基于代理模型的零件表面粗糙度加工參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、在金屬切削過(guò)程中，加工參數(shù)不僅影響了切削過(guò)程的生產(chǎn)效率，而且還影響了切削力和切削零件的表面質(zhì)量。實(shí)際上，切削力和零件的表面質(zhì)量是密切相關(guān)的，切削力也是影響表面質(zhì)量的因素。所以加工參數(shù)的優(yōu)化研究對(duì)改善切削過(guò)程中的切削力和加工表面質(zhì)量有非常重要的意義。本文以切削力和表面粗糙度為直接對(duì)象，應(yīng)用基于響應(yīng)面法的代理模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型技術(shù)，對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　本論文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)在建立切削力模型的基

2、礎(chǔ)上，分析研究了影響切削力的主要因素。在本論文的研究工作中，除了把切削速度、切削深度、進(jìn)給量作為關(guān)鍵的加工參數(shù)外，還把銑刀的刀齒數(shù)引入作為一個(gè)重要加工參數(shù)。在分析基于響應(yīng)面的加工粗糙度代理模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了四個(gè)關(guān)鍵加工參數(shù)的范圍和水平。
　　(2)進(jìn)行了基于響應(yīng)面的粗糙度代理模型的實(shí)驗(yàn)研究和靈敏度分析。首先根據(jù)四個(gè)關(guān)鍵加工參數(shù)的水平，通過(guò)切削實(shí)驗(yàn)采集了有關(guān)加工參數(shù)和表面粗糙度的樣本數(shù)據(jù)集，在此基礎(chǔ)上建立了基于二次響應(yīng)

3、面法的加工參數(shù)和表面粗糙度的代理模型。其次，進(jìn)一步通過(guò)代理模型的靈敏度分析，簡(jiǎn)化了模型中對(duì)粗糙度不明顯的項(xiàng)。最后利用代理模型對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，切削實(shí)驗(yàn)表明基于響應(yīng)面法的表面粗糙度代理模型的誤差在可接受的范圍之內(nèi)。
　　(3)基于響應(yīng)面法進(jìn)行了影響切削力和表面粗糙度的加工參數(shù)優(yōu)化研究。根據(jù)四個(gè)關(guān)鍵加工參數(shù)的水平，通過(guò)實(shí)驗(yàn)采集有關(guān)粗糙度和切削力數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了表面粗糙度和切削力的線性和二階響應(yīng)面代理模型，并通過(guò)切削實(shí)驗(yàn)對(duì)代理模型

4、進(jìn)行了驗(yàn)證，確保了代理模型的可靠性。應(yīng)用建立的代理模型，對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行了單目標(biāo)和多目標(biāo)加工參數(shù)優(yōu)化。同樣，切削實(shí)驗(yàn)表明基于代理模型，針對(duì)表面粗糙度和切削力的單、多目標(biāo)優(yōu)化是可靠的。
　　(4)進(jìn)行了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的加工參數(shù)單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化的研究。在研究人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了基于切削力和表面粗糙度的加工參數(shù)單、多目標(biāo)優(yōu)化模型，切削實(shí)驗(yàn)表明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的切削力和粗糙度模型能夠很好地逼近真

5、實(shí)的切削模型。
　　論文工作在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)多種代理模型研究加工參數(shù)對(duì)切削力和表面粗糙度的影響規(guī)律，以及應(yīng)用代理模型對(duì)加工參數(shù)單、多目標(biāo)優(yōu)化的方法，切削試驗(yàn)證結(jié)果表明所建立的各種代理模型和優(yōu)化方法是有效和可行的。
　　這項(xiàng)研究有三種技術(shù)。這些技術(shù)的響應(yīng)面法(RSM)，田口和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)。在響應(yīng)面方法中，敏感性分析被用于以評(píng)估每個(gè)切削參數(shù)的重要程度。單響應(yīng)表明，在這項(xiàng)研究中與所使用的其他加工參數(shù)之間比較更為重