高速硬铣削工艺专家系统的研究

论文摘要

高速铣削技术一经出现即被用于模具加工行业。虽然高速硬铣削技术具有很多优点,但刀具寿命仍是主要制约因素之一。本文通过对高速硬铣削专家系统的研究开发,进行高速硬铣削加工工艺参数的优化,以提高刀具寿命、加工表面质量和材料去除率。具体研究内容如下:在对高速硬铣削工艺专家系统框架分析的基础上,设计了一个具有模糊推理功能的专家系统,该专家系统采用模拟退火算法调整模糊规则,以实现提高专家系统预测精度的目的。通过高速硬铣削的实验研究,获得了工件材料的结构和硬度、刀具涂层、螺旋角、前角、铣削方式、冷却润滑方式、切削速度、进给量、径向切深等加工参数对刀具磨损、工件的侧面和底面表面粗糙度以及切削力等的影响;并使用方差分析法分析了上述各种因素对切削性能的影响程度。采用wxCLIPS专家系统工具开发出高速硬铣削工艺专家系统,以实验数据和方差分析结果为基础,按照模糊分类建立了专家系统的模糊推理规则,并用模拟退火算法调整模糊规则,以提高专家系统的预测精度。最后对专家系统的自学习功能进行了初步的研究,实现了数字变量的模糊设置,自动产生优化和预测的规则,规则冲突解决,专家系统界面的自动校正。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 机械加工专家系统概述
• 1.2 专家系统的发展
• 1.3 专家系统在高速切削中的应用
• 1.3.1 高速切削技术的发展概况
• 1.3.2 高速切削技术在淬硬钢加工中的应用
• 1.3.3 人工智能系统在机械加工领域的应用局限性
• 1.4 本课题来源及研究的主要内容
• 第二章 硬铣削工艺专家系统的总体结构设计
• 2.1 硬铣削工艺专家系统的总体设计
• 2.1.1 优化和预测模块
• 2.1.2 系统的流程
• 2.2 模糊理论基础知识
• 2.2.1 模糊专家系统的基本概念
• 2.2.2 模糊集运算、模糊语言逻辑和模糊集的获取方法
• 2.3 硬铣削工艺专家系统功能模块的详细介绍
• 2.3.1 系统模糊推理功能
• 2.3.1.1 模糊集、输入模糊化和输出去模糊化
• 2.3.1.2 模糊规则的推导
• 2.3.2 规则库的优化
• 2.3.2.1 运用模拟退火算法的优化
• 2.3.2.2 规则库优化结果
• 2.3.2.3 规则库的建立
• 2.4 本章小结
• 第三章 硬铣削工艺专家系统的实现
• 3.1 硬铣削工艺专家系统的实现
• 3.1.1 数据的获取
• 3.1.2 模糊数组的建立与运用
• 3.1.3 预测规则库运算规则描述
• 3.1.4 优化规则库运算规则描述
• 3.2 硬铣削工艺知识/规则的获取
• 3.2.1 方差分析
• 3.2.2 高速硬铣削实验的ANOVA 分析
• 3.2.3 切削参数的优化和经验模型
• 3.2.4 实验总结
• 3.3 硬铣削工艺专家系统实例
• 3.4 本章小结
• 第四章 专家系统自学习功能的初步研究
• 4.1 自学习功能介绍
• 4.2 数据获取自学习
• 4.3 预测规则库的自学习
• 4.4 优化规则库的自学习
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文以及科技成果目录