船用柴油機(jī)關(guān)鍵件切削加工數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng)研究.pdf

1、我國(guó)制造業(yè)雖然普遍購(gòu)置了高檔的數(shù)控機(jī)床，也引進(jìn)了高精度、高效率的進(jìn)口刀具，但仍存在加工效率低、表面質(zhì)量差、刀具消耗大等現(xiàn)象。究其原因，主要是因?yàn)槿狈?yōu)化的切削數(shù)據(jù)，以至于先進(jìn)的加工設(shè)備得不到充分的利用。這種“重設(shè)備，輕工藝，低效率，高消耗”的不良狀況在船舶柴油機(jī)制造企業(yè)也同樣存在。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)踐證明，應(yīng)用切削加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng)可以快速獲得切削加工所需的各項(xiàng)參數(shù)及其優(yōu)化數(shù)據(jù)，提高機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)的

2、競(jìng)爭(zhēng)能力。 本文的研究工作就是在上述制造業(yè)發(fā)展背景下提出的，以某柴油機(jī)制造企業(yè)的數(shù)控加工中心為研究對(duì)象，針對(duì)船用柴油機(jī)五大關(guān)鍵件的切削加工，在加工過(guò)程建模和有限元仿真研究分析的基礎(chǔ)之上，建立了船用柴油機(jī)關(guān)鍵件切削加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng)。 主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．運(yùn)用E-R模型進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)SQLServer 2000 中進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)VisualBa

3、sic.NET 進(jìn)行編程，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了基本的信息管理功能和查詢檢索功能。系統(tǒng)除了可以對(duì)工件、刀具、機(jī)床、切削液等信息進(jìn)行管理，還可以根據(jù)輸入的已知加工條件，推薦合理的切削刀具和切削用量。 2．對(duì)金屬切削加工有限元仿真的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和研究，尤其是對(duì)工件材料的流動(dòng)應(yīng)力模型的構(gòu)建進(jìn)行了深入的探討。在此基礎(chǔ)上針對(duì)柴油機(jī)五大關(guān)鍵件的主要材料，以Deform-2D為仿真平臺(tái)，構(gòu)建了切削仿真模型。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的后處

4、理分析，得出了優(yōu)化的刀具參數(shù)和切削用量，從而為切削參數(shù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)參考。 3．應(yīng)用威林曼恩算法來(lái)計(jì)算切削力及切削功率，將此算法應(yīng)用在系統(tǒng)軟件中，用戶可以方便地對(duì)所輸入的切削參數(shù)是否安全合理進(jìn)行判斷，從而避免了由于切削參數(shù)不合理而導(dǎo)致的刀體損壞及工件報(bào)廢問(wèn)題，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的預(yù)警功能。 4．介紹了專家系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、知識(shí)獲取與表達(dá)、知識(shí)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合的等。利用產(chǎn)生式表示法和框架表示法，建立了切削加工專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)

5、，實(shí)現(xiàn)了對(duì)刀具、切削用量等工藝參數(shù)的優(yōu)選。金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng)的建立是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜和繁重的工作，由于時(shí)間和精力有限，本系統(tǒng)尚有許多不足之處，還需在以下幾個(gè)方面加以完善： 1. 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源主要是依據(jù)切削仿真技術(shù)，由于金屬切削仿真模擬是一項(xiàng)新技術(shù)，尚有許多不成熟的地方，模擬切削條件與實(shí)際加工條件還有一定的差距，所以仿真得出的切削數(shù)據(jù)還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效驗(yàn)證。除此之外，本文仍有一些可以擴(kuò)展的地方，在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上，可以考

6、慮三維仿真切削，可以將切削液的使用、刀具及工件的裝夾等相關(guān)因素也考慮進(jìn)去。這些都是今后的主要研究方向。 2. 本系統(tǒng)雖然較好地解決了實(shí)際加工中出現(xiàn)的切削數(shù)據(jù)信息查詢、檢索和管理等功能，但在如何將專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)集成到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)能夠像專家一樣思維，具有智能決策能力，還沒(méi)有切實(shí)的解決方案，這是今后的一個(gè)研究方向。 3. 柴油機(jī)五大關(guān)鍵件的材料有球墨鑄鐵、合金鋼、灰鑄鐵、鋁合金等，而本文只研究了球墨鑄鐵QT500-7、合金鋼4