电火花线切割加工参数智选系统的研究

论文摘要

电火花线切割加工技术能胜任难加工材料和精密复杂零件的加工,因而在机械电子、航空航天、兵器工业、医疗器械、工艺装备以及仪器仪表等行业新产品的研发过程中发挥着关键作用,尤其在模具制造领域占有极其重要的地位。高速走丝电火花线切割机床作为我国的独创技术,在机床结构、技术水平和工艺效果等方面取得了可喜的进步,但与低速走丝电火花线切割机床相比,它的加工精度、可靠性、稳定性以及自动化程度等方面还存在明显差距。随着人工智能技术研究的深入以及在其它加工领域的成功应用,智能化方法也为电火花线切割加工技术的研究提供了重要途径。本课题将遗传算法、神经网络等智能技术应用到电火花线切割加工的工艺参数优化中,研究与开发高速走丝电火花线切割加工参数的智选系统。本文首先概括了国内外电火花线切割加工技术的研究现状,指出了高速走丝电火花线切割加工中存在的问题和解决的思路;总结了电火花线切割加工的工艺原理和工艺特点;通过二次回归通用旋转组合试验方法提取了电火花线切割加工工艺效果的参数数据。其次建立了电火花线切割加工速度（Vm）与表面粗糙度（Ra）的非线性回归优化模型,并以RBF神经网络方法构建了系统的预测与优选模型,通过遗传计算和网络训练得到了给定加工条件的工艺效果优化结果、工艺效果预测结果以及设定工艺效果的加工参数优选结果。最后在Windows XP平台上,采用VC++与MATLAB混合编程方法开发了高速走丝电火花线切割加工参数的智选系统软件。本研究成果所提供的电火花线切割加工参数智选系统软件操作简单、功能完善、稳定可靠,完全满足预定的功能要求。且试验检测了该系统的优化、预测和优选功能,结果表明该系统运算的精度高、效果好,在工业生产上有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电火花线切割加工概述与研究现状
• 1.1.1 电火花线切割加工概述
• 1.1.2 国内外电火花线切割加工的研究现状
• 1.2 本课题研究的目的、意义和主要内容
• 1.2.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2.2 本课题研究的主要内容
• 1.3 本章小结
• 第2章 电火花线切割工艺原理及工艺特点分析
• 2.1 电火花加工机理概论
• 2.1.1 电火花加工的物理本质
• 2.1.2 电火花加工的实现条件、优缺点、方法分类及应用
• 2.2 电火花线切割加工的工艺原理
• 2.3 电火花线切割加工工艺特点的分析
• 2.3.1 电火花线切割加工条件的选用
• 2.3.2 影响电火花线切割加工性能的因素
• 2.3.3 电火花线切割加工参数的选择原则
• 2.4 本章小结
• 第3章 工艺试验方法研究与工艺数据的试验采集
• 3.1 试验设备与试验材料
• 3.1.1 ACTSPARK FW-1型机床简介
• 3.1.2 试验材料
• 3.2 工艺试验设计
• 3.2.1 试验方法研究
• 3.2.2 二次回归通用旋转组合试验方案设计
• 3.2.3 工艺试验安排与试验数据采集
• 3.3 工艺试验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于FW工艺参数表的回归建模与遗传算法优化求解
• 4.1 电火花线切割加工过程的分析
• 4.2 基于FW-1工艺参数表的非线性回归建模
• 4.2.1 FW-1的工艺参数表结构
• 4.2.2 基于FW-1工艺参数表的非线性回归建模
• 4.3 基于遗传算法的线切割加工参数优化选取
• 4.3.1 遗传算法的基本理论研究
• 4.3.2 用遗传算法工具箱求解Vm最大值与Ra最小值
• 4.3.3 遗传算法的改进策略
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于RBF神经网络的电火花线切割工艺参数建模
• 5.1 人工神经网络的特点和工程应用
• 5.2 RBF神经网络理论探究
• 5.2.1 RBF神经网络的结构和工作原理
• 5.2.2 RBF神经网络的正交最小二乘（OLS）学习算法
• 5.3 基于试验数据的电火花线切割RBF神经网络模型构建
• 5.3.1 RBF神经网络设计函数介绍
• 5.3.2 RBF神经网络的建模结果
• 5.3.3 RBF神经网络的建模效果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 电火花线切割加工参数智选系统的软件开发
• 6.1 智选系统软件的功能构成与结构设计
• 6.1.1 软件的总体描述
• 6.1.2 软件的主要功能
• 6.1.3 软件的功能模块结构框架
• 6.2 智选系统软件的组成模块
• 6.2.1 主控模块
• 6.2.2 工艺数据模块
• 6.2.3 训练模型模块
• 6.2.4 预测优化模块
• 6.3 基于VC++与MATLAB混合编程的智选系统软件设计
• 6.3.1 Visual C++与MATLAB混合编程的实现
• 6.3.2 Visual C++调用MATLAB引擎时的环境设置
• 6.3.3 Visual C++与MATLAB混合编程的软件设计步骤
• 6.4 电火花线切割加工参数智选系统软件介绍
• 6.5 本课题研究成果的试验验证
• 6.6 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 本课题研究过程的总结归纳
• 7.2 本课题研究工作的未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士研究生学习阶段发表论文