细长导轨加工变形分析与参数优化技术

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1、细长导轨加工变形分析与参数优化技术作者姓名李灵光学院名称机械与车辆学院指导教师王爱民副教授答辩委员会主席刘检华教授申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月AnalysisofDeformationinMachiningandParameterOptimizationTechnologyforLongGuideRailCandidateName:LingguangLiSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyM

2、entor:AssociateProf.Ai-minWangChair,ThesisCommittee:Prof.JianhuaLiuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense:June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位

3、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要航空铝合金具有密度小、强度高、整体性能优越等优良特性,它作为薄壁结构和整体框架在航空航天工业的加工制造中占有很大比例。但在这些结构件的加工中，由于其刚度弱、表面精度高，在残余应力、切削力、切削热等多重因素的影响下极易引起工件变形，极端情况甚至报废。为了减小工件的变形，

4、需要对薄壁结构件的铣削加工进行优化研究。导轨件在航空航天等尖端工业部门中有着广泛的应用，但在导轨的粗加工特别是粗铣其凹槽过程中极易发生变形，严重影响到了导轨的尺寸精度以及后续的结构件装配。鉴于有限元仿真、神经网络模型与非传统优化算法等技术的特点，本文融合了三种技术的优势，提出了优化铣削参数组合以减少导轨加工变形。主要研究工作如下：1.基于有限元热力耦合切削理论，建立真实比例的三维铣刀和导轨模型，融合各加工步之间的应力结果继承技术，结合完全耦合的力-热耦合技术对导轨槽的加工过程进行全过程的有限元模拟，并使用三坐标测量仪

5、测得的一系列导轨实际变形数据对有限元仿真结果进行验证，以验证仿真模型的可靠性。2.为了使网络的精度达到最高，同时使网络复杂度达到最小为训练目标利用有限元仿真所得的数据作为训练样本用来训练构建改进的四层加工变形神经网络预测模型，并利用测试样本对神经网络模型的预测精度及泛化能力进行校核，结果表明网络模型与有限元模型预测结果有着很好的一致性。3.通过分别基于神经网络的粒子群算法（PSO）、量子行为的粒子群算法（QPSO）以及改进的QPSO算法各自对导轨铣削参数进行优化分析得到了最小化导轨槽变形量，并比较了三者的预测结果。证

6、实了改进的QPSO在算法优化方面的优势，同时得出了导轨槽铣削加工中的最优切削参数组合，对生产实际有着重要的指导意义。关键字：切削参数优化，导轨件变形，神经网络模型，改进的QPSO优化算法，有限元建模，正交试验设计I北京理工大学硕士学位论文AbstractAviationaluminum-alloyhasmanyexcellentpropertiessuchaslowdensityandhighstrength.Itservesasthin-wallstructureandoverallframe,whicharewi

7、delyusedinaerospacemanufacturing.However,duringmanufacturing,thecomponentsarepronetodeformationorevenscrappedintheworstcasesduetotheirlowstiffnessandhighsurfaceaccuracyrequirement.Asaresult,controllingthedeformationhasbecomeavitalissueindomesticaviationindustry

8、.Inordertoreducethedeformation,researchontheparameteroptimizationofthemachiningprocessofcomponentsisneeded.Thin-walledguiderailisthekeycomponentofaerospacelaunch.However，the