基于神经网络的铣削复杂薄壁件受力变形分析和建模研究

铣削过程的复杂性使加工变形问题很难得到精确的解析解。为研究铣削过程中复杂薄壁件受力变形模型,将人工神经网络引入到摆线轮加工变形模型研究过程中,以有限元仿真结果为依据,通过改进的BP神经网络算法,建立了高速铣削轴承钢摆线轮铣削力与变形之间的非线性映射模型。结果显示所建立的网络模型具有较高的精度和良好的泛化能力,为进一步实现变形控制提供科学依据。     

基于BP神经网络的齿圈装夹变形预测研究

针对薄壁齿圈的装夹变形问题,将Abaqus有限元仿真与BP神经网络技术应用到了齿圈装夹变形预测中。根据齿圈实际加工装夹情况,应用Abaqus有限元分析软件,建立了齿圈装夹变形的仿真模型,开展了齿圈装夹变形的有限元分析研究,建立了齿圈装夹力及其径向最大装夹变形之间的关系;以Abaqus有限元仿真数据作为训练样本和检验样本,借助BP神经网络良好的预测精度和非线性泛化能力,通过MATLAB神经网络工具箱,建立了基于BP神经网络的齿圈装夹变形预测数字化模型;并根据检验样本对模型进行了检验,预测值与仿真值之间的相对误差在0.05%之内。研究结果表明:建立的基于BP神经网络的齿圈装夹变形预测数字化模型是准确有效的,可以为智能化大数据加工制造环境下的齿圈装夹参数优化提供准确有效的数据。     

基于神经网络和遗传算法的高速铣削工艺参数优化的研究

基于高速铣削正交试验,利用神经网络高度的非线性映射能力和遗传算法的全局寻优能力,建立了铣削力、铣削温度和表面粗糙度的BP神经网络仿真模型,在对它们进行优化的基础上获得几个主要因素的最优搭配。     

基于RBF神经网络的航空叶片铣削残余应力预测

为了获得航空叶片精密铣削中的残余压应力,引入径向基函数神经网络对GH4169叶片铣削残余应力进行预测。以刀轴侧倾角、铣削速度和每齿进给量为设计因子开展球头刀铣削实验,采用X射线法测试残余应力;采用实验样本对径向基函数神经网络进行训练,获得残余应力的径向基函数模型,并与传统的多元线性回归模型与BP神经网络进行对比,结果表明径向基函数模型的预测精度最高。分析工艺参数对铣削残余应力的交互影响规律,结果表明铣削残余应力与3个工艺因子之间存在高度的非线性映射关联。所提出的径向基函数模型有望为航空叶片铣削工艺优化奠定理论基础。     

薄壁件铣削过程仿真与分析

针对薄壁件加工过程中易产生变形等问题，提出了利用有限元法对铣削过程进行三维仿真的方法，重点研究了LS-DYNA的动态接触算法，建立了薄壁件铣削加工的有限元模型，对工件变形及切削力的变化规律进行了分析。最后，利用分析结果对铣削参数进行调整与优化，可以减小工件变形，保证加工精度。     

基于神经网络与遗传算法的薄壁件多重装夹布局优化

在多重装夹元件装夹过程中,由于装夹顺序、夹紧力、定位元件位置等装夹布局参数的不同,薄壁件的装夹变形程度也不一样。单个装夹布局参数引起的工件装夹变形规律能够通过有限元方法获得。但是,若同时考虑多个装夹布局参数的影响,仅仅利用有限元方法难以揭示装夹布局参数与装夹变形之间的关系。为此,针对薄壁件的装夹布局方案建立三维有限元模型,以便利用有限元法获取神经网络的训练样本。借助神经网络的非线性映射能力,通过有限的训练样本构建装夹变形的预测模型。以减小工件的最大装夹变形为目标,并根据每一代装夹布局中工件的最大装夹变形定义个体的适应度,建立装夹布局方案的优化模型及其遗传算法求解技术。试验结果表明,网络预测值与相应的有限元仿真值、试验数据之间的相对误差均不超过3%。提出的基于神经网络与遗传算法的装夹变形"分析-预测-控制"方法,不仅能够提高装夹变形的计算效率,而且为薄壁件装夹布局方案的合理设计提供基础理论。     

