[發(fā)明專利]高壓磨料水射流加工裝備工藝參數(shù)優(yōu)化方法與系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810654730.1
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108846219A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巫世晶;何賓杰;黃諾帝
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F21/31;G06F17/30;B24C7/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;李丹

本發(fā)明公開了一種高壓磨料水射流加工裝備工藝參數(shù)優(yōu)化方法與系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：試驗方案生成與回歸模型獲取模塊、參數(shù)優(yōu)化模塊和數(shù)據(jù)庫；所述試驗方案生成與回歸模型獲取模塊包括試驗方案生成單元、數(shù)據(jù)處理單元和回歸模型獲取單元；參數(shù)優(yōu)化模塊，用于根據(jù)接收的用戶設(shè)定的設(shè)備參數(shù)、材料參數(shù)以及磨料參數(shù)在數(shù)據(jù)庫中搜尋符合設(shè)定參數(shù)的試驗數(shù)據(jù)以及建立的多元非線性回歸模型；然后根據(jù)用戶設(shè)定的表面粗糙度期望值，調(diào)用參數(shù)優(yōu)化算法，獲得參數(shù)優(yōu)化方案，得到優(yōu)化的參數(shù)值；數(shù)據(jù)庫，用于存儲試驗方案、多元非線性回歸分析模型、設(shè)備參數(shù)、材料參數(shù)、磨料參數(shù)和優(yōu)化方案。本發(fā)明能針對磨料水射流技術(shù)中的各工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到降低表面粗糙度，提高表面質(zhì)量的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磨料加工技術(shù)，尤其涉及一種高壓磨料水射流加工裝備工藝參數(shù)優(yōu)化方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

磨料水射流加工技術(shù)(AWJ)是利用高速的水-磨料混合物對材料進(jìn)行切割加工的一種新型的冷態(tài)高能束綠色加工技術(shù)，是當(dāng)今制造技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域。與傳統(tǒng)加工技術(shù)和激光切割等技術(shù)相比，該技術(shù)具有高能、冷態(tài)、點(diǎn)割的特點(diǎn)。它對被切割材料沒有選擇性，切割時不易產(chǎn)生分層、無熱聚集、無熱影響區(qū)、無粉塵、煙塵污染等，對難加工材料如陶瓷、石材、不銹鋼、玻璃、鈦合金等具有顯著的優(yōu)勢。

磨料水射流加工技術(shù)作為近年來發(fā)展起來的一種新型加工技術(shù)，國內(nèi)對其展開了多項研究。之前影響磨料水射流加工技術(shù)進(jìn)行大范圍推廣的主要問題是磨料水射流加工裝備切割能力不足，結(jié)構(gòu)件易磨損和加工精度低下等。隨著加工裝備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和結(jié)構(gòu)件材料的調(diào)整，前兩個問題已被解決，但加工精度卻始終沒有顯著提高，其中表面粗糙度影響尤為巨大。究其原因，主要是因為水射流加工不同于傳統(tǒng)的加工方式，刀具與傳統(tǒng)刀具不同，可變性大、可控性低。為此，就需要對磨料水設(shè)射流加工裝備切割材料的過程進(jìn)行探究，通過優(yōu)化磨料水射流工藝參數(shù)來降低表面粗糙度，提高表面質(zhì)量。

目前，國內(nèi)針對磨料水射流加工裝備切割材料的工藝進(jìn)行的大量研究主要集中在單個工藝參數(shù)對加工指標(biāo)的影響和構(gòu)建工藝參數(shù)與加工指標(biāo)的回歸分析兩個方面。例如，趙德安等人認(rèn)為水射流切割速度是影響切割質(zhì)量的重要因素并進(jìn)行了試驗探究，楊林等人則用回歸分析的方法建立了切割面關(guān)于工藝參數(shù)的半經(jīng)驗?zāi)Ｐ团c與理論模型進(jìn)行比較。但是國內(nèi)卻缺乏依據(jù)經(jīng)驗回歸模型對磨料水射流工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的方案。

此外，由于影響磨料水射流加工質(zhì)量的因素眾多，包括水射流壓力、靶距、切割速度以及磨料流量等等。在進(jìn)行試驗探究時，用戶需要在試驗設(shè)計以及最終的試驗數(shù)據(jù)處理上花費(fèi)大量精力。雖然流行的SPSS、SAS等軟件能夠進(jìn)行試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析，但為了參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)的便捷性和連貫性，研制一款能夠同時進(jìn)行試驗探究和后續(xù)數(shù)據(jù)處理的工藝參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種高壓磨料水射流加工裝備工藝參數(shù)優(yōu)化方法與系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高壓磨料水射流加工裝備工藝參數(shù)優(yōu)化方法，包括以下步驟：

1)試驗方案生成與回歸模型獲取；

1.1)根據(jù)磨料水射流加工機(jī)床性能參數(shù)和碳纖維復(fù)合材料性能參數(shù)，確定(待優(yōu)化的)各工藝參數(shù)及其取值范圍；

1.2)根據(jù)各工藝參數(shù)及其取值范圍生成因數(shù)水平表，然后接受用戶選定的試驗指標(biāo)數(shù)目和每個試驗指標(biāo)的名稱，根據(jù)用戶輸入的信息進(jìn)行正交試驗設(shè)計并生成正交試驗表格；各工藝參數(shù)及其取值范圍與正交試驗表對應(yīng)共同構(gòu)成完整的試驗方案；

1.2)數(shù)據(jù)處理：對用戶輸入的執(zhí)行正交試驗方案后的試驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行極差分析，得到各工藝參數(shù)的極差；然后對極差分析的結(jié)果進(jìn)行方差分析，判斷各工藝參數(shù)對試驗指標(biāo)影響的顯著程度；