金属条材精密矫直行程预测算法及软件开发

论文摘要

长久以来,压力矫直技术被广泛应用于在工业生产中发生弯曲或变形的金属条材。该技术具有矫直力大、灵活性好、简单经济等特点。但是传统的压力矫直方法是通过人工的反复测量和试矫完成的,不仅效率低下,并且精度得不到保证,因此对压力矫直机的智能控制方面的研究显得势在必行。本文在对矫直工艺过程模型深入分析的基础上,对影响矫直行程的各方面因素进行研究,针对弯曲金属条材建立了矫直行程预测理论模型。并通过各种实验和仿真方法获取金属条材初始弯曲挠度和矫直行程之间的对应关系,并将这些数据保存到数据库中,通过利用数据库技术,建立了一种基于数据库的矫直行程预测专家系统,以此提高矫直行程的预测精度。最后,通过开发矫直行程预测软件包,使得前期的矫直理论模型研究与人工智能技术有机的结合在一起,为全自动矫直原型机的开发奠定基础。研究内容主要包括：首先,本文首先对自动矫直机的工作原理和工作流程作了简要介绍,了解整个自动矫直机的工作过程。并简要介绍了矫直行程预测理论模型的建立方法,依照该方法分别建立了截面类型为矩形、圆形及直线导轨类的数学模型,通过采用数值计算方法实现对该模型的求解。其次,以弹塑性理论模型和仿真、实验数据为基础,建立了基于ACCESS的精密矫直数据库,该数据库主要包括材料属性、零件型号、加工参数、权限设置、中间变量五个数据表格。系统围绕精密矫直数据库建立了矫直行程预测专家系统,并详细说明了该专家系统的整体结构和知识库、推理机的创建过程。并利用Lab VIEW编程语言,实现了矫直行程预测专家系统的程序设计,以模块化方式将整个程序分为参数输入保存模块、跨距调整模块、矫直行程预测模块和数据库信息管理模块。最后,分别运用有限元方法和对导轨的弯曲实验来验证前面建立的专家系统对矫直行程预测的准确性。在ANSYS软件中对压力矫直的加载卸载过程进行材料非线性仿真分析,然后针对LG15直线导轨进行了一系列的弯曲实验。通过实验数据对比发现,本文所建立的精密矫直行程预测专家系统能够非常准确的预测出矫直所需的矫直行程。该系统为后期精密矫直原型机的开发奠定了基础。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究目的与意义
• 1.2 本课题有关的国内外研究现状
• 1.3 本文课题来源及主要工作
• 第二章 金属条材精密矫直机的理论基础
• 2.1 金属条材精密矫直机自动工作原理
• 2.2 金属条材精密矫直机自动工作流程
• 2.3 压力矫直模型
• 2.4 矫直过程的数学模型
• 2.5 弹塑性弯曲阶段的数学模型
• 2.5.1 矩形断面材料模型建立过程
• 2.5.2 其他断面材料模型建立过程
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于数据库的矫直行程预测系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 专家系统介绍
• 3.3 直线导轨精密矫直专家系统的建立
• 3.3.1 直线导轨精密矫直专家系统总体设计
• 3.3.2 专家系统知识库的创建
• 3.3.3 推理机的创建
• 3.3.4 插值计算实现方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 精密矫直行程预测技术系统开发
• 4.1 引言
• 4.2 矫直行程预测软件总体设计
• 4.3 参数输入子模块
• 4.4 跨距调整计算子模块
• 4.4.1 跨距调整模块算法研究
• 4.4.2 跨距调整模块程序实现
• 4.5 行程计算子模块
• 4.5.1 基于弹塑性的理论矫直行程预测软件实现过程
• 4.5.2 基于数据库的矫直行程预测软件实现过程
• 4.6 数据库管理子模块
• 第五章 精密矫直行程预测实验验证
• 5.1 引言
• 5.2 矫直行程预测仿真分析
• 5.2.1 ANSYS10.0简介
• 5.2.2 直线导轨的弯曲回弹有限元分析
• 5.3 弯曲实验验证
• 5.4 数据结果比较
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文