鋁合金車輪CNC機械拋光工藝優(yōu)化的基礎研究.pdf

1、鋁合金車輪是汽車工業(yè)輕量化、高速化和現(xiàn)代化的產(chǎn)物。為了提高車輪的運行可靠性和耐久性，以及滿足用戶對車輪的外觀質(zhì)量的日益增加的個性化需求，需要對鋁合金車輪進行電鍍涂裝。拋光是電鍍涂裝工藝中的重要環(huán)節(jié)。鋁合金車輪的外觀質(zhì)量是“七分靠拋光，三分靠電鍍”。為了擺脫目前鋁合金車輪嚴重依賴于手工拋光的現(xiàn)狀、提高車輪拋光的生產(chǎn)率以及緩解工人的供需矛盾等，鋁合金車輪自動化拋光技術(shù)的研究十分必要。盡管已經(jīng)開發(fā)了鋁合金車輪CNC機械拋光樣機，并做了大量的基

2、礎研究工作，但目前在定量地評價工藝參數(shù)和材料去除深度、工藝參數(shù)和表面粗糙度之間的關(guān)系、刀位數(shù)據(jù)的計算以及如何用專家系統(tǒng)確定工藝參數(shù)以滿足材料去除深度為定值而表面粗糙度限定在特定數(shù)值范圍內(nèi)等方面存在著較多的問題。針對這些問題，本文進行了較為系統(tǒng)的研究。
　　 針對工藝參數(shù)和材料去除深度之間的定量關(guān)系問題，提出了以Preston方程為基礎，在假設拋光工具與工件的接觸壓強滿足赫茲分布的前提下，從比較宏觀的角度對材料去除深度建模。該模型

3、著重分析了法向拋光力、工件和拋光工具的幾何物理屬性（彈性模量、泊松比、相對主曲率）、運動參數(shù)（進給速度、拋光工具切向速度）和材料去除深度之間的量化關(guān)系。
　　 此外，綜合運用概率統(tǒng)計學、彈性接觸力學、塑性接觸力學和磨粒切削力學的基礎知識對材料去除深度與磨粒的關(guān)系進行了理論建模和試驗驗證。此算法把磨粒的粒度、組織號等作為刻畫磨粒幾何屬性（平均直徑、最大直徑、磨粒的體積百分比等）的基礎，從比較微觀的角度的揭示磨粒和材料去除深度的關(guān)系

4、。
　　 針對刀位數(shù)據(jù)計算的問題，提出了以多頭螺旋線為拋光軌跡，系統(tǒng)地推證了圓柱坐標式拋光機床拋光回轉(zhuǎn)對稱車輪曲面的算法。在該算法中，約束各軸聯(lián)動的條件是單位時間內(nèi)被拋光的工件面積為定值。在刀位數(shù)據(jù)計算時，工件的母線需要二次插補。第一次插補把母線離散為直線段，第二次插補即圓臺側(cè)面的刀位數(shù)據(jù)插補計算。
　　 針對工藝參數(shù)和表面粗糙度之間的定量關(guān)系問題，提出了以PSO算法訓練多層感知器的連接權(quán)值和Sigmoid型激活函數(shù)的參

5、數(shù)為基礎，對表面粗糙度預測建模。整合了PSO和MLP的優(yōu)點，對表面粗糙度的大小和工藝參數(shù)（法向拋光力、等效曲率半徑、進給速度、拋光工具切向速度等）之間的關(guān)系進行了建模分析。
　　 針對如何確定工藝參數(shù)以滿足材料去除深度為定值而表面粗糙度局限于特定范圍內(nèi)的問題，采用專家系統(tǒng)為解決該問題的技術(shù)手段，并以拋光工藝過程建模所取得的成果作為獲取拋光技藝知識的理論基礎，構(gòu)建了鋁合金車輪拋光工藝專家系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，初步實現(xiàn)了用專家系統(tǒng)輔助決策