成形电火花加工智能工艺优化技术的研究

论文摘要

电火花加工技术自上世纪40年代开始应用于生产实践以来,在模具制造、国防和航空航天等领域发挥了重要的作用。电火花加工的影响因素较多,并且这些因素与加工效果之间的关系错综复杂,难以用统一的数学模型进行描述,导致了电火花加工工艺设计的比其他的工艺设计方法更加复杂。随着制造技术向微细化和精密化方向发展,电火花加工工艺设计的复杂性已经影响到了电火花加工技术的进一步发展。同时智能技术蓬勃发展,有必要将其与电火花加工技术相结合以促进电火花加工技术的进一步发展。目前国外已有多家机床提供商成功地将智能技术应用于商品化机床系统中,但在国内对智能技术的研究尚停留在理论阶段,尚无国内生产商推出采用智能技术的商品化机床。针对这种情况,本文进行了智能技术在电火花加工系统中的实用化研究。本文首先根据电火花加工工艺特点及电火花加工工艺设计的内容,构建出电火花加工工艺智能优化系统的框架。针对传统专家系统在知识获取以及知识泛化方面的缺点和不足,本文在系统中采用了人工神经网络技术,使得系统具有了学习旧知识和联想新知识的功能;生产实际中人们对事物的理解大部分是基于一些模糊的概念,本文采用模糊推理算法实现了工艺规准的模糊推理决策功能,使得推理过程更接近人们的常规思维;基于已有的两种成熟电火花加工余量分配模型,并引入了加工重视程度的概念,系统能够依据用户对加工效率和加工可靠性的重视程度自动输出优化的数控代码。目前采用智能技术的电火花加工工艺决策系统都是从加工效率、加工的经济性及最终加工表面质量等角度来考虑问题,并没有涉及到加工的形状精度,因此难以满足复杂型腔的精密化加工要求。本文认为应该建立更丰富的数据库,在工艺决策过程中考虑加工的形状精度。目前已有一种成形电火花加工仿真模型,该模型可以对电火花加工过程中电极和工件的形状变化进行仿真。模型采用了基于放电延迟时间的放电位置搜索算法,进行仿真的关键在于建立各种条件下放电延迟时间的数据库。作为实现更高智能电火花加工工艺决策技术的基础,本文将对单脉冲放电延迟时间的影响因素进行实验研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 人工智能技术的发展
• 1.2.2 智能技术在电火花加工中的应用
• 1.2.3 电火花加工基础性研究
• 1.2.4 计算机仿真技术在电火花加工成形精度研究中的应用
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第2章 电火花加工智能工艺优化系统的构建
• 2.1 电火花加工工艺指标的影响因素
• 2.2 电火花加工工艺设计的基本内容
• 2.3 电火花加工智能工艺优化系统的总体框架
• 2.3.1 系统构建的基本思想
• 2.3.2 系统的总体结构及功能组成
• 2.4 功能模块实现方案的确定
• 2.4.1 工艺参数智能优化模块
• 2.4.2 对工艺知识的学习联想机制
• 2.4.3 工艺数据库和知识库
• 2.5 本章小结
• 第3章 电火花加工智能工艺优化技术及实现
• 3.1 系统平台及软件开发工具的选择
• 3.1.1 系统平台的选择
• 3.1.2 软件开发工具的选择
• 3.2 系统的图形化界面设计
• 3.2.1 工艺决策界面的设计
• 3.2.2 工艺数据库界面的设计
• 3.3 工艺数据库方案的实现
• 3.3.1 数据库工具的选择及数据表的建立
• 3.3.2 数据库的管理功能
• 3.4 基于模糊推理的电火花加工工艺决策
• 3.4.1 电火花加工中的模糊概念
• 3.4.2 常用的模糊推理模型
• 3.4.3 模糊决策功能的实现
• 3.5 联想学习功能模块的实现
• 3.5.1 BP 神经网络基本思想
• 3.5.2 BP 神经网络算法的程序设计流程
• 3.5.3 电火花加工工艺知识的神经网络模型
• 3.5.4 BP 神经网络实现对工艺知识的学习
• 3.5.5 程序与Matlab 的联合编程
• 3.6 智能工艺优化功能的实现
• 3.6.1 电火花加工规准转换的方法
• 3.6.2 加工余量的确定方法
• 3.6.3 工艺优化实例
• 3.7 本章小结
• 第4章 成形精度研究中放电延迟时间影响因素的实验研究
• 4.1 当前工艺决策系统的不足
• 4.2 更高层次智能工艺决策系统的可行性
• 4.3 放电延迟时间在仿真模型中的作用
• 4.4 单脉冲电路设计
• 4.4.1 方案设计
• 4.4.2 单脉冲信号产生电路
• 4.4.3 场效应管驱动的实现
• 4.4.4 单脉冲放电电路的应用效果
• 4.5 实验工作台设计
• 4.6 放电延迟时间的实验研究
• 4.6.1 电极截面积的选择
• 4.6.2 单脉冲放电延迟时间分布规律的研究
• 4.6.3 放电延迟时间的影响因素研究
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