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基于零件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
维意真空多靶高真空磁控溅射镀膜机支持定制
MS-450高真空多靶磁控溅射镀膜机 真空腔室:直径450✕H400mm,1Cr18Ni9Ti优质不锈钢材质,氩弧焊接,前开门结构; 真空系统:机械泵+分子泵(进口和国产可选); 极限真空:优于5✕10-5Pa(经烘烤除气后); 真空抽速:大气~8✕10-4Pa≤30min; 升降基片台:2~6英寸基片台,靶基距60~120mm连续在线自动可调,旋转0~20r/min可调,可加热至500℃(可选水冷功能),可选配偏压清洗功能; 磁控靶:直径3英寸2~4只(可升级成直径4英寸靶2~3只),兼容直流和射频,可以溅射磁性材料的靶材; 溅射电源:直流脉冲溅射电源、全自动匹配的射频溅射电源可任选; 质量流量计:2~3路工艺气体,可根据工艺要求增加; 膜厚监控仪:可选配国产或进口单水冷探头膜厚仪; 控制方式:PLC+触摸屏控制系统,具备漏气自检与提示、通讯故障,实现一键抽停真空。
北京维意真空技术应用有限责任公司 2025-04-25
液性塑料数控综合对刀装置
本发明公布一种用在数控镗铣类机床上的液性塑料数控综合对刀装置,属于数控机床技术领域。包括开有一轴向通孔的外套;在所述外套轴向通孔内从上至下依次配合安装有调节螺钉、加力轴、液性塑料和对刀轴;本发明利用液性塑料压力作用下保证四个相差900的放置在外套径向通孔中的径向滑柱的外端圆柱面处于同轴线的位置,使径向滑柱处于对刀位置;利用液性塑料压力作用下对刀轴的台肩与端盖表面紧密接触,使对刀轴处于对刀位置。本发明有益效果是:一次装夹就能完成工件坐标系的建立,与数控机床坐标位置显示配合也可以完成对工件内外轮廓和深度方向尺寸测量,使用方便,对刀时间短,效率高,而且不受工件上Z坐标轴对刀位置面积大小的限制
江苏师范大学 2021-04-11
WXH-36斜床身数控车床
斜床身数控车床是国际机床制造业近年来推出的一种新颖卧式数控车床,由于斜床身结构车床具有刚度高、抗震性好、排屑流畅、造型美观等优点,已成为国内外专业车床制造厂首选的数控车床机型。 我校开发的WXH型斜床身数控车床具有长、短两个系列,加工直径为φ320mm、φ360 mm、φ400mm三种规格,可模块化组合成六套数控车床新产品。尾座有手动夹紧和自动夹紧两种模块,尾座与导轨之间的夹紧完全由蝶形弹簧产生的机械力来实现,不受断电、断油的影响,尾轴又有空心和实心两种结构,空心尾轴本身配套有转轴系统,能承受高的工件转速;实心尾轴本身不转,是一种常规顶尖孔尾轴形式,上述尾座模块不同的组合,用户可有4种配置选择。 机床的设计采用国产优质机床功能部件,大大提高了国产化率和产品的性价比。
上海理工大学 2021-04-11
数控刀架切削过载保护装置
本发明公开了了一种数控刀架切削过载保护装置,该保护装置包括主动侧轴套,钢球,复位轴套,圆柱挡块,左侧推板,长弹簧,短弹簧,长弹簧套筒,短弹簧套筒,右侧推板,从动侧轴套,调节轴套;其中,从动侧轴套一侧与主动侧轴套相连,另一侧与调节轴套相连;复位轴套位于从动侧轴套外侧;主动侧轴套的端面上有凹槽,从动侧轴套上有第一钢球孔,钢球置于第一钢球孔内,当需要传递扭矩时,钢球被弹簧压入主动侧轴套的凹槽上。本发明采用机械式的过载保护机构简化了故障的排除过程。通过由弹簧及推板组成的临界力调节机构,既可以改变临界力大小,也可以确保某一阈值下该过载临界力可调机构装置的可靠实用特性。
