盖板件高效铣削表面粗糙度预测与工艺参数优化

为了保证7075铝合金盖板件铣削表面质量和提高铣削加工效率,进行工艺参数优化,通过响应曲面法(RSM)构建铣削加工表面粗糙度预测模型,分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。基于表面粗糙度预测模型建立高效铣削工艺参数优化目标方程,采用改进的粒子群算法(PSO)对目标方程进行优化,运用优化后的工艺参数对某盖板件进行铣削加工。试验结果表明:采用优化后的工艺参数进行盖板件铣削加工可以满足表面粗糙度要求,验证了预测模型的准确性和改进PSO方法的可行性。

基于神经网络和粒子群算法的硅钢工艺参数优化

结合BP神经网络与粒子群算法,提出了一种降低硅钢铁损的工艺参数优化策略。首先,采用BP神经网络建立了对硅钢铁损的预测模型,模型具有很高的拟合精度和预测精度。然后在工艺参数的优化方面,以BP神经网络预测模型作为适应度函数,选取连续退火RTF炉段的各段炉温作为优化变量,采用粒子群算法优化这些工艺参数。结果显示,基于BP神经网络,采用粒子群算法对部分工艺参数进行优化后,硅钢铁损明显降低,具有一定的指导意义。

弧齿锥齿轮小轮温滚轧数值模拟及工艺参数优化

针对弧齿锥齿轮现有的工艺加工效率低、疲劳强度不足的问题,提出了一种弧齿锥齿轮小轮温滚轧成形数值模拟和参数优化方法。基于deform-3D有限元仿真软件分析了温滚轧过程中摩擦因子、进给速度、初轧温度等工艺参数对小轮温滚轧成形应力应变的影响规律,结合正交试验完成了工艺参数优化。采用最佳工艺参数组合开展了小轮温滚轧成形试验,对弧齿锥齿轮小轮进行了齿面和齿距检测。结果表明:凸面和凹面总偏差分别为14.4μm、14.1μm,齿距累计总偏差分别为57.0μm、56.3μm,精度等级达到了GB 8级,齿轮的齿面和齿距精度满足热处理后的磨齿加工需求。

基于信噪比和灰色关联分析的电火花喷爆加工工艺参数优化

随着SiCp/Al复合材料应用领域日益广泛,对其加工效率和表面质量提出了更高的要求。针对上述问题,设计L 25(56)的正交试验,使用一种新型高效的电火花加工方式——电火花喷爆加工,对20%的SiCp/Al复合材料进行工艺试验。主要优化指标为材料蚀除率(MRR)、电极损耗率(TWR)和表面粗糙度(Ra),工艺参数为高压波电流、高压波电压、低压波电流、低压波电压、脉宽和相位差。根据正交试验结果,采用信噪比分析法,研究得到各工艺参数对不同优化指标的影响以及单目标最优加工参数组合。基于灰色关联度分析法,以层次分析法确定各优化指标权重,分析得到综合考虑3个优化指标的多目标最优加工参数组合,并进行试验验证。结果表明,多目标优化的最优工艺参数组合为高压波电流6 A、高压波电压120 V、低压波电流2 A、低压波电压100 V、脉宽10μs、相位差50%,使用该加工参数组合进行加工可以有效地提高加工效率、改善表面质量。

基于CWOA算法的激光熔覆工艺参数优化方法

激光熔覆层的质量与激光熔覆工艺参数直接相关。为了获得合理的工艺参数以提高熔覆层质量,提出一种基于混沌搜索策略的鲸鱼优化算法(CWOA)激光熔覆工艺参数优化方法。针对工艺参数对熔覆层稀释率、宽高比、显微硬度的影响,以12Cr13不锈钢表面激光熔覆15-5PH粉末为例,设计L25(5^(3))正交实验;基于实验结果构建工艺参数与熔覆层质量的拟合回归数学模型,通过层次分析法与变异系数法组合权重(AHP-CV)将多目标优化问题转化为单目标问题,并采用CWOA算法实现工艺参数优化;通过与鲸鱼优化算法(WOA)的对比,验证CWOA算法的优越性与准确性。结果表明,所提方法可以获得理想的稀释率、宽高比和显微硬度,具有较高的准确性,对生产实践具有很好的指导作用。

基于NSGA-Ⅱ算法的宽带激光熔覆工艺参数优化

为了获得17-4PH沉淀硬化不锈钢粉末在宽带激光熔覆过程中的最优工艺参数,本研究将激光功率、预热温度、扫描速度作为可控输入参数,以熔覆层宽高比、饱和度、润湿角作为输出,进行三因素五水平正交试验。通过麦夸特算法构建的响应值非线性数学模型,探究优化变量及其权重排序对熔覆层宏观形貌的影响规律,并采用第二代非支配遗传算法进行寻优,输出具有Pareto最优前沿,确定最优工艺参数。结果表明:优化后的最优工艺参数组合为激光功率1878 W,扫描速度14 mm/s,预热温度200℃,此时获得的熔覆层宽高比32.08,饱和度0.76,润湿角度10.2°。优化后的结果输出平均误差小于5%。