MATLAB在注塑件翘曲变形工艺参数优化中的应用

本文利用BP神经网络对注塑工艺参数及其相对应的翘曲变形量样本进行训练,得到了描述工艺参数到翘曲量映射关系的ANN模型,并且验证了此模型的准确性,得出了工艺参数与塑件注塑翘曲变形量的内在联系。     

基于多元非线性回归的刀具几何参数优化

精密铣削航空接头类薄壁件过程中,硬质合金刀具几何参数(前角、后角和螺旋角)对加工变形有显著影响。采用L25(36)正交实验,运用有限元的方法对25组实验进行铣削加工,获得了变形量与刀具几何参数之间的关系数据,并验证了模型的有效性。运用多元非线性回归技术建立变形量单目标优化数学模型,通过相关性和显著性检验证明模型的可行性。采用遗传算法,以薄壁件的加工变形为目标函数对铣刀几何参数进行优化,最终获得了加工变形量最小时的最优几何参数值。结果表明:所选几何参数与变形量确实有非线性回归关系,且优化后的几何参数组合所对应的变形量比正交实验最小变形量降低了15%。     

航空铝合金薄壁件铣削变形预测研究

铝合金比强度较高,广泛应用于航空航天、精密仪器和武器等行业,这些行业的零件多是薄壁件,其刚度较差,加工过程中易产生变形而使加工精度降低。为提高薄壁零件加工精度,需对其加工过程中的变形量精确预测。基于此,以J-C本构方程为基础,考虑材料热力学动态性能和断裂准则对铣削变形的影响,建立薄壁零件铣削变形量预测模型。利用UG软件建立铝合金7050-T7451薄壁特征工件。利用Deform-3D对材料本构模型、切屑分离和切屑断裂等进行描述,形成铣削加工有限元模型,对铣削变形量进行预测。进行薄壁件铣削试验,对比仿真预测结果与实验测量结果,证明了预测模型的可行性。     

薄壁件铣削过程仿真与分析

针对薄壁件加工过程中易产生变形等问题,提出了利用有限元法对铣削过程进行三维仿真的方法,重点研究了LS-DYNA的动态接触算法,建立了薄壁件铣削加工的有限元模型,对工件变形及切削力的变化规律进行了分析.最后,利用分析结果对铣削参数进行调整与优化,可以减小工件变形,保证加工精度.     

切削中残余应力释放对工件加工变形影响研究

为了研究加工过程中毛坯初始残余应力的释放对加工变形的影响,在弹塑性理论的基础上,建立了三维铣削仿真加工变形场的有限元分析模型,利用位移约束转换和"单元生死"技术仿真了加工过程中工件装夹和材料的去除。通过仿真数据与实验数据相比较,结果表明:工件毛坯残余应力在铣削加工过程中对称释放有利于减小工件加工后变形。     

变截面涡旋盘高速铣削仿真加工与实验研究

为减小变截面涡旋盘涡旋齿的变形,提高加工精度,需确定合理的铣削参数。开展了变截面涡旋盘高速铣削仿真与实验研究以确定铣削参数的合理取值范围;选用HT250变截面涡旋盘为研究对象,研究了更接近实际的材料本构模型、刀-屑摩擦模型和热传导控制方程等关键技术;建立了变截面涡旋盘几何模型和简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件仿真切屑成形过程及不同的铣削参数对铣削力、铣削热影响的变化曲线;通过多因素正交实验加工变截面涡旋盘。结果表明:当主轴转速为3500 r/min、每齿进给量为0.1 mm以及切削深度为2.5 mm时进行铣削更加合理。铣削变截面涡旋盘的研究为加工参数的选择提供了依据和参考;依据实验后所得的铣削参数进行铣削可减小铣削力、铣削温度及齿变形,提高了变截面涡旋盘的加工效率和质量。     

