基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模具數(shù)控加工中的應用

金天明 高文杰 張燕瑰 劉湘

摘要：在加工這種特殊的模具之前，必須根據(jù)一定的已知條件確定合理的加工參數(shù)。獲得最佳加工參數(shù)的方法之一是利用優(yōu)化技術(shù)來解決這個問題，在模具數(shù)控加工中，加工參數(shù)與加工質(zhì)量之間存在著非常非線性的關(guān)系，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）可以很好地表現(xiàn)了輸入輸出關(guān)系不確定的非常非線性關(guān)系，并且基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計是優(yōu)化模具數(shù)控加工工藝參數(shù)的有效途徑。

關(guān)鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);模具數(shù)控;加工

一、引言

模具加工參數(shù)選擇的合理性在一定程度上取決于操作者的經(jīng)驗。專家系統(tǒng)是解決經(jīng)驗問題的一種方法。積累多年的專家加工經(jīng)驗，以規(guī)則的形式表達，基于知識進行推理，在專家知識范圍內(nèi)獲得最佳的切削加工參數(shù)。

二、數(shù)控機械模具制造技術(shù)簡介

在機械設(shè)備制造中，沒有優(yōu)秀的模具，優(yōu)秀的模具生產(chǎn)設(shè)計非常復雜，相應的生產(chǎn)周期非常短，相關(guān)要求非常嚴格。沒有完善的技術(shù)支持和相應的機制，我們就無法完成這項工作。在生產(chǎn)相應的機械模具之前，我們需要大量的員工參與機器的操作。這些工人的水平對模具的質(zhì)量有很大的影響。如果這些工人有經(jīng)驗，所生產(chǎn)的產(chǎn)品必須質(zhì)量良好，但是如果相應工人的技術(shù)水平不夠，他們就不能達到標準。隨著當今信息化和自動化的飛速發(fā)展，這兩個領(lǐng)域也影響到各個行業(yè)，一方面加快了機械模具加工制造業(yè)的發(fā)展，另一方面，當前社會對模具的需求越來越大。但由于工作人員的不穩(wěn)定，很難滿足社會的高層次需求。這將嚴重限制公司發(fā)展的上限。為了解決這一問題，必須采用新的數(shù)控機械模具制造技術(shù)。數(shù)控機床技術(shù)和數(shù)控編程技術(shù)是數(shù)控領(lǐng)域的兩項核心技術(shù)。兩者相輔相成。他們可以互相交換優(yōu)勢和劣勢，同時利用自己的優(yōu)勢。這不僅可以代替手工勞動，而且可以保證產(chǎn)品生產(chǎn)的高精度。

三、數(shù)控機械模具加工制造要求

一般來說，數(shù)控機械模具生產(chǎn)周期短，技術(shù)要求高。目前的模具制造及相應的生產(chǎn)工藝受機械設(shè)備的影響。相應的模具加工效率降低，相關(guān)的模具加工程度難以保證。也不能保證工藝水平。因此，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，需要相關(guān)人員改進機械磨床的數(shù)控制造技術(shù)，提高模具的工作進度和生產(chǎn)效率。

3.1當前產(chǎn)品特性

模具的相關(guān)生產(chǎn)規(guī)范要根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品進行設(shè)計。相關(guān)模具的實際生產(chǎn)一般是單件生產(chǎn)，要特別注意相關(guān)產(chǎn)品的特性，在模具生產(chǎn)過程中，為了避免產(chǎn)品不熟悉而受到影響，生產(chǎn)相應的非規(guī)格模具，因此在數(shù)控機床的編程過程中要注意產(chǎn)品的相關(guān)特性，結(jié)合這些特點進行定制設(shè)計，避免相應的損失，需要定義該產(chǎn)品的基本特性，在模具的生產(chǎn)加工中一般采用單一加工方法，所有模具都有自己的特點，在具體的生產(chǎn)過程中，模具容易重復使用，因此需要通過數(shù)字控制程序設(shè)計和相應的機床控制，對這兩種技術(shù)進行嚴格的監(jiān)控，如果模具結(jié)構(gòu)非常復雜，可以使用相應的軟件，要提高模具的加工精度和質(zhì)量。

3.2擴展性

模具設(shè)計通常是結(jié)合相關(guān)要求和相關(guān)概念來實現(xiàn)最初的結(jié)構(gòu)。僅僅是最初的結(jié)構(gòu)，而不是最終的目標，必須有變化的空間，只有這樣，我們才能更好地應對模具設(shè)計過程中發(fā)生的情況，不會對未來的變化產(chǎn)生負面影響。

