本文關(guān)鍵詞：難加工材料切削試驗(yàn)研究及其工藝參數(shù)優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 刀具磨損 表面粗糙度 遺傳算法 預(yù)測(cè) 切削參數(shù)優(yōu)化

【摘要】：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)水平得到顯著的提高,并且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位,尤其是在航空、醫(yī)療、國(guó)防領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用。這對(duì)機(jī)械加工質(zhì)量提出了更高的要求,表面粗糙度是衡量加工表面質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),刀具磨損情況直接影響著零件表面質(zhì)量、加工精度、加工效率以及加工成本。因此本文對(duì)刀具磨損和工件表面粗糙度兩方面進(jìn)行預(yù)測(cè)以及切削工藝參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行研究。切削參數(shù)嚴(yán)重影響著刀具的磨損狀況,縮短刀具壽命,大大降低工件的加工精度和表面質(zhì)量,而且還將增加工件的加工成本。合理選擇切削參數(shù)是機(jī)械加工過(guò)程中一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。因此,采用多因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了難加工材料馬氏體不銹鋼平面的銑削實(shí)驗(yàn),通過(guò)超景深三維顯微鏡測(cè)量后刀面的磨損量得到訓(xùn)練樣本。然后借助BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力,通過(guò)有限的訓(xùn)練樣本構(gòu)建了關(guān)于切削速度、每齒進(jìn)給量、背吃刀量和切削時(shí)間的刀具磨損預(yù)測(cè)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的誤差不超過(guò)5.4%。最后建立了使刀具磨損量為最小的切削參數(shù)優(yōu)化模型,根據(jù)每一代的刀具磨損量定義個(gè)體的適應(yīng)度評(píng)價(jià)函數(shù),提出了切削參數(shù)優(yōu)化模型的遺傳算法求解技術(shù)。與Taguchi法相比,基于遺傳算法的優(yōu)化方法所獲得的最優(yōu)切削參數(shù),能夠減小6.734%的刀具磨損量。提出的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法的刀具磨損檢測(cè)與控制技術(shù)不僅能夠提高刀具磨損量的計(jì)算效率與精度,而且為切削參數(shù)的合理選擇提供了基礎(chǔ)理論。零件表面粗糙度是衡量工件表面質(zhì)量的重要參數(shù)。合理的控制表面粗糙度對(duì)于加工質(zhì)量非常重要。實(shí)際加工中表面粗糙度的影響因數(shù)具有復(fù)雜性與不確定性。因此,采用均勻設(shè)計(jì)法進(jìn)行難加工材料鈦合金TC4的切削實(shí)驗(yàn),利用德國(guó)馬爾MarSurf M 300C精密型表面粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)得工件表面粗糙度,然后運(yùn)用非線性回歸求解技術(shù),構(gòu)建了切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量和切削長(zhǎng)度的表面粗糙度的預(yù)測(cè)模型。采用方差分析法檢驗(yàn)預(yù)測(cè)模型的擬合度及各獨(dú)立輸入?yún)?shù)的顯著性。并用對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值的誤差對(duì)比分析,結(jié)果表明,所建立的回歸預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)誤差低至0.019%,具有精度高,可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。最后,提出了以最小表面粗糙度為目標(biāo)的切削參數(shù)優(yōu)化模型,運(yùn)用遺傳算法優(yōu)化求解技術(shù)獲得的最優(yōu)切削參數(shù)。這項(xiàng)研究的結(jié)果為表面粗糙度的預(yù)測(cè)提供理論上的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：刀具磨損 表面粗糙度 遺傳算法 預(yù)測(cè) 切削參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 論文的研究背景8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述9-12
• 1.2.1 刀具磨損的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 表面粗糙度的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及研究方法12-13
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.3.2 研究方法13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 第2章 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)14-32
• 2.1 刀具磨損14-15
• 2.1.1 刀具磨損機(jī)理14-15
• 2.1.2 刀具磨損類型15
• 2.2 表面粗糙度15-17
• 2.3 刀具磨損試驗(yàn)17-23
• 2.3.1 銑削加工試驗(yàn)條件確定17-19
• 2.3.2 刀具磨損檢測(cè)設(shè)備19-20
• 2.3.3 銑削加工試驗(yàn)方案研究20-21
• 2.3.4 銑削加工試驗(yàn)方案的確定21-22
• 2.3.5 刀具磨損試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果22-23
• 2.4 表面粗糙度試驗(yàn)23-31
• 2.4.1 車削加工試驗(yàn)條件確定23-26
• 2.4.2 表面粗糙度的檢測(cè)設(shè)備26-27
• 2.4.3 車削加工試驗(yàn)方案研究27-29
• 2.4.4 車削加工試驗(yàn)方案的確定29-30
• 2.4.5 表面粗糙度試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 刀具磨損預(yù)測(cè)研究32-48
• 3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)32-33
• 3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本理論33-38
• 3.2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元模型33-36
• 3.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法36-38
• 3.3 刀具磨損的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方法38-41
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)38-39
• 3.3.2 訓(xùn)練樣本的選擇39-40
• 3.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練40
• 3.3.4 預(yù)測(cè)及結(jié)果分析40-41
• 3.4 刀具磨損的優(yōu)化方法41-45
• 3.4.1 遺傳算法的概述41-42
• 3.4.2 遺傳算法的基本原理42-43
• 3.4.3 優(yōu)化模型43-44
• 3.4.4 求解技術(shù)44-45
• 3.5 討論45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 表面粗糙度預(yù)測(cè)與控制48-58
• 4.1 多元非線性回歸模型48-52
• 4.1.1 多元線性回歸模型及其矩陣表示48-49
• 4.1.2 參數(shù)的最小二乘估計(jì)49-51
• 4.1.3 多元線性回歸模型的檢驗(yàn)51-52
• 4.2 鈦合金TC4表面粗糙度的預(yù)測(cè)研究52-53
• 4.2.1 表面粗糙度回歸模型的建立52-53
• 4.2.2 表面粗糙度實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析53
• 4.3 可靠性對(duì)比分析53-54
• 4.4 表面質(zhì)量?jī)?yōu)化控制技術(shù)54-56
• 4.4.1 優(yōu)化模型54-55
• 4.4.2 求解技術(shù)55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第5章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀碩士學(xué)位論文期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參與的科研項(xiàng)目63
• 主持或參與的科研項(xiàng)目63-64
• 致謝64-65

