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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
一种套筒类零件内表面微凸起的电解加工方法
(专利号:ZL 201310414136.2) 简介:本发明提供了一种套筒类零件内表面微凸起电解加工方法,属于电解加工领域。该方法利用微小群孔结构的弹性绝缘薄板,其面向零件一面进行导电化处理,并将其导电层与弹性绝缘薄板组成工具阴极,套筒类零件作为工件阳极,阴、阳极之间充满电解液,阳、阴极分别与电源的正、负极连接,进行电解加工,在套筒类零件内表面制造出微凸起结构。采用本发明的电解加工方法,能够在套筒类零件的内表面形成微
安徽工业大学 2021-01-12
一种圆柱形零件翻转的自动上下料装置
本实用新型公开了一种圆柱形零件翻转的自动上下料装置。零件储料箱内装有零件,零件储料箱底面为带有倾角的斜面,零件储料箱底端设有出料口,出料口连接出料槽,出料槽出口处安装有选料轮,选料轮周面沿圆周等间距开有四个凹槽,选料轮旋转出口的一侧下方设有用于承接零件的倾斜的滑槽,滑槽与提升机构衔接,提升机构的出口处下方设有竖直导向管,竖直导向管的出料口下方为零件操作台。本实用新型仅依靠一个电机带动的选料轮即可实现对圆柱形零件的周期性取料,利用重力滑落实现零件翻转上料,并能保证零件出料方向的一致性,简便节能,自动化程度高,且具有较高的可靠性。
浙江大学 2021-04-13
叶片光学智能检测装置及软件系统
由于航空发动机和燃气轮机叶片型面是空间异型曲面,因而其设计、制造及维修都面临巨大挑战。为了在设计加工层面提高叶片加工质量,同时在修复层面提高叶片使用寿命,开展叶片高效高精测量研究至关重要。 本项目面向叶片制造研发了一套基于四轴运动平台与线激光扫描相结合的叶片型面检测装置,并开发了集运动控制、数据采集与处理、精度评估等多功能于一体的软件系统,可实现多类型叶片的二维截面高精度测量与三维型面自动化高效重构,有效克服因叶片复杂结构特征带来的扫描数据密度差异性大、重叠区不足等因素对重构精度的影响。本项目面向叶片3D打印修复,研发了一套高效高精度的叶片检测方法与集成系统,可实现批量化叶片截面轮廓位姿及其轮廓的自动化测量、数据重构和叶片配准,为叶片修复工艺流程中的3D打印和后续机加工等工艺环节提供关键的数字化测量、加工工艺数据,有效提升修复精度与效率,并降低成本。 本项目的开发成果可应用于航空发动机、燃气轮机等叶片制造、修复全生命周期的测评、重构、反求等场景,市场规模大。 图 面向叶片3D打印修复的检测方法与集成系统硬件平台
四川大学 2025-02-11
海嘉船舶综合信息系统
海嘉船舶综合信息系统(简称“海嘉PMS管理系统”)是由厦门大学科考船运行管理中心自主开发并获得中国船级社(CCS)型式认可证书的船舶综合信息系统。该系统针对国内船舶管理高校、公司的船舶管理特点,坚持“以人为本”的管理理念,全方位覆盖船舶管理各项业务。系统构建的数字化安全管理体系平台可有效协助船东和船舶管理单位进行船舶管理;通过数字化维修保养体系使得船舶主管机构的监督检查效率和质量更高;PMS型式认可证书是货方指定的第三方评审(如RightShip检查)机构对船舶运营提出检查清单并进行评分时必须查看的一项证书。 PMS型式认可证书 核心功能
厦门大学 2025-02-07
海嘉船舶数据传输系统
海嘉船舶数据传输系统采用先进的通信技术与数据处理手段,系统利用高带宽卫星通信和5G网络,提供了更快速、可靠的数据传输通道。其整合物联网技术,能够从多种传感器源头实时获取船舶多维数据。创新的数据压缩和加密算法确保了数据传输的高效率和安全性。同时,系统对海上数据流量进行智能化管理,提升了传输的稳定性。
厦门大学 2025-02-07
海嘉船舶数据采集与分发系统
海嘉船舶数据采集与分发系统创新性突出,采用先进的传感器技术,实现多源数据的高效采集。系统在通信方面采用了独特的混合通信方案,融合卫星通信、物联网技术,确保了信息的高速传输和覆盖范围。创新的数据处理算法实现了实时数据分析和异常检测,提高了系统的智能化水平。
厦门大学 2025-02-07
挠曲面太阳能聚光系统
东南大学 2025-02-08
锂电池管理系统AI算法研究
本项目聚焦于锂电池管理系统在智能化监测与预测中的关键痛点,尤其拟面向电池容量衰减预测、SOC/SOH估计不准、电池剩余时间不准确、MAP/SOP估算等方面。通过引入人工智能算法,构建融合机器学习与深度学习的电池状态预测模型,拟实现高精度SOC(荷电状态)与SOH(健康状态)估计的优化,提升电池管理系统的智能水平与安全性。 解决方案方面,项目基于实地检测磷酸铁锂电池充放电数据构建训练集,采用轻量级线性回归模型及改进型人工神经网络进行建模优化,并结合特征工程技术提高预测精度。同时,设计适用于边缘计算的部署方案,使模型可在BMS嵌入式硬件平台实时运行,降低对计算资源的依赖。 在竞争优势方面,项目成果具备算法轻量化、部署便捷、预测准确度高、兼容性强等特点,特别适用于电力储能、电动汽车等对安全性和可靠性要求高的场景。相比传统BMS方案,该AI算法可显著提升电池使用效率与寿命,精准估算SOC/SOH,降低维护成本。 目前项目成果已在合作企业内部储能设备中开展应用测试,初步反馈表明荷电状态预测准确度提升40%左右,电池健康度准确度提升40%左右,系统响应及时,具备较高实用性和推广价值。专家评审一致认为,该项目在智能电池管理系统方向具有较强的创新性和实际应用前景。
西南大学 2025-05-12
一种具有辅助充种作用种盘的气吸式高速精量排种器
本发明公开了一种具有辅助充种作用种盘的气吸式高速精量排种器。该排种器包括前壳体、清种机构、种盘、卸种机构、传动机构以及后壳体。本发明种盘型孔周边具有凸台,一方面能够促使种群扰动,另一方面能够起到托种的作用,能够有效减少吸种风压和提高作业速度;清种过程采用清种毛刷和清种机构相结合的清种方式,能够有效清除多余的种子;卸种过程采用卸种轮与种盘后盘面矩形凹槽相配合的顶出卸种方式,保证了投种的均匀性;同时,排种器外壳采用卡簧快拆式结构,便于拆装更换。本发明结构紧凑合理、工作速度高、稳定可靠、对风压需求低。
中国农业大学 2021-04-11
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