3.3提高加工精度

機械模具的精密度研究是機械模具加工的重要準則，模具的精密度直接影響到制造設(shè)備的誤差，因此必須達到高精度，使制造出來的產(chǎn)品與相應的設(shè)計方案相互兼容，在任何必要的情況下，可以減少誤差，相關(guān)人員在執(zhí)行具體操作時，必須不斷優(yōu)化自己的操作方式，進一步細化操作功能，盡量減少加工隊伍的誤差，在實際模具加工過程中，模具的加工精度是無法控制的。這肯定會影響到生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.4加強業(yè)務流程規(guī)范

由于加工模具的數(shù)控加工和制造相應的操作門檻較高，需要嚴格的操作規(guī)程，在傳統(tǒng)的操作中，由于相關(guān)工人的誤操作事故時有發(fā)生，致使模具最終質(zhì)量達不到要求的標準給行業(yè)造成嚴重損失，要盡量避免。

3.5模具設(shè)計中各種異常情況的探討

在設(shè)計相關(guān)模具時，應特別注意加強相關(guān)產(chǎn)品的相應開發(fā)環(huán)節(jié)。在設(shè)計期間，工作人員沒有展示最終產(chǎn)品的外觀。模具的發(fā)展也有許多不確定性。例如，相應的開發(fā)時間、開發(fā)數(shù)量等都是很有針對性的，因此在實際模具設(shè)計過程中，應始終注意模具的開發(fā)，并進行全面的分析。它必須以多種方式處理。這取決于相關(guān)設(shè)計師的經(jīng)驗。

四、電火花線切割加工參數(shù)的優(yōu)化

電火花線切割是模具制造中最重要的加工方法之一。適用于加工高硬度、特殊形狀零件。

為了解決加工參數(shù)優(yōu)化問題，可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對加工過程參數(shù)進行優(yōu)化。電火花線切割的加工參數(shù)優(yōu)化一般是離線選擇加工前的加工參數(shù)和在線調(diào)整一些數(shù)據(jù)。設(shè)計變量：線切割的主要放電參數(shù)為脈沖寬度（ps）、脈沖間隙tar（ps），除工件厚度8（mm）外，加工效果的基本參數(shù)為切削速度v、表面粗糙度ra（pm）電極絲損耗E。放電參數(shù)對加工效果的影響規(guī)律是：t增大脈沖能量，v增大，但放電坑大而深，ra增大，e增大，工件厚度δ減小，工作液容易填滿放電空間。腐蝕性產(chǎn)品易于去除和發(fā)出聲音。加工穩(wěn)定性好，V提高，但電極絲易振動，會對于Ra不利，導致E減小，部分加工不能選擇和改變工件厚度。目標函數(shù)：加工人員總是希望獲得盡可能高的加工速度，盡可能小的表面粗糙度和電極絲損耗。但這些目標是相互矛盾的，其中一種處理方法是對這些多目標的不同方法，很難平衡每個指標的要求，將多目標問題轉(zhuǎn)化為一個目標。即各指標權(quán)重與處理方法一致。以目標函數(shù)為唯一判據(jù)，其它指標以約束形式表示，其中最大加工速度最為合理。將表面粗糙度最小化為目標函數(shù)，可以得到生產(chǎn)中不可接受的優(yōu)化方案。因。面粗糙度和電極損耗僅限于工藝標準R≤[Ra]，E≤[E]，其中允許值用方括號表示。[RA]選擇基于材料和使用要求。[E]選擇基于加工尺寸誤差。

五、結(jié)論

目前我國的數(shù)控加工技術(shù)雖然還不成熟，但一般都是由于相關(guān)的操作經(jīng)驗而產(chǎn)生的，導致所給的效果不能按預期發(fā)揮，但從整體上看，這項技術(shù)還有很多優(yōu)點，在實際應用中，顯示一定的道路。如果不使用機械模具數(shù)字控制技術(shù)，企業(yè)就很難很好地提高今天的產(chǎn)品標準，從而會出現(xiàn)無法適應社會發(fā)展而被社會淘汰的情況，因此如何將數(shù)據(jù)處理技術(shù)與機械模具制造技術(shù)相結(jié)合應用于實際工作探索實踐是許多企業(yè)在這一領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)。

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