基于灰色理论的金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数研究

论文摘要

随着强化复合地板的生产需求,金刚石木工刀具的需求也进一步提升。金刚石木工刀具一般可重磨6～8次,但是,受技术、设备条件的限制,刀具的重磨很困难。因此,如何保证金刚石木工刀具的磨削质量与效率,提高金刚石木工刀具的使用寿命,是金刚石木工刀具在木材加工领域能否广泛应用的关键所在。随着微细电火花加工技术的发展,金刚石木工刀具的重磨技术也得到了发展。利用电火花技术进行金刚石木工刀具的磨削,已经成为电火花微细加工的重要应用领域,其加工工艺和加工过程的优化控制是电火花微细加工发展水平的重要标志和关键技术基础。电火花磨削技术以其超精细和高精度的加工特点,倍受学术界和工业界关注,高效率、高精度、高智能化是其加工技术进一步发展的趋势。因此,金刚石(PCD)木工刀具电火花磨削工艺参数的影响因素、优化方法和工艺模型是本文研究的重点。本文在深入研究金刚石木工刀具磨削方法的基础上,提出了将灰色理论应用于金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数的研究。通过实验研究,探索影响金刚石木工刀具电火花磨削工艺指标的相关因素及影响程度,研究多约束复杂因素影响下的金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数优化方法,建立了金刚石木工刀具电火花磨削预测模型。选择峰值电压、峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、进给速度作为影响工艺指标的工艺参数,选择蚀除量和表面粗糙度作为工艺指标,设计了正交实验,为多目标工艺参数的分析研究提供了重要的数据支持,并对实验结果进行了分析,得出工艺参数对工艺指标的影响规律。结合灰色关联度分析方法,研究了工艺参数对工艺指标的影响,得到了金刚石木工刀具电火花磨削工艺指标的各参数的优势影响因素。运用灰色决策理论,对正交设计实验方案进行优化分析,得出最优参数组合。实验结果表明,基于灰色决策的参数优化方法能够提高电火花磨削的精度和效率。在多变量灰色预测模型的建模基础之上,以金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数正交设计实验结果作为数据样本,建立了金刚石木工刀具电火花磨削预测模型,该模型为多元线性回归模型的一种改进模型。本文以电火花磨削工艺参数作为输入量,以蚀除量和表面粗糙度作为输出量,结合实验数据进行了金刚石木工刀具电火花磨削预测模型的验证,结果表明所建立的预测模型能够较好地预测金刚石木工刀具电火花磨削效果,同时,为电火花磨削过程的优化控制提供了重要的理论基础。本文的研究将有助于灰色系统理论在更广泛领域的综合应用,同时对金刚石木工刀具磨削机床的设计及工艺参数选择提供了理论参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金刚石刀具在木材加工业中的应用
• 1.3 金刚石刀具刃磨技术的发展现状
• 1.3.1 金刚石砂轮机械刃磨
• 1.3.2 电火花刃磨
• 1.3.3 复合刃磨
• 1.4 电火花加工技术在国内外研究现状和发展趋势
• 1.4.1 电火花加工技术国内外研究现状
• 1.4.2 电火花加工技术的发展趋势
• 1.5 电火花磨削工艺参数现有理论研究方法
• 1.5.1 回归分析
• 1.5.2 人工神经网络
• 1.5.3 遗传算法
• 1.6 课题研究的目的及意义
• 1.7 课题的研究内容
• 2 灰色系统理论及其应用
• 2.1 灰色系统理论概述
• 2.2 灰色系统理论的基本原理
• 2.3 灰色系统理论的研究内容
• 2.4 灰色生成
• 2.4.1 累加生成
• 2.4.2 累减生成
• 2.4.3 初值化
• 2.5 灰色系统理论在机械工程中的应用
• 2.6 本章小结
• 3 工艺参数测试实验研究
• 3.1 实验设备与条件
• 3.1.1 实验设备
• 3.1.2 实验条件
• 3.1.3 实验数据测量方法
• 3.2 金刚石木工刀具电火花磨削正交设计实验
• 3.2.1 正交设计实验
• 3.2.2 正交设计实验方案
• 3.2.3 工艺规律分析
• 3.3 本章小结
• 4 金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数优势因素分析
• 4.1 灰色关联分析的基本原理
• 4.2 电火花磨削工艺参数灰色关联分析模型
• 4.2.1 灰色关联分析建模方法
• 4.2.2 实验结果的关联度计算与分析
• 4.3 电火花磨削工艺参数加权灰色关联分析模型
• 4.3.1 加权灰色关联分析模型
• 4.3.2 权的确定方法
• 4.3.3 实验结果的加权关联度计算与分析
• 4.4 两种优势因素分析结果比较
• 4.5 本章小结
• 5 金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数优化
• 5.1 灰色决策理论研究内容
• 5.2 基于灰色局势决策理论电火花磨削工艺参数的优化研究
• 5.2.1 灰色局势决策的数学模型
• 5.2.2 基于灰色局势决策工艺参数优化分析
• 5.3 基于灰模式关联决策理论电火花磨削工艺参数优化的研究
• 5.3.1 灰模式关联决策的数学模型
• 5.3.2 基于灰模式关联决策工艺参数优化分析
• 5.4 两种理论方法参数优化结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数的灰色预测模型
• 6.1 灰色模型的数学原理
• 6.2 灰色系统模型
• 6.3 基于多变量的灰色组合模型
• 6.4 多变量灰色组合模型的建立及精度检验
• 6.4.1 多变量灰色组合模型的建立
• 6.4.2 模型精度检验
• 6.4.3 金刚石木工刀具材料蚀除量模型的建立
• 6.4.4 金刚石木工刀具表面粗糙度模型的建立
• 6.5 多元线性回归模型的建立
• 6.5.1 材料蚀除量的多元线性回归模型的建立
• 6.5.2 刀具表面粗糙度的多元线性回归模型的建立
• 6.6 两种预测模型精度分析
• 6.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