基于差分进化算法的热轧板坯工艺参数优化

针对热轧生产过程中工艺参数优化问题,提出了一种差分进化算法。首先,构建随机森林回归模型预测质量特征;然后,基于随机森林回归模型的工艺参数重要性排序结果选择待优化的工艺参数;最后,利用差分进化算法优化工艺参数并使用最优结果替换待优化的工艺参数。文章提出以缺陷相对发生率平均降低值和平均降低率作为评价指标,对比研究优化前后的结果,与其他优化算法相比,差分进化算法达到了最优性能。应用分析表明,所提算法进行工艺参数优化后,单位板坯中的缺陷个数均少于25,算法执行平均用时为8.57 s,具有良好的可操作性与应用推广价值。

硅酸铝增强数字光固化光敏树脂制备及工艺参数优化

通过数字光固化(DLP)3D打印技术制备硅酸铝增强DLP光敏树脂制件,为了优化出最佳的硅酸铝用量和成型工艺,首先采用单因素实验研究了DLP工艺参数(曝光时间、打印层厚)以及不同硅酸铝用量对制件成型误差及拉伸强度的影响规律,选取合适的参数范围作为响应面法水平值;随后,在Design-Expert 13软件中,采用响应面法构建以打印层厚、曝光时间以及硅酸铝用量为实验变量,以成型误差与拉伸强度为响应值的二次多项式回归模型;最后,将成型误差最小、拉伸强度最大同时作为优化目标,进行工艺参数优化。得到的最佳工艺参数组合为打印层厚0.04mm、曝光时间5 s、硅酸铝质量分数2%。按照此参数组合条件,打印成型件最终的成型误差和拉伸强度分别为0.41%和64.3 MPa,与理论预测值接近,优化结果可靠。

基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法

目的同步提升D2模具钢激光抛光效果及抛光质量的稳定性。方法提出了一种基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法。首先,以表面粗糙度、显微硬度和抛光深度为优化目标,基于Box-Behnken方法,以激光功率、扫描速度和搭接率为试验因素进行3因素3水平试验。其次,基于试验数据构建各优化目标均值与标准差的双响应面模型,采用熵权理论获得了各优化目标均值与标准差的客观熵权,并与主观熵权结合构建综合熵权。最后,将双响应面模型与综合熵权引入满意度函数构建了改进综合满意度模型,通过随机梯度下降法获得最佳工艺参数组合。结果在激光功率为551W、扫描速度为9mm/s、搭接率为0.55的条件下,表面粗糙度均值由Ra=5.188μm下降至Ra=1.056μm,降幅为79.65%,粗糙度标准差为0.0128μm;显微硬度由541.3HV0.5下降至509.3HV0.5,降幅为5.91%,显微硬度标准差为12.9811HV0.5;抛光深度为0.331mm,抛光深度标准差为0.0024mm。结论该方法可以有效提升D2模具钢激光抛光效果,同时避免抛光后表面质量波动,可为其他模具钢激光抛光工艺参数寻优提供方法借鉴。

面向盘类零件的加工仿真方法及工艺参数优化研究

针对风扇盘材料的本构模型进行参数辨识,为使有限元模型的模型上有准确的加工应力场进行贴合,对TC11钛合金残余应力进行经验公式的建模,开展残余应力仿真方法研究。对风扇盘半精车小端进行仿真建模与验证。基于残余应力仿真结果进行工艺参数优化,通过实例加工验证了方法的有效性。

铝/镁异种材料搅拌摩擦焊工艺参数优化及组织特征分析

利用光学显微镜和电子背散射衍射仪研究1060铝/AZ31B镁异种材料搅拌摩擦焊接头的组织特征,并采用Box-Behnken方法建立响应面模型,对焊接工艺参数偏置量ρ、转速ω、焊速v进行优化。结果表明:热输入过高或过低时,接头焊核区的铝、镁两种材料混合不充分,甚至会产生孔洞;搅拌针偏置量会影响受搅拌的铝和镁材料的体积,当搅拌针偏置时铝和镁材料体积不均匀,也会导致焊核区的铝和镁混合不充分。通过分析响应面模型,结果显示焊速对接头抗拉强度影响最大,优化的工艺参数为ρ=0 mm、ω=1200 r/min、v=150 mm/min,此时接头的抗拉强度较高,其预测值为95.7 MPa。在该焊接工艺参数下,接头焊核区无缺陷且材料混合充分,组织呈现出良好的机械互锁特征,且焊核区因发生动态再结晶,得到均匀细小的组织,接头的实测抗拉强度为96.1 MPa,与响应面模型预测值基本吻合。

