基于机器学习和多目标算法的钛合金插铣优化 被引量：9

1

作者 翁剑 庄可佳 +1 位作者 浦栋麟 丁汉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期771-777,共7页

针对钛合金的插铣加工过程开展试验和优化研究。以材料去除率和切削力为目标,采用机器学习和多目标优化算法相结合的方法来优化插铣切削参数;以主轴转速、径向切削宽度、切削步距和每齿进给量为试验变量,采用田口方法对试验变量组进行... 针对钛合金的插铣加工过程开展试验和优化研究。以材料去除率和切削力为目标,采用机器学习和多目标优化算法相结合的方法来优化插铣切削参数;以主轴转速、径向切削宽度、切削步距和每齿进给量为试验变量,采用田口方法对试验变量组进行缩减。将机器学习方法与传统一阶和二阶回归方法比较,发现机器学习有很好的预测精度且解集分布更合理。分别采用MOEA/D、NSGA-Ⅱ、SPEA2、NSPSO算法对问题进行求解,并比较它们的性能,结果表明NSGA-Ⅱ综合表现最佳。最后将优化结果与初始参照进行比较,发现优化结果可以显著提高材料去除率并减小切削力,达到了高效稳定加工的目的。 展开更多

关键词 钛合金 插铣 机器学习 多目标优化

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考虑微刃口几何的Ti-6Al-4V钛合金加工切削力仿真预测与试验研究

2

作者 刘超 陈亮 +2 位作者 代星 胡诚 庄可佳 《工具技术》 北大核心 2024年第2期15-21,共7页

切削刀具刃口半径对材料加工过程有着重要影响,其中如切削力、切削应力以及刀—屑交界面的温度分布,这些参数最终都会作用在刀具寿命和工件已加工表面完整性上。刀具刃口圆形钝化处理能够使刀具不易在切削过程中出现崩刃。本研究借助有... 切削刀具刃口半径对材料加工过程有着重要影响,其中如切削力、切削应力以及刀—屑交界面的温度分布,这些参数最终都会作用在刀具寿命和工件已加工表面完整性上。刀具刃口圆形钝化处理能够使刀具不易在切削过程中出现崩刃。本研究借助有限元方法对钝圆刃口刀具切削过程进行深入研究,其中有限元模型采用耦合欧拉—拉格朗日(Coupled Eulerian Lagrangian,CEL)方法建立。为研究刀具刃口对切削过程影响,本研究的切削工况包括四种刀具刃口半径(10μm,20μm,30μm,40μm)和三种未变形切屑厚度(0.1mm,0.15mm,0.2mm),对12种工况分别进行仿真和试验研究,验证所提出的有限元模型的准确性和合理性。在此基础上,进一步对仿真结果中的切削温度、切削应力和材料流动状态等过程量进行深入分析研究发现,随着刀具刃口半径的增加,两向切削力的刃前切削应力和最高切削温度都呈增长趋势,最高切削温度由前刀面向后刀面移动。本研究或为钛合金切削过程的机理理解及难加工材料刀具和切削参数设计提供支持。 展开更多

关键词 钛合金 切削加工 有限元仿真 钝圆刃口

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钛合金切削中切屑形态与残余应力的仿真与实验研究

3

作者 庄可佳 高金强 +2 位作者 翁剑 张伟伟 周胜强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期619-627,共9页

钛合金作为航空工业的常用材料,其加工后的残余应力会严重影响到零件的使用寿命。本文针对钛合金加工建立了基于CEL方法的仿真模型,并搭建正交实验平台测量切屑形态和残余应力来验证模型的有效性。将所提模型与传统的拉格朗日方法和ALE... 钛合金作为航空工业的常用材料,其加工后的残余应力会严重影响到零件的使用寿命。本文针对钛合金加工建立了基于CEL方法的仿真模型,并搭建正交实验平台测量切屑形态和残余应力来验证模型的有效性。将所提模型与传统的拉格朗日方法和ALE方法进行比较,结果表明CEL方法虽然耗时较长但是预测结果更加准确并且不产生网格畸变,综合性能最优。最后基于所提方法探究不同进给量和刃口半径影响下的切屑形态和加工表面残余应力。结果表明,随着进给量和刃口半径的增大,切屑锯齿化程度和等效切屑厚度增大,表面残余应力随着进给量和刃口半径的增大变得更压。 展开更多

