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批量加工数据分析的加工工艺与流程优化技术
本成果提出了基于零件批量加工数据分析的加工工艺与流程优化,主要包括零件加工过程的工艺数据挖掘与机器学习算法、基于数据和机理模型相结合的零件加工精度预测、基于机器学习的零件加工工艺优化与决策、基于数据驱动的零件批量加工工艺优化方法验证这四方面。以下是各方面具体对应内容: 1)零件加工过程的工艺数据挖掘与机器学习算法:在数据挖掘与机器学习算法方面,搭建了轴类零件全流程加工工况数据实时采集硬件平台,实现对加工力、加工振动、主轴电流等工况数据的实时在线获取。 2)基于数据和机理模型相结合的零件加工精度预测:在航空薄壁件加工精度预测方面,对复杂曲面加工过程混合建模与全流程加工精度预测等理论开展了深入研究工作;建立了零件单工序/多工序加工精度预测混合驱动模型,实现了加工精度的高效高精预测。 3)基于机器学习的零件加工工艺优化与决策:在轴类零件全流程加工工艺优化与决策方面,围绕隐马尔可夫决策过程、遗传算法等理论开展了理论研究工作,结合轴类零件加工过程开展了优化工作;提出了加工参数自适应调控联合决策方法。 4)基于数据驱动的零件批量加工工艺优化方法验证:构建加工数据库1套,包含机床设备、加工刀具、加工参数、检测数据等四种类型数据。开发全流程加工智能推理软件1套(部署于中航发南方公司柔轴车间),实现航轴全流程质量数据感知与工艺优化,其中全流程误差建模与分析模块实现了端到端的零件加工质量智能推理,可以用于工艺设计与现场预先感知,加工过程工艺数据挖掘模块实现基于批量数据的多工序误差流分析,实现后续工序加工误差推理,加工过程工艺优化与智能决策模块实现了零件多工序加工质量数据推理与给定期望指标下的加工参数优化。 图1 本成果对应功能结构示意图 【技术优势】 围绕航空领域制造的加工质量问题,开展基于制造过程数据的工艺全流程智能决策技术与系统的研发,初步实现工艺与制造过程的智能控制。在数据挖掘与机器学习算法、航空薄壁件加工精度预测、轴类零件全流程加工工艺优化与决策、零件全流程加工质量智能推理与优化、智能加工产线智能决策技术应用与推广等多个方面实现了突破,具有显著的理论价值与应用价值。 规范制定方面,研究了薄壁件加工误差产生的深层机理,构建了批量零件加工过程中误差传递的理论模型,探究了机床、夹具、刀具、加工参数全方位、多层次的因素对于零件加工误差产生的影响规律,提出了零件加工工艺与流程优化策略,形成制定面向航空发动机大长径比轴类零件的决策规范,规定轴类零件全流程加工过程中机床、刀具、装夹、加工参数四个方面的具体要求。通过中国航发南方工业有限公司企业标准体系管理系统制定、修改、审批,形成《航空发动机轴类零件加工工艺优化与决策技术规范Q/2B 1586—2022》。 软件开发方面,将上述理论成果进行高度集成,开发了零件全流程加工智能推理优化软件(MIO软件)。软件集成了四大功能模块,包括加工工艺数据库、全流程误差建模与分析、加工过程工艺数据挖掘、加工工艺优化与智能决策。相关知识与优化规则形成权。全流程加工智能推理优化软件以及知识库软件通过第三方测评,测评机构具备MA与CNAS认证资质,最终形成《零件全流程加工智能推理优化软件第三方测试报告》、《智能加工产线工艺全流程智能决策工艺知识库软件第三方测试报告》。 应用验证方面,结合航空发动机制造具体需求,将相关成果应用到某型号航空发动机轴类零件(动力涡轮传动轴)加工生产中。将零件全流程加工智能推理优化软件部署在航轴加工车间,在验证产品的加工设备上部署了数据采集装置,实时采集加工过程数据,集成企业工艺资源数据库和产品数字化检测系统,获取机床、夹具、刀具、产品质量等信息,构建了加工工艺数据库,开展了航轴加工工艺分析、现场加工质量预先感知、加工工艺与流程优化、现场实际加工验证等工作。通过南方公司现场应用验证,零件次品率平均降低54.53%。(2019年至2020年优化前,次品率为8.38%;2021年6月至2022年5月优化后,次品率为3.81%)。相关应用验证通过了中国航发南方公司的效果认定,并形成用户报告。 【技术指标】 1)采用机理模型/有限元仿真技术获取切削力/热/柔度/加工误差数据集,构建代理模型实现了切削过程的毫秒级预测,切削过程关键物理量的预测时间优于10毫秒。 2)建立了机理模型与小样本工况数据混合驱动的预测模型不确定分析与量化模型,提出了贝叶斯框架下的不确定校准方法,实现了加工误差快速(毫秒级)精准(偏差小于5微米)预测。 3)提出了航轴加工质量状态估计方法,建立了现场多源数据信息串联模型,基于隐马尔科夫的决策模型,实现工序间感知平均误差控制在9.21%内。 4)建立了加工次品率与加工参数约束集间双向映射互通模型,首次提出了基于隐马尔科夫模型与遗传算法的联合决策方法框架,联合决策优化框架保证次品率降低优于50%。