基于田口法和响应面法的柔索冲击除锈机工艺参数优化研究

柔索冲击接触除锈是一种很好的钢板表面除锈及强化工艺方法,合理的工艺及结构参数组合对除锈质量有较大的影响,找到较优的参数组合对提高除锈质量有重要的意义。以项目组前期研发的柔索冲击接触钢板表面除锈机为研究对象,提出一种针对直接影响装置除锈质量的相关工艺参数的优化方法。建立除锈机的接触力学模型,根据力学模型影响因素,确定柔索直径、滚筒高度、滚筒转速为待优化参数;采用田口法及响应面优化方法,计算参数组合信噪比值评价方案稳定性,构建面向冲击接触应力的预测优化模型,进一步全局预测优化,获取稳定性最佳、接触应力最佳参数组合,实现除锈效果提升的同时,提高钢板表面机械性能。最后以最佳参数组合调整柔索冲击除锈机进行除锈测试,验证了所提出优化方法实现了柔索冲击除锈机的除锈性能提升的目标。

超声波辅助射流电沉积Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层工艺参数优化及性能研究

为提高农机部件表面耐磨性能,采用超声波辅助射流电沉积方法制备Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层。利用JMP软件中预制的响应曲面刻画器、等高线刻画器及预制刻画器分析不同工艺参数(射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量及超声波功率)间交互作用对纳米复合镀层显微硬度的影响,确定最佳工艺参数组合。为验证制备NiW-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层最优工艺参数组合,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计及摩擦磨损试验机等设备,测试不同工艺参数组合下制备的纳米复合镀层表面形貌、组织结构及性能。结果表明:射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量、超声波功率、二次交互项及二次幂项均对纳米复合镀层显微硬度影响较为显著。经JMP软件优化后的制备工艺参数组合为:射流速率3.71 m·s^(-1),Al_(2)O_(3)纳米粒子含量15.38 g·L^(-1),超声波功率210 W。最优工艺参数组合制得纳米复合镀层具有表面形貌致密、晶粒细化程度高、显微硬度大(724.9 HV)、摩擦系数及磨损量低等特点。

超声滚压GCr15表面性能模型建立及工艺参数优化

目的基于超声滚压后GCr15试样表面粗糙度和表面硬度与工艺参数之间的数学模型,获取超声滚压GCr15的最佳工艺参数。方法首先,通过单因素试验筛选4个工艺参数的取值范围;其次,建立基于响应曲面的超声滚压GCr15表面硬度及表面粗糙度预测模型;再次,基于遗传算法对2个预测模型进行多目标复合优化,得到最佳工艺参数;最后,针对多目标优化结果进行试验验证。结果在超声滚压处理GCr15时,滚压静压力及滚压次数对试样表面硬度及表面粗糙度的影响极显著,转速的影响不显著;进给量对表面硬度有显著影响,对表面粗糙度的影响不显著。粗糙度模型受到静压力和滚压次数双因子交互作用的影响,硬度模型不受交互作用的影响。基于遗传算法进行多目标优化得到的最佳工艺参数如下:转速为207 r/min,进给量为0.34 mm/r,静压力为0.49 MPa,滚压次数为3。在最佳工艺参数下得到试样的最低表面粗糙度为0.34μm、最高硬度为60.5HRC。结论基于响应曲面法的GCr15超声滚压表面性能预测模型准确有效。采用最优工艺参数能够获得最优表面质量。

基于粒子群算法的汽车仪表框架注塑工艺参数优化

以某汽车仪表框架为例,对塑件注塑后的翘曲量进行研究。选取模具温度、熔体温度、冷却时间、保压压力、保压时间和注射时间作为自变量,以翘曲量作为优化对象。通过正交试验得到各个工艺参数范围内翘曲量较小的工艺参数组合,利用BP神经网络建立塑件翘曲量和各工艺参数之间的非线性模型。将BP神经网络模型作为粒子群算法的适应度函数,通过粒子群算法的优化能力对工艺参数进行优化,并得到最小的翘曲量0.9363 mm和最优的工艺参数组合,即模具温度55.813℃,熔体温度259.568℃,冷却时间29.650 s,保压压力85.02 MPa,保压时间29.187 s,注射时间1.23 s。利用Moldflow模流分析软件对最优的工艺参数组合进行翘曲分析,得到翘曲量为0.9489 mm。与初始默认值和正交试验优化的工艺参数结果对比,翘曲量分别降低了64.48%和19.17%,达到优化塑件质量的目的。

