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基于BP-GA的钢轨整形切削用量优化应用研究

作　者: 王海文
导　师: 杨坤怡
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 高锰钢 BP神经网络遗传算法切削用量优化刀具寿命钢轨整形
分类号: U213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
引　用: 1次
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内容摘要

铁路用钢轨材料通常为U71Mn高锰钢,硬度高,切削困难。因长期反复轮轨碾压,产生了波磨、轨面剥离、擦伤、飞边等钢轨伤损类型,这些伤损在钢轨修复成型中由于冷作硬化的缘故,钢轨切削更加困难。旧钢轨属于典型的难加工材料。目前,高锰钢钢轨再修复成型中切削用量的选择往往依靠经验进行。依靠经验法选择的切削用量数值往往不合理,是造成刀具磨损加剧,切削效率低下的重要原因。论文在对高锰钢材料特性分析研究的基础上,首先对影响切削的刀具材料、刀具几何角度作了论述说明,其次对高锰钢切削时的切削力和切削温度进行了分析和总结,目的是为后面章节高锰钢铣削用量优化作理论基础。最后结合正交试验原理,采用多因素正交回归试验法,依据硬质合金刀具铣削高锰钢的的试验数据建立了刀具寿命公式,并把此公式作为BP-GA优化模型中的约束条件之一。建立了高锰钢铣削加工中切削用量优化的数学模型,通过对切削过程中影响切削结果的各个因素分析,确定目标函数和约束条件。结合神经网络和遗传算法(BP-GA)来实现对目标问题的优化,最终对优化结果进行了实验研究和验证,表明建立的优化数学模型和采用的遗传算法具有生产实用性,为高锰钢的铣削用量优化提供了应用指导。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章: 绪论  10-16
  1.1 研究背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 国外现状  12-14
    1.2.2 国内现状  14-15
  1.3 本论文研究工作  15-16
第2章: 高锰钢切削加工性研究  16-26
  2.1 高锰钢材料特性  16-18
    2.1.1 高锰钢的物理化学性质  16
    2.1.2 高锰钢的切削加工特点  16-18
  2.2 高锰钢切削刀具材料和刀具几何角度  18-20
    2.2.1 高锰钢切削的刀具材料  18-19
    2.2.2 高锰钢切削的刀具几何角度  19-20
  2.3 高锰钢切削切削力和切削温度  20-26
    2.3.1 高锰钢切削的切削力  20-23
    2.3.2 高锰钢切削的切削温度  23-26
第3章: 高锰钢铣削刀具寿命试验  26-33
  3.1 正交实验的特点  26-27
  3.2 高锰钢铣削刀具寿命试验设计  27-33
    3.2.1 泰勒公式  27-28
    3.2.2 寿命试验条件  28
    3.2.3 刀具寿命经验公式  28-30
    3.2.4 铣削用量对刀具寿命的影响程度  30-33
第4章: 高锰钢铣削用量优化模型的研究  33-39
  4.1 优化设计理论概述  33-34
  4.2 优化模型的中变量设计  34-35
  4.3 优化模型中的目标函数  35-37
    4.3.1 单目标优化函数  35-36
    4.3.2 多目标优化函数  36-37
  4.4 优化模型中的约束条件  37-39
第5章: 神经网络和遗传算法对切削用量的优化  39-62
  5.1 神经网络原理及算法  39-44
    5.1.1 人工神经网络概述  39-40
    5.1.2 BP网络原理和算法  40-42
    5.1.3 BP神经网络的设计  42-44
  5.2 遗传算法的基本原理和特点  44-47
    5.2.1 遗传算法的原理和特点  44-45
    5.2.2 遗传算法的基本步骤  45-47
  5.3 基于人工神经网络的遗传算法  47-48
  5.4 铣削参数的选取  48-49
  5.5 高锰钢试验数据优化  49-62
    5.5.1 BP神经网络训练  50-54
    5.5.2 BP神经网络测试  54-59
    5.5.3 基于遗传算法的数据优化  59-60
    5.5.4 验证优化值  60-62
结论和展望  62-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文  64-65
参考文献  65-67

基于BP-GA的钢轨整形切削用量优化应用研究

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