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姜香梅;;淬硬模具鋼的高速銑削加工[J];安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年01期

2 劉超;艾興;劉戰(zhàn)強(qiáng);萬(wàn)熠;;涂層刀具高速銑削高溫合金GH2132磨損形態(tài)及磨損機(jī)理[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2010年12期

3 郭鐵能;戎偉;劉志峰;李富平;楊文通;董湘敏;;大功率大扭矩的擺角銑頭熱特性分析[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

4 辛民;解麗靜;王西彬;石文天;楊洪建;;高速銑削高強(qiáng)高硬鋼加工表面硬化實(shí)驗(yàn)[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

5 吳玉明;;論工藝熱變形對(duì)加工精度的影響及所采取的措施[J];長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(高教版);2008年03期

6 趙時(shí)璐;張鈞;劉常升;;涂層刀具的切削性能及其應(yīng)用動(dòng)態(tài)[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年11期

7 顏培;鄧建新;連云崧;趙軍;陳振;;沉積時(shí)間對(duì)ZrTiN涂層微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響[J];材料工程;2012年05期

8 楊發(fā)展;趙軍;艾興;姜志泉;;燒結(jié)溫度對(duì)WZV材料力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響[J];材料科學(xué)與工藝;2009年03期

9 李強(qiáng)偉;;高速硬切削刀具的磨損和破損[J];產(chǎn)業(yè)與科技論壇;2012年01期

10 龔厚仙;韓江;;數(shù)控高速切削加工表面粗糙度研究[J];滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2009年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 何慶;桂貴生;倉(cāng)公林;;HSM機(jī)床選配性分析[A];2004“安徽制造業(yè)發(fā)展”博士科技論壇論文集[C];2004年

2 張沖;汪方寶;;高效數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用研究[A];2004“安徽制造業(yè)發(fā)展”博士科技論壇論文集[C];2004年

