(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211306124.3 (22)申请日 2022.10.25 (71)申请人 天津天锻航空科技有限公司 地址 300300 天津市滨 海新区自贸试验区 （空港经济区） 航海路180号联体车间 (72)发明人 张艳峰　陈树来　马江泽　郭宏　 王耀　桑悦诚　 (74)专利代理 机构 天津市鼎和专利商标代理有 限公司 12101 专利代理师 蒙建军 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 16/25(2019.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种冲击液压成形用的数字孪生系统及构 建方法 (57)摘要 本发明公开了一种冲击液压成形用的数字 孪生系统及构建方法， 属于数字孪生技术领域， 其特征是： 实体机成形模块包括冲击液压成形设 备、 实体成形工艺数据、 实体设备状态数据和实 体工件质量数据； 虚拟机更新模块不断更新冲击 液压成形数字孪生模型； 信息处理模块用于储存 实体数据库和虚拟数据库， 对实体数据库和虚拟 数据库进行匹配， 最终传达指令给虚拟机更新模 块和虚拟机成形模块； 虚拟机成形模块， 与所述 信息处理模块进行数据交互， 通过建立数字孪生 体获取最佳冲击液压成形工艺参数和设备状态 数据， 依据设备状态数据更新数字孪生体获取下 一次的冲击液压成形最优工艺参数和设备状态 数据。 本发 明用于解决现有冲击液压成形工艺参 数预测精度不足的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115374574 A 2022.11.22 CN 115374574 A 1.一种冲击液压成形用的数字 孪生系统， 其特 征在于， 包括： 用以构建实体数据库的实体机成形模块， 所述实体机成形模块包括冲击液压成形设 备， 以及冲击液压成形设备的实体成形工艺数据、 实体设备状态数据和实体工件质量数据； 虚拟机更新模块， 利用所述实体数据库建立冲击液压成形数字孪生模型， 并通过工程 仿真模拟软件获取虚拟成形工艺数据、 虚拟设备状态数据和虚拟工件质量数据， 并匹配实 体数据库 与虚拟数据库， 从而不断更新冲击液压成形 数字孪生模型； 信息处理模块， 与所述实体机成形模块和虚拟机更新模块进行数据交互， 用于储存实 体数据库和虚拟数据库， 并对实体数据库和虚拟数据库进行匹配， 最终传达指令给虚拟机 更新模块和虚拟机成形模块； 虚拟机成形模块， 与所述信息处理模块进行数据交互， 通过建立数字孪生体获取最佳 冲击液压成形工艺参数和设备状态数据， 依据所述设备状态数据更新数字孪生体获取下一 次的冲击液压成形最优工艺 参数和设备状态数据。 2.根据权利要求1所述的冲击液压成形用的数字孪生系统， 其特征在于， 所述实体机成 形模块通过获取多组的成形工艺数据， 并记录每一次成形完成后的实体工件质量数据， 同 时检测每一次成形完成后的实体设备状态数据； 筛选出其中真实有效的数据并保存至实体 数据库。 3.根据权利要求1所述的冲击液压成形用的数字孪生系统， 其特征在于， 所述虚拟机更 新模块在工程仿真模拟软件上获取与实体机相同工艺条件下的多组虚拟成形工艺数据， 并 记录每一次成形完成后的虚拟工件质量数据及虚拟设备状态数据， 筛选出准确的虚拟数据 并保存至虚拟数据库。 4.根据权利要求1所述的冲击液压成形用的数字孪生系统， 其特征在于， 当所述信 息处 理模块将实体数据库与虚拟数据库进行匹配时； 若匹配度达标， 则将冲击液压成形数字孪 生模型更新为数字孪生体； 若匹配度不达标， 则需基于实体数据库的标准对冲击液压成形 数字孪生模型进行 校正， 直至 两者数据库匹配成功。 5.