东南大学 2021-04-11
“X-Cut”数控切削参数优化系统
“X-Cut”是北京航空航天大学高效数控加工技术研究应用中心自主研究开发的系列化数控切削参数优化系统,其核心软硬件系统包括:SimuCut、DynaCut、OptiCut和DataCut。X-Cut”已形成应用实施操作规范和应用指导,建立了技术培训及技术服务体系,并在国防科技工业“千台数控机床增效工程”的100余家企业成功应用,取得显著增效成果。 该系统在考虑机床、刀具的动态特性和工件材料切削特性基础上,通过对数控铣削加工过程的切削力学、动力学等仿真,并根据给定的机床、刀具和工艺约束条件,提供铣削过程“仿真-优化-数据库-数据手册”使能技术解决方案,适用于100多种材料牌号的高速、中低速铣削加工参数的优化。提高材料去除率(MRR)指标20〜50%;提高主轴功率利用率20~50%。已获得多项国家发明专利或软件著作权,获得国防科学技术奖二等奖和全国发明展览会金奖。
北京航空航天大学 2021-04-13
高精度光纤数控连续测斜仪
本测斜仪以国内自主研发的光纤陀螺为关键器件,首次实现了现场测试,填补国内石油测井行业高精度连续测斜仪器空白;解决了光纤陀螺无法在井下200℃高温情况下长期稳定工作的技术难题,使新一代惯性传感器-光纤陀螺在油气井井眼轨迹测量工程中得以应用;提出了光纤陀螺捷联惯性测量系统与测井缆长/磁通门/零速信息等多信息源组合测量方案,有效提高光纤惯性测斜仪的测量精度;提高了测量的可靠性。 本测斜艺可用于测量裸眼井、定向井、水平井等井眼轨迹的方位及倾斜,可广泛应用于石油、地矿领域,并对这两个领域测量水平和提高产量有重要作用,应用前景广阔。 本测斜仪在2006年9月在华北油田进行了仪器地面测试,结果已基本满足石油测井精度要求。 主要性能指标:1. 仪器测量范围:方位角0°~360°;2. 倾斜角:0°~180°;3. 仪器测量精度:方位角±1°;4. 倾斜角:±0.1°;5. 使用环境温度:最高200℃,连续工作4小时。
北京航空航天大学 2021-04-13
全数控螺旋锥齿轮磨齿机
1、市场需求及背景1.1 螺伞是用于汽车上的关键部件,目前主机厂对产品质量,特别是噪声的限制日益提高,为了减少噪声,磨齿的要求很迫切; 1.2 齿轮附加值的提高:目前市场上进入主机厂的正品和因不满足主机厂要求而流入配件市场的螺伞价格约为1:2,而正品和配件的所有工序和材料消耗完全一致,因此生产厂迫切需要提高产品质量以使其产品能进入主机厂,否则如果
西安交通大学 2021-01-12
数控式风力发电控制器
成果简介数控式风力发电控制器是与风机配套使用的自然能源发电设备。 数控式风力发电控制器与风机配套后主要应用于风力发电的城市道路照明、 小区照明等供电系统; 还可以为脱离电网的渔船、 轮船等供电; 为远离电网的乡村、 蒙古包、 海岛、 哨所等供电。 本项目由于使用了单片机技术, 因此具有结构简单、 控制容易、可靠性高、 体积小、 价格低等优点。成熟程度和所需建设条件数控式风力发电控制器已经产品化, 并销到全国各地, 主要用于风力发电的道路照明系统。 随着新能源
安徽工业大学 2021-04-14
管材数控内高压成形液压机
管材数控内高压成形液压机是研发研发的一款具有自主知识产权的新型管材液压成形设备。在其上可实现金属管材的液压成形,制件精度高,重量轻,刚性好,广泛应用于汽车、航空、航天、五金等结构件的工业领域。 本研究所可以根据用户需要进行新产品的研制和开发。
上海理工大学 2021-04-13
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