鋁合金車輪CNC機(jī)械拋光工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)研究.pdf

1、鋁合金車輪是汽車工業(yè)輕量化、高速化和現(xiàn)代化的產(chǎn)物。為了提高車輪的運(yùn)行可靠性和耐久性，以及滿足用戶對(duì)車輪的外觀質(zhì)量的日益增加的個(gè)性化需求，需要對(duì)鋁合金車輪進(jìn)行電鍍涂裝。拋光是電鍍涂裝工藝中的重要環(huán)節(jié)。鋁合金車輪的外觀質(zhì)量是“七分靠拋光，三分靠電鍍”。為了擺脫目前鋁合金車輪嚴(yán)重依賴于手工拋光的現(xiàn)狀、提高車輪拋光的生產(chǎn)率以及緩解工人的供需矛盾等，鋁合金車輪自動(dòng)化拋光技術(shù)的研究十分必要。盡管已經(jīng)開發(fā)了鋁合金車輪CNC機(jī)械拋光樣機(jī)，并做了大量的基

2、礎(chǔ)研究工作，但目前在定量地評(píng)價(jià)工藝參數(shù)和材料去除深度、工藝參數(shù)和表面粗糙度之間的關(guān)系、刀位數(shù)據(jù)的計(jì)算以及如何用專家系統(tǒng)確定工藝參數(shù)以滿足材料去除深度為定值而表面粗糙度限定在特定數(shù)值范圍內(nèi)等方面存在著較多的問題。針對(duì)這些問題，本文進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。
　　 針對(duì)工藝參數(shù)和材料去除深度之間的定量關(guān)系問題，提出了以Preston方程為基礎(chǔ)，在假設(shè)拋光工具與工件的接觸壓強(qiáng)滿足赫茲分布的前提下，從比較宏觀的角度對(duì)材料去除深度建模。該模型

3、著重分析了法向拋光力、工件和拋光工具的幾何物理屬性（彈性模量、泊松比、相對(duì)主曲率）、運(yùn)動(dòng)參數(shù)（進(jìn)給速度、拋光工具切向速度）和材料去除深度之間的量化關(guān)系。
　　 此外，綜合運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)、彈性接觸力學(xué)、塑性接觸力學(xué)和磨粒切削力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)材料去除深度與磨粒的關(guān)系進(jìn)行了理論建模和試驗(yàn)驗(yàn)證。此算法把磨粒的粒度、組織號(hào)等作為刻畫磨粒幾何屬性（平均直徑、最大直徑、磨粒的體積百分比等）的基礎(chǔ)，從比較微觀的角度的揭示磨粒和材料去除深度的關(guān)系

4、。
　　 針對(duì)刀位數(shù)據(jù)計(jì)算的問題，提出了以多頭螺旋線為拋光軌跡，系統(tǒng)地推證了圓柱坐標(biāo)式拋光機(jī)床拋光回轉(zhuǎn)對(duì)稱車輪曲面的算法。在該算法中，約束各軸聯(lián)動(dòng)的條件是單位時(shí)間內(nèi)被拋光的工件面積為定值。在刀位數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，工件的母線需要二次插補(bǔ)。第一次插補(bǔ)把母線離散為直線段，第二次插補(bǔ)即圓臺(tái)側(cè)面的刀位數(shù)據(jù)插補(bǔ)計(jì)算。
　　 針對(duì)工藝參數(shù)和表面粗糙度之間的定量關(guān)系問題，提出了以PSO算法訓(xùn)練多層感知器的連接權(quán)值和Sigmoid型激活函數(shù)的參

5、數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)表面粗糙度預(yù)測(cè)建模。整合了PSO和MLP的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)表面粗糙度的大小和工藝參數(shù)（法向拋光力、等效曲率半徑、進(jìn)給速度、拋光工具切向速度等）之間的關(guān)系進(jìn)行了建模分析。
　　 針對(duì)如何確定工藝參數(shù)以滿足材料去除深度為定值而表面粗糙度局限于特定范圍內(nèi)的問題，采用專家系統(tǒng)為解決該問題的技術(shù)手段，并以拋光工藝過程建模所取得的成果作為獲取拋光技藝知識(shí)的理論基礎(chǔ)，構(gòu)建了鋁合金車輪拋光工藝專家系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，初步實(shí)現(xiàn)了用專家系統(tǒng)輔助決策