基于人工神经网络的磨料水射流切割模型研究.pdf

西华大学
硕士学位论文
基于人工神经网络的磨料水射流切割模型研究
姓名:汤积仁
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:雷玉勇
20100501
摘要磨料水射流技术以其独特的“冷、软庸ぬ匦裕挥τ糜谠嚼丛蕉嗟募庸ち煊颍成为近年来发展最快的特种加工技术之一。磨料水射流切割模型的研究是当前磨料水射流技术研究的重点课题之一,对实现磨料水射流精密加工具有重大意义。本文通过对当前国内外磨料水射流切割模型的研究现状分析,提出了利用神经网络技术建立磨料水射流切割模型的研究课题。论文对磨料水射流的主要特性、切割系统、切割原理及切割性能影响因素进行了详细的理论研究。研究表明,磨料水射流的切割质量与切割参数间具有高度的非线性,很难采用传统的数学方法建立完整的切割模型。论文在对磨料水射流切割规律、神经网络建模技术进行理论研究的基础上,将磨料水射流切割技术与神经网络技术相融合,对神经网络拓扑结构、网络训练算法进行设计,在环境下建立了基于人工神经网络的磨料水射流切割模型。采用正交实验方法,在途苣チ纤淞髑懈罨希有机玻璃进行了切割实验。并将实验获取的能够反映磨料水射流切割规律的组代表性数据用于网络模型的训练和性能检测。结果表明,该网络模型具有很好的拟合能力与泛化能力,能够用于磨料水射流切割速度的预测。论文将神经网络技术、计算技术和软件开发技术相结合,利用接口技术实现与语言的通信,开发出了能够实现与现有磨料水射流切割机床的数控系统完美集成的基于人工神经网络的磨料水射流切割速度预测单元。预测结果表明,该预测单元能够在非环境下实现对切割速度的快速、准确预测,为实现磨料水射流的精密加工和智能控制奠定了基础。通过磨料水射流切割实验研究,对基于人工神经网络的磨料水射流切割模型进行了验证。研究表明,基于人工神经网络的磨料水射流切割模型具有预测快速、准确,操作方便、直观,应用范围广泛的特点,是一种可靠的磨料水射流切割模型,因此具有较高的实用价值和应用前景。关键词:磨料水射流;切割模型;入工神经网络;;歪华大学硕士学位论文
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绪论加工和水射流加工为代表的特种加工技术越来越得到人们的青睐,伴随其不断的发展被磨料水射流切割技术概述世纪中叶以来,随着科学技术的迅猛发展,以激光束加工、电子束加工、离子束广泛地应用在各个不同的行业。在这些特种加工方法中,水射流加工以其特有的冷态加工工艺特点,在航空、航天、军工、汽车、建材、石油、化工、煤炭、机械、冶金及医学等多个行业中被广泛应用。近年来,高压水射流得到了空前的发展,大大促进了水射流技术的发展应用,尤其是年代以来,磨料水射流的问世,更以其简单的系统、低廉的成本、较高的切割效率的优越性,在很短的时间内,便在清洗、除锈、切割和破碎作业中得到了广泛的应用。水射流是能量转变与应用最简单的一种形式。甋教授在其著作【恳皇橹懈隽怂淞鞯钠鹪矗喝嗣谴映て诘拇笥曛蟹⑾郑雨水的流动可以移动泥沙,长时间的雨水冲刷可以侵蚀坚硬的石头,就算是涓涓溪流也能带走沙土,全世界的河流的变化彰显了水的强大搬运能力,进而人们从中发现了水射流三方面的用途,即破碎、聚集和切除材料。通常,动力驱动泵通过对水完成一个吸、排过程,将一定量的水泵送到高压管路,使其以一定能量到达喷嘴,而喷嘴的内径比高压管路直径小得多,因此到达喷嘴的一定量的水就被加速,形成水射流,喷出的射流打击在靶件表面即实现射流作业。回顾水射流技术的发展概况,大体上可分为四个阶段【俊5谝唤锥问兰代初期的探索实验阶段,主要为低压水射流采矿;第二阶段是年代初至年代初的基础设备研制和攻关阶段,主要研制高压泵、增压器和高压管件及推广高压水射流清洗技术:第三阶段是年代初至年代初的工业实验及工业应用阶段,主要特点是大量的高压水射流采煤机、切割机、清洗机相继问世并进行了工业实验,其应用领域也由采矿发展到其他领域;第四阶段是年代以来的高压水射流迅速发展阶段,主要特点是对高压水射流的研究进一步深化,磨料射流、空化射流和自激振荡射流等新型射流发展迅速。如上所述,磨料水射流珹甏诖克淞骷庸さ幕上迅速发展起来的一种新的射流加工技术。它是磨料与高压高速流动的水互相混合而形成的液固两相介质射流俊K那邢髯饔弥饕S赡チ侠赐瓿桑チ暇筛咚倭鞫母哐西华大学硕士学位论文
水的加速,形成磨料射流,以极高的速度经磨料喷嘴喷出,冲击工件,产生冲蚀、剪切,达到去除材料的效果。.チ纤淞髑懈畹奶氐磨料水射流切割具有以下特点【拍】:磨料水射流切割加工与普通机械加工和其它特种加工相比,具有如下优点:ㄒ焕淝懈罴庸すぞ磨料水射流工作时水具有冷却、灭尘、润滑等作用,被切割材料的温升很小,温度在以内,不产生热变形和热影响区