华中科技大学
2023-06-20
灰常好——
零
碳无机涂料
一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 孙文萱 环境工程 2021年 202131043118 张慧敏 国际经济与贸易 2020年 202031100409 张靖宜 国际经济与贸易 2020年 202031100430 马亮 经济学 2020年 202031100251 王冰冰 环境工程 2021年 202131043201 刘思怡 化学工程与工艺 2021年 202131042204 王芊蕙 应用化学 2021年 202131041304 林静媛 广播电视编导 2021年 202131153132 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 张连红 化学化工学院 教授 绿色化工与废弃物资源化 徐余跃 经济管理学院 讲师,团委办公室 四、项目简介 灰常好为一款新型纯无机涂料,本产品采用无机纳米改性硅溶胶技术、独立成膜技术,并将改性粉煤灰作为功能填料加入其中,不仅在防火阻燃、耐擦洗易清洗、抗菌防霉、抗碱抗水特性、抗缩涨剥离、保色性等方面性能优越,同时不含有有机大分子组分,不会释放voc等有毒物质,真正做到了绿色健康环保。
西南石油大学
2023-07-20
惯性导航关键
件
磨削工艺优化与过程监测技术
以惯性导航挠性接头高质量加工为目标,开展磨削机理、工艺优化和加工过程监测方法研究,突破目前挠性接头微细特征磨削加工工序中对复杂微观结构认知的障碍,在磨削力、热载荷作用下充分认知磨削过程中影响表面完整性的重要因素。明确磨削表面完整性关键工艺优化目标,探究各个工艺参数间耦合关系,形成面向表面粗糙度、残余应力和磨削烧伤等表面完整性目标要求的工艺优化准则。研究面向惯性导航关键件磨削加工物理信号与表面完整性关联的磨削特征辨识方法,获取磨削加工质量监测和控制的深层知识,探索基于最优磨削特征融合的质量监测和多目标控制途径,实现惯性导航关键件磨削加工表面完整性的动态、准确和有效的监测。 相关技术指标: (1)加工后挠性接头表面粗糙度达到Ra 0.8 (2)加工后挠性接头近无表面残余应力 (3)挠性接头加工过程中实现砂轮磨损及表面完整性监控 技术创新点: (1)提出了基于磨削过程中物理信号与表面质量高关联度的磨削特征辨识方法 (2)揭示了挠性接头磨削加工工艺参数与力热载荷对于磨削表面质量的影响规律,并提出了高表面完整性加工的工艺准则 (3)提出了基于高关联度磨削特征融合的砂轮磨损及表面质量监控方法
上海理工大学
2023-08-08
哈工程14
件
育人成果亮相“高博会”!
日前,由中国高等教育学会主办全国高等教育领域内规模最大影响力最广泛的综合性品牌博览会第61届中国高等教育博览会(以下简称高博会)在福州举行,哈工程面向数智赋能海洋新质生产力的14件科教产教融合育人成果惊艳亮相。
哈尔滨工程大学
2024-04-23
面向大型
复杂
曲面的移动机器人智能磨抛技术
成果简介 成果包括:自主导航与控制技术、在线轨迹规划技术、打磨力柔性控制技术及打磨缺陷在线自动检测技术。实现了AGV全自动导航控制及在线规划机器人打磨轨迹,采用力控算法和姿态适应算法保证打磨力可控及曲面适应性。 成果开发了智能磨抛系统,集成了移动机器人运控与SLAM技术、多传感器融合的大型复杂曲面识别与磨抛路径规划技术、机械臂与打磨头融合的打磨力控技术及磨抛质量自动视觉检测技术。可实现复杂曲面零件的遥控操作及自动磨抛,改善人工打磨的工艺环境,保证打磨质量。 成果展示
中南大学
2023-07-14
研究揭示双加氧酶的低
复杂
度结构域调控DNA氧化去甲基化
该研究揭示了Tet双加氧酶催化活性中心的一个低复杂度结构域(Low complexity domain,LCD)介导该家族蛋白的酶活负调控,阐述了LCD保护卵母细胞甲基化组免受过度氧化的重要作用,显示DNA甲基化谱式的正常建立对于哺乳动物发育至关重要。
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心
2024-01-08
教育部:大力推动基础研究和原始创新,对科技造假和学术不端“
零
容忍”
7月12日,全国高校科技创新大会在北京召开。
央视新闻
2023-07-16
国家知识产权局:上半年我国发明专利有效量达456.8万
件
,同比增长16.9%
国新办举行2023年上半年知识产权工作新闻发布会
国新网
2023-07-19
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