基于代理模型的零件表面粗糙度加工參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、在金屬切削過程中，加工參數(shù)不僅影響了切削過程的生產(chǎn)效率，而且還影響了切削力和切削零件的表面質(zhì)量。實際上，切削力和零件的表面質(zhì)量是密切相關(guān)的，切削力也是影響表面質(zhì)量的因素。所以加工參數(shù)的優(yōu)化研究對改善切削過程中的切削力和加工表面質(zhì)量有非常重要的意義。本文以切削力和表面粗糙度為直接對象，應(yīng)用基于響應(yīng)面法的代理模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型技術(shù)，對加工參數(shù)進行優(yōu)化。
　　本論文主要進行了以下幾個方面的工作:
　　(1)在建立切削力模型的基

2、礎(chǔ)上，分析研究了影響切削力的主要因素。在本論文的研究工作中，除了把切削速度、切削深度、進給量作為關(guān)鍵的加工參數(shù)外，還把銑刀的刀齒數(shù)引入作為一個重要加工參數(shù)。在分析基于響應(yīng)面的加工粗糙度代理模型的基礎(chǔ)上，通過實驗設(shè)計確定了四個關(guān)鍵加工參數(shù)的范圍和水平。
　　(2)進行了基于響應(yīng)面的粗糙度代理模型的實驗研究和靈敏度分析。首先根據(jù)四個關(guān)鍵加工參數(shù)的水平，通過切削實驗采集了有關(guān)加工參數(shù)和表面粗糙度的樣本數(shù)據(jù)集，在此基礎(chǔ)上建立了基于二次響應(yīng)

3、面法的加工參數(shù)和表面粗糙度的代理模型。其次，進一步通過代理模型的靈敏度分析，簡化了模型中對粗糙度不明顯的項。最后利用代理模型對加工參數(shù)進行優(yōu)化，切削實驗表明基于響應(yīng)面法的表面粗糙度代理模型的誤差在可接受的范圍之內(nèi)。
　　(3)基于響應(yīng)面法進行了影響切削力和表面粗糙度的加工參數(shù)優(yōu)化研究。根據(jù)四個關(guān)鍵加工參數(shù)的水平，通過實驗采集有關(guān)粗糙度和切削力數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了表面粗糙度和切削力的線性和二階響應(yīng)面代理模型，并通過切削實驗對代理模型

4、進行了驗證，確保了代理模型的可靠性。應(yīng)用建立的代理模型，對加工參數(shù)進行了單目標和多目標加工參數(shù)優(yōu)化。同樣，切削實驗表明基于代理模型，針對表面粗糙度和切削力的單、多目標優(yōu)化是可靠的。
　　(4)進行了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的加工參數(shù)單目標和多目標優(yōu)化的研究。在研究人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了基于切削力和表面粗糙度的加工參數(shù)單、多目標優(yōu)化模型，切削實驗表明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的切削力和粗糙度模型能夠很好地逼近真

5、實的切削模型。
　　論文工作在試驗設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過多種代理模型研究加工參數(shù)對切削力和表面粗糙度的影響規(guī)律，以及應(yīng)用代理模型對加工參數(shù)單、多目標優(yōu)化的方法，切削試驗證結(jié)果表明所建立的各種代理模型和優(yōu)化方法是有效和可行的。
　　這項研究有三種技術(shù)。這些技術(shù)的響應(yīng)面法(RSM)，田口和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)。在響應(yīng)面方法中，敏感性分析被用于以評估每個切削參數(shù)的重要程度。單響應(yīng)表明，在這項研究中與所使用的其他加工參數(shù)之間比較更為重