玉米薄层变温干燥特性及工艺参数优化研究

为提高玉米的干燥品质,降低干燥能耗,在前人研究谷物变温干燥基础上,探究变温干燥工艺对玉米干燥特性及品质的影响。分析初始干燥温度(45~70℃),转换温度含水率(18%~26%)、升温幅度(5~25℃)、缓苏比(1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1)等实验因素对玉米干燥速率及外观品质(裂纹率增值、色差)的影响规律;采取多元二次回归正交旋转组合实验方法,以初始干燥温度、转换温度含水率、升温幅度及缓苏比为实验因素,裂纹率增值和色差值为目标响应值,通过建立回归模型和响应面图,分析玉米变温干燥特性并阐明产生的原因。通过单因素分析,结果表明:初始干燥温度为45~55℃、转换温度含水率为20%~24%、升温幅度为5~15℃、缓苏比为2∶1~4∶1条件下可获得较好的干燥品质;变温干燥的最佳工艺参数为初始温度为50.59℃、转换温度含水率为21.56%、升温幅度为5℃、缓苏比为3.8∶1.0,干燥后的玉米裂纹率增值为10.00%、色差值为2.056,实验值与预测值之间的相对误差为4.25%。

基于神经网络与NSGA- Ⅱ算法的钢轨闪光焊工艺参数优化

高压阶段是钢轨闪光焊接过程中快速加热并建立起较宽温度场的关键阶段,其工艺参数与焊接加热效率之间是复杂的非线性关系,传统工艺调试方法难以获得最优的高效加热工艺。通过正交试验和极差分析研究高压阶段工艺参数对加热效率的影响规律;分别利用BP神经网络、遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)、粒子群算法优化的BP神经网络(PSO-BP)及RBF神经网络建立热输入与热效率的预测模型,预测结果表明RBF模型的预测精度最高;结合NSGA-Ⅱ算法的多目标寻优能力,以RBF模型作为工艺优化过程中的函数关系,对四个工艺参数进行优化,验证试验结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接时,有效热输入增加22.778%,900℃以上的高温区温度场宽度增加27.48%,有利于钢轨闪光焊的快速高效加热和获得更好的温度场分布,证明本文工艺参数优化方法的有效性。

齿环热精锻成形工艺参数优化及组合模具设计

针对某齿环热精锻成形材料利用率低、模具寿命短的问题,构建了齿环热精锻成形有限元模型,分析了齿环热精锻成形过程中金属塑性流动规律及各物理量的变化情况。其次,以避免齿环成形缺陷、提高材料利用率和降低最大成形载荷为目标,采用响应面法和灰狼优化算法优化了齿环的坯料尺寸、始锻温度和成形速度,并通过数值模拟仿真和工艺实验进行了验证。最后,设计了齿环热精锻成形组合凹模结构,通过数值模拟优化了组合凹模的过盈量,模具危险区域的最大主应力值降至945 MPa,改善了模具应力集中现象,有效避免了模具的早期失效。

面齿轮飞秒激光精修工艺参数优化实验研究

飞秒激光精修面齿轮材料18 Cr2Ni4WA的烧蚀区域表面形貌与激光工艺参数直接相关。为了获得更好的烧蚀区域表面形貌,设计三因素三水平的正交试验,并通过信噪比分析激光重复频率、能量密度和扫描速度对烧蚀区域深度和表面粗糙度的影响,获得了单一响应目标最佳时的工艺参数组合。结合灰色关联法综合优化两个响应目标,得到最优的工艺参数组合为重复频率200 kHz,能量密度3.5 J/cm^(2),扫描速度110 mm/s。通过最优工艺参数验证试验,发现优化后的表面形貌综合质量更佳,证明了灰色关联法多响应目标优化的可靠性,为改善飞秒激光精微加工面齿轮材料表面形貌质量提供了一种有效方法。

GX4CrNi13-4马氏体不锈钢激光熔覆工艺参数优化和仿真模拟

为提升激光熔覆质量,建立以激光功率、扫描速度及送粉量为主要工艺参数的有限元分析过程,减少熔覆工艺参数优化的研发周期和经济成本。通过温度场和应力场模拟GX4CrNi13-4马氏体不锈钢激光熔覆数据对照实验结果的方法,验证不同参数下的成形质量,优化激光熔覆工艺参数。结果表明:为避免基体熔穿和高质量致密度,激光功率的调整范围应控制在1800~2000 W之间;增加送粉量可以有效降低温度和残余应力。3个工艺参数中激光功率是主要调控参数,对熔覆质量影响最大。综合致密度分析和显微硬度测试评估不同参数下样品的熔覆质量和残余应力分布,发现最佳工艺参数组合为激光功率1800 W、扫描速度10 mm/s以及送粉量10 g/min。实验结果与应力场模拟的趋势一致,进一步验证模拟数据的准确性。