根据权利要求1所述的冲击液压成形用的数字孪生系统， 其特征在于， 所述虚拟机成 形模块通过数字孪生体输出第一次成形最优工艺 参数及第一次成形后的设备状态数据； 利用数字 孪生体第一次成形后的设备状态数据更新数字 孪生体； 通过更新数字孪生体输出第 二次成形最优工艺参数及第 二次成形后的设备状态数据； 以此类推， 获取第三次、 第四 次、 直至第n次后的最优工艺 参数及设备状态数据。 6.一种冲击液压成形用的数字孪生系统的构建方法， 用于构建如权利要求1 ‑5任一项 所述的冲击液压成形用的数字 孪生系统， 其特 征在于， 包括： S1， 通过实体数据库建立冲击液压成形 数字孪生模型； S2， 利用冲击液压成形数字孪生模型获取与实体数据库数据类型相同的虚拟数据库， 并将两者数据库相匹配， 若匹配度达标， 则将冲击液压成形数字孪生模型更新为数字孪生 体， 若匹配度不达标则以实体数据库为标准更新冲击液压成形数字孪生模型后重新匹配， 直至匹配度达标； S3， 利用数字 孪生体进行成形工艺预测； S4， 利用数字 孪生体获取冲击液压成形设备工作一次后的最佳成形工艺 参数； S5， 利用数字 孪生体获取冲击液压成形设备工作一次后的设备状态数据；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374574 A 2S6， 利用冲击液压成形设备工作一次后的设备状态数据， 更新冲击液压成形数字孪生 体； S7， 利用第一次更新后的数字孪生体， 获取冲击液压成形设备工作第二次后的最佳成 形工艺参数及设备状态参数； S8， 重复S3 至S7， 获取不同设备状态下的最佳成形工艺条件。 7.根据权利要求6所述的冲击液压成形用的数字孪生系统 的构建方法， 其特征在于， S1 包括： S11， 利用测量工具获取金属坯料的三维尺寸， 并通过国标试验获取适用于冲击液压成 形仿真模拟所需的johnson ‑cook准则参数及物理参数， 并记录成形前设置的冲击体冲击波 参数、 成形温度， 最终得到实体成形工艺数据； S12， 利用测量工具获取冲击液压成形设备的三维尺寸， 获取冲击液压成形设备的物理 模型参数； 同时测量并记录成形前冲击体、 型腔内壁的三 维尺寸及位置参数， 成形前液压油 的温度、 粘度及体积参数， 得到成形 前实体设备状态数据； S13， 利用冲击液压成形实体设备进行试验， 记录成形后的工件工艺尺寸、 减薄率， 最终 得到实体工件质量数据； 同时测量并记录成形后冲击体、 型腔内壁的三 维尺寸及位置参数， 成形后液压油的温度、 粘度及被压缩后的体积参数， 最终 获取成形后实体设备状态数据； S14， 采用不同的工艺条件并进行多组上述S11、 S12、 S13的操作， 筛选最优且准确的实 体数据， 并将实体数据储 存至实体数据库； S15， 利用实体数据库建立冲击液压成形 数字孪生模型。 8.根据权利要求7所述的冲击液压成形用的数字孪生系统 的构建方法， 其特征在于， S2 包括： S21， 采用冲击液压成形数字孪生模型对冲击液压成形过程进行工程仿真模拟， 获取同 S11、 S12、 S13、 S14中工艺条件相同情况 下的虚拟设备状态数据及虚拟工件质量数据； S22， 通过冲击液压成形数字孪生模型进行多组工艺仿真模拟， 筛选出准确的虚拟设备 状态数据及虚拟工件质量数据； S23， 确保冲击液压成形实体设备与数字孪生模型真实工作次数相同的情况下， 将冲击 液压成形实体设备与数字孪生模型每次工作前后设备状态、 工件质量数据相匹配， 根据行 业标准设置匹配裕度； 若匹配度在 匹配裕度之内， 则将冲击液压成形数字孪生模型更新为 数字孪生体； 若匹配度在匹配裕度之外， 则返回S21， 直至最终匹配度在匹配裕度之内。 9.根据权利要求8所述的冲击液压成形用的数字孪生系统 的构建方法， 其特征在于， S3 包括： S31， 将S23中获取的在匹配裕度之内的冲击液压成形数字孪生模型更新为数字孪生 体； S32， 利用所述数字孪生体进行工艺预测， 以工件成品的三维工艺尺寸及减薄率达标程 度进行工艺 参数筛选。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374574 A 3