船用柴油機關(guān)鍵件切削加工數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)研究.pdf

1、我國制造業(yè)雖然普遍購置了高檔的數(shù)控機床，也引進了高精度、高效率的進口刀具，但仍存在加工效率低、表面質(zhì)量差、刀具消耗大等現(xiàn)象。究其原因，主要是因為缺乏優(yōu)化的切削數(shù)據(jù)，以至于先進的加工設(shè)備得不到充分的利用。這種“重設(shè)備，輕工藝，低效率，高消耗”的不良狀況在船舶柴油機制造企業(yè)也同樣存在。國內(nèi)外應(yīng)用實踐證明，應(yīng)用切削加工工藝數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)可以快速獲得切削加工所需的各項參數(shù)及其優(yōu)化數(shù)據(jù)，提高機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增強企業(yè)的

2、競爭能力。 本文的研究工作就是在上述制造業(yè)發(fā)展背景下提出的，以某柴油機制造企業(yè)的數(shù)控加工中心為研究對象，針對船用柴油機五大關(guān)鍵件的切削加工，在加工過程建模和有限元仿真研究分析的基礎(chǔ)之上，建立了船用柴油機關(guān)鍵件切削加工工藝數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)。 主要研究內(nèi)容如下： 1．運用E-R模型進行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLServer 2000 中進行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，在此基礎(chǔ)上通過VisualBa

3、sic.NET 進行編程，對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序進行開發(fā)，實現(xiàn)了基本的信息管理功能和查詢檢索功能。系統(tǒng)除了可以對工件、刀具、機床、切削液等信息進行管理，還可以根據(jù)輸入的已知加工條件，推薦合理的切削刀具和切削用量。 2．對金屬切削加工有限元仿真的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析和研究，尤其是對工件材料的流動應(yīng)力模型的構(gòu)建進行了深入的探討。在此基礎(chǔ)上針對柴油機五大關(guān)鍵件的主要材料，以Deform-2D為仿真平臺，構(gòu)建了切削仿真模型。通過對仿真結(jié)果的后處

4、理分析，得出了優(yōu)化的刀具參數(shù)和切削用量，從而為切削參數(shù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)參考。 3．應(yīng)用威林曼恩算法來計算切削力及切削功率，將此算法應(yīng)用在系統(tǒng)軟件中，用戶可以方便地對所輸入的切削參數(shù)是否安全合理進行判斷，從而避免了由于切削參數(shù)不合理而導(dǎo)致的刀體損壞及工件報廢問題，在一定程度上實現(xiàn)了系統(tǒng)的預(yù)警功能。 4．介紹了專家系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、知識獲取與表達(dá)、知識庫與數(shù)據(jù)庫結(jié)合的等。利用產(chǎn)生式表示法和框架表示法，建立了切削加工專家系統(tǒng)知識庫

5、，實現(xiàn)了對刀具、切削用量等工藝參數(shù)的優(yōu)選。金屬切削數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)的建立是一項相當(dāng)復(fù)雜和繁重的工作，由于時間和精力有限，本系統(tǒng)尚有許多不足之處，還需在以下幾個方面加以完善： 1. 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要是依據(jù)切削仿真技術(shù)，由于金屬切削仿真模擬是一項新技術(shù)，尚有許多不成熟的地方，模擬切削條件與實際加工條件還有一定的差距，所以仿真得出的切削數(shù)據(jù)還需要通過實驗進行有效驗證。除此之外，本文仍有一些可以擴展的地方，在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上，可以考

6、慮三維仿真切削，可以將切削液的使用、刀具及工件的裝夾等相關(guān)因素也考慮進去。這些都是今后的主要研究方向。 2. 本系統(tǒng)雖然較好地解決了實際加工中出現(xiàn)的切削數(shù)據(jù)信息查詢、檢索和管理等功能，但在如何將專家經(jīng)驗知識集成到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)能夠像專家一樣思維，具有智能決策能力，還沒有切實的解決方案，這是今后的一個研究方向。 3. 柴油機五大關(guān)鍵件的材料有球墨鑄鐵、合金鋼、灰鑄鐵、鋁合金等，而本文只研究了球墨鑄鐵QT500-7、合金鋼4