飞机复合材料加工机床刀具状态监测方法研究

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1、硕士学位论文飞机复合材料加工机床刀具状态监测方法研究研究生姓名：穆春宇导师姓名：刘晓琳副教授2015年4月26日分类号：TP391.9密级：公开UDC：621.3学号：1202067中国民航大学硕士学位论文飞机复合材料加工机床刀具状态监测方法研究研究生姓名：穆春宇导师姓名：刘晓琳副教授申请学位类别：工程硕士学科专业名称：控制工程所在院系：航空自动化学院论文答辩日期：2015年4月29日2015年4月26日ResearchonMachineCuttingToolConditionMonitoringMethodofAeroplaneComposit

2、eMaterialProcessingADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYMUChun-yuSupervisedbyProf.LIUXiao-linAeronauticalAutomationCollegeCivilAviationUniversityofChinaApril2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成

3、果。尽我所知，除了文中特别加化际注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而一使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名王（：爲Ｉｆ日期：處牛、中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档。，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档一的内容和纸质论文的巧容相致。除在保密期内的保密论文外，允许

4、论文彼査阅和借阅，可Ｗ公布。论文的公布（包括刊登）授权中国民航（包括刊登）论文的全部或部分内容大学研巧生部办理。研究生签名；导师签名：刘墙［心日期：２〇１￡Ａｊ／摘要随着我国民航产业的迅猛发展，对飞机结构材料的性能要求不断提高。复合材料因为具有质量轻，强度高、工艺性能好等优点，被大量地应用于飞机制造中。由于复合材料具有各向异性、韧性较强的结构特点，其加工性能较差，属于难加工材料，使得切削加工过程变得十分困难。刀具作为切削复合材料的直接执行者，承受着不同的切削抗力，极易出现磨损现象，从而影响产品质量及制造成本。因此，为了确保现

5、代飞机制造系统中自动化加工机床的加工效率和飞机复合材料加工件的质量，保障机床设备无故障运行，迫切要求实现刀具状态的在线监测。开展本课题的研究，对于切实解决国产大飞机制造实际问题具有促进作用。论文在目前国内外飞机复合材料加工机床刀具状态监测技术研究现状的基础上，首先探寻了刀具磨损的产生机理，分析了刀具磨损的三种状态，研究了在刀具磨损过程中声发射信号的产生原因及其特性。然后，设计了以工控机为控制核心、以Matlab为驱动软件的飞机复合材料加工机床刀具状态监测系统，搭建了系统的硬件平台和软件平台。其次，以刀具不同磨损状态下的声发射信号为研究对象，分别进

6、行时域和频域分析，目的在于寻求可以表征刀具磨损状态的特征量。再次，针对飞机复合材料加工机床刀具切削过程中的磨损状态不易监测问题，提出了应用小波包能量的飞机复合材料加工机床刀具状态监测方法。该方法将声发射信号分别进行一、二、三层小波包分解，划分到不同的频率带上，再重构原信号，根据重构原信号能量百分比在三种状态下的分布情况，确定刀具磨损状态的最佳特征量。最后，建立了刀具磨损状态的BP神经网络模型，解决了刀具磨损三种状态的识别问题。计算机仿真和实物测试结果验证了该方法的可行性与有效性。关键词：飞机复合材料；刀具磨损状态；声发射信号；小波包能量分析；BP

7、神经网络IAbstractWiththerapiddevelopmentofChina'saviationindustry,therequirementsofaircraftstructuralmaterialsareincreasing.Compositematerialarewidelyusedinaircraftmanufacturingbecauseofitsadvantagesoflightweight,highstrength,goodprocessperformanceandsoon.Butcompositematerialhave

8、structuralcharacteristicsofanisotropyandtoughnessstrong,soitisdiffic