基于贝叶斯网的制造工艺质量建模方法

针对多品种小批量制造模式下,工艺质量建模面临的模型维度高、数据稀疏的问题,提出了基于贝叶斯网的工艺质量建模方法.该方法以工艺机理知识为基础构建贝叶斯网结构,在构建时采用删除法保证结构的完备性与简洁性.设计实验获得均衡分布的实验数据,并通过实验数据的学习获得条件概率表.在应用中,模型利用生产线的数据更新条件概率表,来体现生产过程中不确定性因素的影响.以印刷线路板微小孔钻孔工艺为例进行了建模方法的应用与对比,结果验证了该方法对多品种小批量制造工艺的质量建模具有适用性,并且能够获得更高的模型精度.     

基于贝叶斯网络的轴裂纹故障诊断模型

介绍了基于贝叶斯网络的建模方法,并讨论各种贝叶斯网络建模方法的优缺点.以故障模拟器作为研究对象,通过对轴裂纹故障数据的采集、整理,采用4种不同的贝叶斯网络建模方法分别对数据集合的训练集建立模型;最后通过测试集对各模型精度进行验证,从而得出轴裂纹故障诊断的最优模型.     

镍基合金螺旋铣孔加工质量研究

进行了GH4169镍基合金螺旋铣孔加工的正交试验及后续检测,研究了加工质量(尺寸精度、表面质量),并以此探究采用螺旋铣孔工艺替代常规钻孔加工镍基高温合金的可行性。试验及检测结果表明:螺旋铣孔工艺制孔的入口质量良好,无毛刺,但出口处质量稍差,出现了较明显的毛刺;在合理的参数选取范围内,制孔的孔径偏差和圆度偏差能够满足航空工业的要求;孔壁最大表面粗糙度Ra为0. 345μm,远低于常规钻孔的孔壁表面粗糙度,达到了精加工的水平;孔壁表面层出现了一定程度的加工硬化(硬化程度为118. 8%-125. 1%),但并没有出现热软化现象;孔壁表面残余应力表现为压应力(应力范围-902. 0MPa～-396. 3MPa),有利于提高孔的疲劳寿命。因此,螺旋铣孔工艺能够提高镍基高温合金制孔的加工质量,在加工镍基合金时替代常规钻孔工艺是可行的。     

基于BOHB-BP的增材制造成型件质量预测方法EI北大核心

表面粗糙度和拉伸强度是衡量熔融沉积制造(FDM)成型件质量的重要指标,但由于FDM工艺参数众多,且与FDM成型件质量之间呈现非线性关系,因此传统方法难以准确预测这两项指标。为此,提出一种贝叶斯超频道优化算法(BOHB)与BP神经网络相结合的FDM 3D打印成型件质量预测方法以提高预测精度与稳定性。将层厚、扫描次数和填充间隔这三个工艺参数作为模型的输入;利用BOHB算法对BP神经网络的超参数进行优化得到BOHB-BP模型;使用中心复合实验获取表面粗糙度和拉伸强度的实验数据,在以上两种数据集上根据留一法验证模型的精度与稳定性;将模型BOHB-BP与模型GA-BP和BP的预测情况进行对比实验,证明了所提方法在不同数据集上均有更好的预测精度与稳定性。     

钻、铰工艺对铝合金紧固孔件疲劳寿命的影响

为研究钻、铰工艺对紧固孔件疲劳寿命的影响,分别对LY12CZ硬铝合金疲劳试样采用钻、铰两种工艺加工出孔并进行了疲劳试验,对钻、铰工艺下孔壁的表面形貌和粗糙度、切向残余应力以及试样的疲劳断口特征进行了测定和分析。结果表明:钻削后孔壁的表面较粗糙,其表面粗糙度为12.92μm,而铰削后孔壁表面非常光滑,其表面粗糙度为1.57μm;钻削孔壁表层的应力为残余拉应力,幅值为165MPa,而铰削孔壁表层的应力为残余压应力,幅值为78MPa;相比于钻孔试样,铰孔试样的疲劳条带间距较窄,裂纹扩展速率较低,其疲劳寿命是钻孔试样寿命的1.81倍。     

复合材料钻削表面粗糙度在线监测与加工参数自适应优化

针对碳纤维复合材料钻孔加工过程中无法实现加工质量与效率统一以及离线优化得到的钻削参数没有考虑变参数刀具磨损等不确定因素影响问题,提出一种新的粗糙度在线监测与加工参数自适应优化方法。采用一组新的无量纲特征以实现变参数刀具磨损监测;以刀具磨损状态值、进给速度以及主轴转速构成特征向量,进而建立基于支持向量回归的孔壁粗糙度在线监测模型。当监测系统判定孔壁粗糙度不合格时,利用模拟退火算法在当前刀具磨损状态下进行钻削参数优化。利用复合材料变参数钻削试验来验证上述方法的有效性。试验结果表明,该方法能够准确判定粗糙度的质量状态,同时有效实现钻削参数自适应优化,解决了复合材料制孔过程中加工质量与效率统一的问题。     

