهلو پنج محوری

نکات برجسته * یک استراتژی بهینه‌سازی جامع مبتنی بر DT برای CI و یک مدل ۵ بعدی اضافه شده‌است. * یک روش تولید مسیر ابزار برای فرآیند فرزکاری پهلو پنج محوری CI برای بهبود بازدهی ماشین کاری پیشنهاد شده‌است. * تاثیر منفی تقریب سطح حاکم بر CI بر عملکرد آیرودینامیکی شبیه‌سازی و تحلیل شده‌است. * الگوریتم RL تعادل منطقی بین عملکرد آیرودینامیکی و قابلیت ماشین‌آلات را براساس تصمیم‌گیری تعیین می‌کند. * ساخت و آزمون‌های عملکرد با توجه به قطعات کار مختلف CI به منظور ارائه بازخورد فوری به مدل DT انجام می‌شود. تولید پروانه (CI)با هدف بهبود بهره‌وری و رقابت از طریق صنعت ۴.۰ و تولید هوشمند به سمت الگوی جدیدی حرکت می‌کند. توسعه و اداره یک CI به یک تکنولوژی مهم برای بهبود واضح بازده ماشین کاری و صرفه‌جویی در هزینه‌ها تبدیل شده‌است اگرچه ممکن است اثرات منفی بر روی عملکرد ایرودینامیک به همراه داشته باشد. از این رو، در نظر گرفتن و متعادل کردن توانایی ماشین‌آلات و عملکرد آیرودینامیکی در فرآیند بهینه‌سازی هندسی CI بسیار چالش برانگیز است. توین دیجیتال (DT)یک گزینه جذاب برای طراحی و تولید یکپارچه با توجه به چند بعد و زمان واقعی فراهم می‌کند. این مقاله روش‌های سنتی را می‌شکند و یک استراتژی بهینه‌سازی مبتنی بر DT را با در نظر گرفتن کارایی ماشین کاری و عملکرد آیرودینامیکی ارائه می‌دهد و همچنین یک مدل ۵ بعدی DT اصلاح‌شده می‌سازد. مدل مجازی شامل سه ماژول عملکردی فرعی، شامل مدل‌سازی هندسی، بهینه‌سازی ماشین کاری و ارزیابی عملکرد آیرودینامیکی است. یک روش تولید مسیر ابزار برای تبدیل جانبی پنج محوری CI برای بهبود بازده ماشین کاری پیشنهاد شده‌است. تاثیرات منفی بر عملکرد آیرودینامیکی و میدان جریان داخلی شبیه‌سازی و تحلیل شده‌اند. یادگیری نیروگاهی برای تعیین تصمیم‌گیری بهینه‌سازی معرفی می‌شود. ساخت آزمایش و تست عملکرد با توجه به قطعات کار مختلف CI برای ارائه بازخورد فوری به مدل DT انجام می‌شود. دنیای واقعی و دنیای مجازی با هم ترکیب می‌شوند تا هندسه CI را به صورت پویا و تکراری بهینه کنند، که برای کوتاه کردن موثر چرخه‌ها و صرفه‌جویی در هزینه‌ها در توسعه CI مطلوب و قابل‌توجه است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • ترجمه مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • ترجمه مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • مقاله Control and Systems Engineering
  • ترجمه مقاله Control and Systems Engineering
  • مقاله مهندسی کنترل و سیستم‌ها
  • ترجمه مقاله مهندسی کنترل و سیستم‌ها
  • مقاله Software
  • ترجمه مقاله Software
  • مقاله نرم‌افزار
  • ترجمه مقاله نرم‌افزار
  • مقاله Hardware and Architecture
  • ترجمه مقاله Hardware and Architecture
  • مقاله سخت‌افزار و معماری
  • ترجمه مقاله سخت‌افزار و معماری
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.