3 許凌云;;高速切削加工技術(shù)及應(yīng)用[A];“綠色制造 質(zhì)量管理”——海南省機(jī)械工程學(xué)會(huì)、海南省機(jī)械工業(yè)質(zhì)量管理協(xié)會(huì)2011年會(huì)論文集[C];2011年

4 肖軍民;;3Cr2Mo模具鋼高速銑削力數(shù)學(xué)模型的研究[A];首屆珠中江科協(xié)論壇論文集[C];2011年

5 徐鋒;朱建軍;臧小俊;吳欣;左敦穩(wěn);;雷達(dá)關(guān)鍵零件銑削參數(shù)優(yōu)化及其數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程分會(huì)2009年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

6 邵繼超;;大中型中空薄壁零件加工技術(shù)研究[A];2010年“航空航天先進(jìn)制造技術(shù)”學(xué)術(shù)交流論文集[C];2010年

7 李道國(guó);;高速加工技術(shù)及其在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[A];2009年促進(jìn)中部崛起專家論壇暨第五屆湖北科技論壇——裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文集（上）[C];2009年

8 艾興;;堅(jiān)持自主創(chuàng)新,發(fā)展和應(yīng)用高效切削加工技術(shù),提升加工制造水平[A];2006年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨中國(guó)工程院機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)部首屆年會(huì)論文集[C];2006年

9 江宏志;;結(jié)合梁間肋談臥式機(jī)床性能的開發(fā)[A];第九屆沈陽(yáng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

10 江宏志;;結(jié)合梁間肋談臥式機(jī)床性能的開發(fā)[A];第九屆沈陽(yáng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（信息科學(xué)與工程技術(shù)分冊(cè)）[C];2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 宋新玉;鎳基合金Inconel 718高速切削刀具磨損機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2010年

2 閆光亞;永磁直線同步電機(jī)自抗擾控制系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 沈春根;高速加工工具系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性及應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];江蘇大學(xué);2011年

4 喬陽(yáng);高效切削粉末冶金高溫合金的加工性研究[D];山東大學(xué);2011年

5 李月恩;模具鋼高速球頭銑削加工表面質(zhì)量的研究[D];山東大學(xué);2011年

6 曹清園;基于銑削力建模的復(fù)雜曲面加工誤差補(bǔ)償研究[D];山東大學(xué);2011年

7 張輝;硬脆刀具材料的高溫摩擦磨損特性及機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2011年

8 梁良;面向綠色切削的熱管刀具散熱性能研究[D];華南理工大學(xué);2011年

9 魯世紅;高速切削鋸齒形切屑的實(shí)驗(yàn)研究與本構(gòu)建模[D];南京航空航天大學(xué);2009年

10 肖茂華;鎳基高溫合金高速切削刀具磨損機(jī)理研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄭亞軍;Ti(Cr,Al)SiC(O)N涂層及其表面改性硬質(zhì)合金刀具性能研究[D];西南交通大學(xué);2013年

2 孟龍;鈦合金高速銑削過(guò)程建模[D];上海交通大學(xué);2013年

3 朱波;鈦合金電火花加工防拉弧脈沖電源研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 胡永林;鎳基高溫合金預(yù)應(yīng)力切削過(guò)程及刀具磨損的有限元分析[D];湘潭大學(xué);2013年

5 張成;基于離散元法及實(shí)驗(yàn)的預(yù)應(yīng)力切削刀具磨損研究[D];湘潭大學(xué);2013年

6 張貝貝;切削鈦合金用PCBN刀具結(jié)合劑的研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2013年

7 孫軾龍;高效銑削鈦合金用大進(jìn)給PCD刀具設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

8 李永福;硬質(zhì)合金刀具切削2.25Cr1Mo0.25V粘結(jié)破損形成過(guò)程及其預(yù)報(bào)研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

9 賀生明;高溫合金718材料超細(xì)長(zhǎng)深孔鉆削工藝研究[D];西安石油大學(xué);2013年

10 計(jì)偉;高溫合金切削用PCBN刀具設(shè)計(jì)及其性能評(píng)價(jià)[D];哈爾濱理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1101910