寄生式时栅传感器动态测量误差的贝叶斯建模

为了提高寄生式时栅传感器的测量精度,分析了它的工作原理和动态误差组成,得到其主要误差分量为常值误差、周期误差和随机误差等。针对寄生式时栅误差特点,建立了寄生式时栅动态误差高精度预测模型,并与其他建模方法进行了比较。选用插入标准值的贝叶斯预测模型,以实际测量的传感器第一个对极动态误差数据进行建模,在后续对极特定位置插入部分实际误差测量数据,建立误差预测模型,预测了传感器后83个对极的动态误差。另选用三次样条插值和BP神经网络建模方法对寄生式时栅整圈动态误差建模,并与建立的误差模型进行了对比。验证实验表明,三次样条插值建模时间最短(0.62s),但其建模精度不高(16.050 0″);贝叶斯动态模型建模时间(0.86s)略长于三次样条插值,但建模精度最高(0.415 3″);BP神经网络建模时间最长(32min),但建模精度最低(19.680 2″)。同时贝叶斯插入标准值建模方法所需数据点(69395个)远少于三次样条和BP神经网络建模数据点(235526个),节省了大量的标定时间和建模数据量,因此可用于寄生式时栅传感器的动态测量误差高精度建模修正。     

镍基高温合金喷油孔的飞秒激光精密加工

飞秒激光平面螺旋钻孔策略在灵活性、精度和工艺效率方面具有许多优势，可满足某型号航天发动机供油喷嘴直通孔的加工精度需求。因此，本研究采用飞秒激光平面螺旋钻孔方式，系统研究了激光功率、单层进给量、单层扫描时间、离焦量以及脉冲重复率之间的作用关系及对钻孔质量的影响。结果表明，离焦量对入口孔径的影响最为明显；对出口孔径和锥度影响较大的参数为功率以及进给量；对加工效率影响最大的参数为功率。根据上述影响规律进行调整，本实验成功在厚度为1.5 mm的GH3044板材上制备出孔径为390μm的通孔，出口入口孔径误差小于0.6μm、锥度小于0.5°。通过统计不同参数下微孔内壁粗糙度变化规律并以此对参数进行调整，有效地将孔壁粗糙度降低至Sa 0.6μm，满足工艺要求。孔壁形貌分析表明钻孔质量优良，随激光脉冲重复频率增加，孔壁附近组织逐渐粗化，但均无明显重铸层或热影响区，能够实现高精度微孔的相对“冷加工”。本研究为后续追求高雾化效果的异形孔的制备提供了理论依据。     

基于高精度测量仪的2K-V型减速器虚拟样机的建立

主要基于高精度测量仪测绘数据进行数据整理,导入CAD三维软件中进行三维实体建模,综合考虑了零件的加工误差、制造误差、轮齿表面粗糙度等因素,为研究产品的性能、单一零件产品质量、零件之间误差对传动精度影响打下基础。通过高精度测量仪测绘数据,分析整理数据,导入三维建模软件,建立考虑误差因素2K-V型减速机虚拟样机模型,同时建立相对理想的虚拟样机模型,通过计算对比验证,最终验证考虑误差虚拟样机的正确性和可行性,为后续2K-V型减速器动力学研究,提供一种可行的建模思虑和方法。     

以铣代镗工艺研究

提出采用展成圆代替插补圆的原理设计了特殊的主轴结构,实现孔的以铣代镗加工工艺,并进行了实验验证。采用正交方法进行切削实验设计,分析不同工艺参数对孔特征精度(尺寸精度、圆度、孔壁粗糙度)的影响,验证以铣代镗加工孔的可行性,并研究得出影响孔特征精度的主要工艺参数。结果发现,在铣代镗孔加工过程中,影响孔特征精度(尺寸精度、圆度)最大的因素为轴向进给速度,其次主轴转速;而影响孔特征精度(孔壁粗糙度)最大的因素为主轴转速。最后,选取某汽车变速箱壳体类零件加工为案例进行实际验证,分别对比以铣代镗加工与镗削加工,相比较采用镗削方式加工,以铣代镗加工能够节省加工刀具成本,提高加工效率。实验结果对于先进孔加工工艺研究具有重要的参考价值。