[发明专利]一种铝合金零件表面完整性预测及优化系统

说明书

本发明涉及金属铣削加工技术领域内一种铝合金零件表面完整性预测及优化系统，该系统包括：表面完整性预测子系统——可根据用户的输入值预测该铣削参数下的铝合金零件已加工表面表面完整性；表面完整性优化子系统——可根据用户所需要的表面完整性评价值求解最优铣削参数；基本模块子系统——存储着机床的基本信息，方便用户查询；用户管理模块子系统——存储有权使用者信息，保护系统的安全。本发明的提出有效提高了铝合金零件已加工表面的表面完整性且节约了经济成本和提高了加工效率。

技术领域

本发明属于金属铣削加工技术领域，具体的来说，是涉及一种铝合金零件表面完整性预测及优化系统。

背景技术

铝合金零件因其刚性好、比强度高、重量相对较轻等优点在飞机制造业中被大量应用，例如：飞机发动机的涡轮叶片、机匣和框类零件等。此外，铝合金零件外形结构复杂，表面完整性要求较高，厚度相对较小(最薄地方达到1mm)，一般采用数控铣削的方法加工而成。

表面完整性的概念是在1964年首次提出的，所谓的表面完整性是零部件加工完成后表面几何和物理性质的总称。表面完整性可分为两部分：1)外部效应，即与零件表面纹理变化相关的部分，主要包括表面粗糙度、波纹度、刀纹方向和宏观缺陷等；2)内部效应，即与零件表层冶金物理特性变化相关的部分，主要包括硬度变化、塑性变形、残余应力等。

铣削过程中铝合金零件的铣削参数的选择相当重要，铣削参数的不合理选择不仅会造成材料和刀具不断的发生挤压产生较大的加工应力影响零件的表面完整性甚至降低了零件的合格率，而且会影响零件的生产效率且使经济成本增加。研究铣削参数对铝合金零件表面完整性的影响和如何优化铝合金薄壁件的表面完整性是国内外研究的热点和重点。

因此，若想提高铝合金零件的表面完整性，就需要建立一种铝合金零件表面完整性预测及优化系统用来确定铣削参数对表面完整性的影响并求解最优的铣削参数以优化表面完整性。

发明内容

本发明的目的是建立一种铝合金零件表面完整性预测及优化系统来确定铣削参数对铝合金零件表面完整性的影响及求解最优的铣削参数以优化铝合金零件表面完整性(本发明中表面完整性的评价指标为塑性变形、表面粗糙度和残余应力)。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下。

一种铝合金零件表面完整性预测及优化系统包括表面完整性预测子系统、表面完整性优化子系统、基本信息子系统和用户管理子系统，系统结构如图1所示。

所述表面完整性预测子系统包括：输入模块(基本信息模块)、输出模块(预测结果模块)、存储模块(实验数据模块)和计算模块(后台模块)。

进一步的，表面完整性预测子系统可以根据用户输入的铣削参数、机床、刀具的信息，实现残余应力、塑性变形和表面粗糙度预测功能，具体如下。

所述输入模块，主要功能是用户输入铣削方式、主轴转速、铣削深度、铣削宽度、每齿进给量、刀具编号、工材编号信息和显示铣削方式示意图。

所述输出模块，主要功能是根据基本信息模块输入的相应信息通过计算显示相应的预测结果并具有保存、取消功能，保存功能可将部分输入信息和结果保存在目标位置，取消功能可以删除输入模块和输出模块所有信息。

所述存储模块，主要功能是存储铝合金零件铣削加工信息，包括主轴转速，铣削深度、铣削宽度、每齿进给量、残余应力、塑性变形和表面粗糙度；此外，该模块具有编辑功能：添加、删除、修改和确定。

所述计算模块，主要功能是连接输入模块、输出模块和存储模块，结合铣削参数对零件表面完整性的影响规律以及表面粗糙度、残余应力和形变量三者之间相互影响规律，采用改进粒子群算法优化后的BP神经网络(MPSO-BP)，可准确的预测表面完整性；当点击输出模块的确定按钮后，存储模块所存储的数据会训练MPSO-BP，训练完成后MPSO-BP通过输入模块的信息预测相应的目标值。