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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
热重分析仪
热重分析法(TG、TGA)是在升温、恒温或降温过程中,观察样品的质量随温度或时间的变化,目的是研究材料的热稳定性和组份。广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控。
上海和晟仪器科技有限公司 2025-05-06
同步热分析仪
同步热分析将热重分析 TG 与差热分析 DTA 或差示扫描量热 DSC 结合为一体,在同一次测量中利用同一样品可同步得到热重与差热信息。
上海和晟仪器科技有限公司 2025-05-06
一种用于金属结构件下料与加工排产集成优化方法
本发明公开一种用于金属结构件的排料与排产集成优化方法, 包括:(1)从零件库中选取一组待下料零件并提取零件相关信息(2)从板 材库中选择可以用于该零件排料的板材(3)利用排料算法对零件放置在可用板材上进行排料,得到多种排料方案;(4)利用蚁群算法选择一种 排料方案;(5)利用递阶遗传算法求解得到一组零件加工顺序和机器选 择方案;(6)综合评价该排料方案及零件加工顺序和机器选择方案;(7) 循环执行步骤(4)和步骤(5),并利用上述目标值修正蚁群算法和递阶遗 传算法参数继续优化,直至获得最优
华中科技大学 2021-04-14
虚拟化环境下基于群调度的同步优化调度系统和调度方法
本发明公开了一种虚拟化环境下基于群调度的同步优化调度系 统,包括 VCPU 初始映射模块、Credit 分发模块、VCPU 调度模块、 Credit 消耗模块、以及 Credit 历史统计模块。VCPU 初始映射模块负责 将 VCPU 映射到 PCPU 的运行队列。Credit 分发模块根据权重将 S 个 时间片分发个各个 VM 的个 VCPU。VCPU 调度模块负责在每个时间 片将某个 VCPU 调度到当前 PCPU 运行,它根
华中科技大学 2021-04-14
基于可达性和可达强度的公交线路网络优化方法
本发明公开了一种基于可达性和可达强度的公交线路网络优化方法;其包括以下步骤:获取公交线路网络优化基础数据并将该公交线路网络作为初始公交线路网络,计算初始公交线路网络目标函数值,利用遗传算法计算得到最优公交线路网络。本发明可以在满足原有的出行需求服务基础上提高线网可达性,实现可达强度与出行强度匹配最大化,使公交运营成本最小化,节约公交资源。
西南交通大学 2016-10-14
一种机器人变栅格地图路径规划优化方法和系统
本发明公开了一种机器人变栅格地图路径规划优化方法和系统,其中方法的实现包括:利用原始栅格地图,规划机器人初始位置到目标点的全局路径;当机器人在全局路径行进时获取机器人与障碍物之间的实时障碍距离,以及机器人与目标点之间的实时目标距离,然后利用实时障碍距离和实时目标距离中的最小值得到实时栅格尺寸;利用实时栅格尺寸更新原始栅格地图,得到实时栅格地图,机器人在实时栅格地图中前进,直至到达目标点。本发明机器人在实时栅格地图
华中科技大学 2021-04-14
含通道的仿生结构及其电磁力训练装置和方法
一种含通道的仿生结构及其电磁力训练装置和方法,属于生物组织工程机生物医疗器械领域。本发明使用电磁场力训练装置在体外训练含通道的、多功能和多系统的三维仿生结构。该通道在结构主体上呈两端通孔、两端盲孔或一端盲孔一端通孔状态,通道之间相交、平行、共线或异面。本发明将仿生结构在电场、磁场或复合电磁场中训练或脉动培养,使细胞在微流体通道中逐层定向排布。该结构至少含一种细胞;通道外壁、内壁或通道孔内至少分布有一种细胞。所述仿生结构主体为细胞和天然高分子水凝胶的混合物。所述多通可具备循环、神经和免疫功能。
清华大学 2021-04-10
电脉冲对亚微米晶材料结构和性能的影响
电脉冲可以显著改变材料微观结构演化路径和扩展材料微观结构的特征参数范围;为材料加工和新材料的制备提供了新的广阔空间。电脉冲退火快速强化亚微米纯铝,短时间电脉冲退火降低拉错密度且不引起晶粒尺寸增大,液氮下电脉冲处理可以析出致密的纳米析出相,提升材料性能。
上海交通大学 2023-05-09
基于虚拟样机的汽车分析和试验仿真系统研究
1.开发了具有自主知识产权的虚拟样车建立的平台 根据多体系统动力学的有关原理和方法,开发了具有自主知识产权的虚拟样车建立 与虚拟试验的平台,并可与其它大型软件平台无缝连接。2.虚拟样车的建立 利用自主开发的虚拟样车建立的平台,建立了上汽集团自主品牌汽车 MPV 的虚拟样 车,并进行了各种动力学性能的实验。3.仿真分析与虚拟试验结果的验证 利用该项目的仿真和虚拟试验结果(下图为在英国 MIRA 公司的实验),给出了与 英国 MIRA 公司很相近的结果与结论,同时优化的结果也得到了其实验的验证,此外提 出了比 MIRA 更全面又详尽的改进方案。 
同济大学 2021-04-13
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