异形螺杆铣削过程刀具磨损建模研究

介绍了一种螺杆铣削过程刀具磨损建模的方法。该方法针对螺杆加工中变切削参数的工况，提取了振动信号和功率信号的刀具磨损特征值，并建立了信号特征值与刀具磨损量之间的映射关系，从而得到刀具磨损模型。实验证明，由此建立的刀具磨损模型。能够排除切削参数变化的干扰，可以较好地反映加工中刀具磨损状态。同时也为具有时变切削参数特性的加工过程刀具磨损状态监控提供了新的研究方法。     

Identification of instantaneous cutting force coefficients using surface error

Cutting force coefficients are the key factors for efficient and accurate prediction of instantaneous milling force. To calibrate the coefficients, this paper presents an instantaneous milling force model including runout and cutter deformation. Also, forming of surface error is analyzed, and a surface error model considering runout is proposed. Using surface errors of two experiments completed with the same cutting conditions but different axial depth only, cutter deformation is obtained. Then, a new approach for the determination of instantaneous cutting force coefficients is provided. The method can eliminate influences of the other factors except cutter deformation and runout. A series of experiments are designed, and the results are used to identify the parameters. With the evaluated coefficients and runout parameters, the instantaneous milling force and surface error are predicted. A good agreement between predicted results and experimental results is achieved, which shows that the method is efficient, and effect of runout on surface error is not negligible.     

基于B样条的航空薄壁件加工变形预测与控制

针对开发航空薄壁件多点柔性工装系统的需求,研究了航空薄壁件多点柔性数控加工中的变形预测与控制问题。研究了利用有限元分析和Matlab编程建立B样条加工变形数学模型并进行预测的方法及高速铣削切削参数在线优化控制加工变形的原理和方法。研究结果表明:基于B样条曲面数学模型可对加工变形进行预测,切削参数的在线优化能够有效地控制加工变形。研究结果为有效地解决柔性工装的设计和制造提供了必要依据。     

航空薄壁结构件数控加工变形控制研究

数控加工中影响工件变形的因素很多,目前国内外的研究多采用数值模拟技术分析加工的不同侧面。相对已经 比较成熟的数控加工几何仿真系统,涉及力学模型的物理仿真系统还只有初步概念。选择航空弧形结构件和长梁两种 典型易变形的零件为例,通过具体分析加工变形情况及其影响因素,针对其中三个方面:切削力、装夹布局和残余应力建 立相应的物理仿真模型,模拟加工变形情况,并提出相应的解决方案。     

铣削加工过程的动态稳定性极限分析

在铣削过程中,由于系统模型的非线性和复杂性,加工过程参数很难控制.利用matlab软件,对铣削过程中主轴转速和轴向极限切削深度的关系进行了仿真,分析了系统切削参数对切削稳定性的影响.由仿真结果知,轴向极限切深随着主轴转速的增大呈现周期性变化,系统径向切削参数增大使轴向极限切深变小,增大系统阻尼使轴向极限切深增大.     

Error prediction and compensation based on interference-free tool paths in blade milling

We propose a method which uses interference-free tool paths to predict and compensate for deformation error during the spiral milling of blades. Firstly, a finite element simulation of the blisk blade milling process was conducted using an interference-free spiral milling NC machining tool path based on the curvature attribute of the blade twisted surface, observing the variation in blade milling error under different processing parameters and yielding a surface quality variation law. Next, the model was corrected by combining this error prediction data with precision design requirements, and a blade deformation error compensation scheme was suggested. Finally, an interference-free processing program containing the error compensation information was applied to carry out another blade milling simulation and a blisk milling experiment. The results showed that both the blade deformation error and the surface quality satisfied design requirements, while the accuracy of the simulation was verified.