压力矫直行程模型及误差补偿算法研究

【摘要】：直线条材类零件广泛应用于机械行业,如:半轴、传动轴、曲轴、罗拉、直线导轨等。此类零件在加工制造过程中非常重要的一道工序是热处理,但热处理会产生不均匀的内应力使工件发生弯曲变形,此外由于运输和使用过程中的外力作用也会使零件发生弯曲变形,为了满足零件的设计公差要求,矫直加工成为一道必要的工序。最常用的矫直方法是压力矫直法,压力矫直加工的精度主要取决于矫直行程模型的精确程度。本文主要研究压力矫直行程建模方法及矫直行程误差的补偿算法,首先采用多种方法建立了矫直行程模型;然后对矫直行程误差来源进行分析,并采用BP神经网络建立了矫直行程误差补偿模型;最后基于所建立的矫直行程模型及误差补偿算法建立矫直行程预测系统并进行试验验证及对比分析。具体的研究内容如下:(1)基于经典的弹塑性理论和有限元仿真方法分别建立了矫直行程模型,提出基于数据挖掘的矫直行程建模方法。通过矫直加工试验获取数据建立多项式矫直行程模型与高斯核矫直行程模型;采用K-折交叉验证算法求解矫直行程模型泛化误差,建立了最优多项式矫直行程模型与最优高斯核矫直行程模型;最后进行矫直试验并对多种矫直行程模型进行了对比分析。(2)建立了压力矫直行程误差的补偿模型。首先对矫直行程误差的主要来源进行分析,并采用BP神经网络建立矫直行程误差的补偿模型;然后采用弹塑性理论矫直模型对矫直行程误差补偿模型进行仿真分析;最后通过矫直行程误差补偿试验验证该补偿算法对矫直行程误差的补偿精度。(3)建立了压力矫直行程预测系统并开发了矫直行程预测软件。首先依据矫直行程模型及矫直行程误差补偿算法对矫直行程预测系统总体方案进行了详细设计,然后建立矫直加工数据库并开发矫直行程预测系统软件。该系统具有自学习能力,系统运行过程中自动采集加工数据并存入数据库,然后利用该数据进行矫直行程预测及误差补偿。(4)基于自主研发的压力矫直设备对矫直行程预测系统进行试验分析。首先通过矫直试验对矫直行程误差补偿前后的矫直加工精度进行对比分析;然后采用三坐标测量机对矫直前后工件的直线度进行测量,进一步验证该系统的矫直加工精度。