关键词 钛合金 CEL仿真 切屑形态 残余应力

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硬质合金铣刀刃口优化及切削寿命研究

4

作者 田承金 陈云 +4 位作者 翁剑 李树强 杨岩 万礼扬 庄可佳 《工具技术》 北大核心 2024年第8期26-32,共7页

刀具切削寿命是高端制造领域中重要的评价环节,能够直接影响切削效率与企业效益。刀具的宏观几何结构是影响刀具切削寿命的重要因素之一,而刀具微刃口作为工件与刀具的直接接触区域,其刃型结构也是影响刀具寿命的关键因素。本文通过立... 刀具切削寿命是高端制造领域中重要的评价环节,能够直接影响切削效率与企业效益。刀具的宏观几何结构是影响刀具切削寿命的重要因素之一,而刀具微刃口作为工件与刀具的直接接触区域,其刃型结构也是影响刀具寿命的关键因素。本文通过立式旋转钝化法制备了具有对称型与非对称型微刃几何的硬质合金铣刀,并通过AISI1045钢铣削实验进行对比分析,研究了不同微刃结构对铣刀寿命的影响,实现了刀具微刃结构的优化设计。实验结果表明:经钝化处理的微刃表面形貌质量得到显著提升,前后刀面钝化速率的差值是形成不同微刃结构的关键因素,不同微刃结构下的后刀面磨损以沟纹磨损为主,优化后的铣刀能够有效抑制刀具崩刃,减缓刀具磨损速率,形状因子K=0.5、钝圆半径R=11μm的优化方案寿命提升最为明显,增益高达25%。 展开更多

关键词 铣刀 微刃口几何 刀具寿命 AISI1045钢铣削

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基于弹性喷砂的拉刀刃口钝化技术研究 被引量：2

5

作者 吴志正 张玉华 +2 位作者 万礼扬 翁剑 庄可佳 《金属加工（冷加工）》 2023年第3期6-11,共6页

为提升航空发动机榫槽的质量,从航空发动机用榫槽拉刀着手,利用弹性喷砂工艺,使用不同的弹性喷砂加工参数对航空发动机用榫槽拉刀进行弹性喷砂试验,以加工后拉刀刃口钝圆半径、刃口表面粗糙度、刃口形状为主要因素对弹性喷砂加工效果进... 为提升航空发动机榫槽的质量,从航空发动机用榫槽拉刀着手,利用弹性喷砂工艺,使用不同的弹性喷砂加工参数对航空发动机用榫槽拉刀进行弹性喷砂试验,以加工后拉刀刃口钝圆半径、刃口表面粗糙度、刃口形状为主要因素对弹性喷砂加工效果进行分析。结果表明,随着弹性喷砂的喷砂压强以及喷砂时间的增大,拉刀切削刃刃口钝圆半径逐渐变大,拉刀切削刃的表面粗糙度逐渐降低,并且通过控制喷砂角度能够改变拉刀刃口的形状,证明了弹性喷砂是一种有效的刃口处理方式,能够提高航空发动机用榫槽拉刀的刃口质量,改善航空发动机用榫槽拉刀的切削性能。 展开更多

关键词 弹性喷砂 拉刀 钝化处理 刃口成形

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新工科背景下过程装备与控制工程专业实践教学改革研究 被引量：5

6

作者 郭钧 严晗 +3 位作者 赵维玮 杜百岗 庄可佳 李益兵 《教育教学论坛》 2020年第7期113-114,共2页

针对新工科建设背景和需求,文章立足学校行业特色,分析过程装备与控制专业实践教学过程中存在的问题,探索实践教学新模式。在课程设置上,进行学科交叉、融合;在教学方法上,采用任务驱动与团队学习相结合的多维互动式教学;在实践教学过程... 针对新工科建设背景和需求,文章立足学校行业特色,分析过程装备与控制专业实践教学过程中存在的问题,探索实践教学新模式。在课程设置上,进行学科交叉、融合;在教学方法上,采用任务驱动与团队学习相结合的多维互动式教学;在实践教学过程中,打破理论和实践间的壁垒,构建多元化背景下贯穿教学过程的分层次实践教学培养体系,从而助力新工科专业人才培养模式的发展。 展开更多

关键词 新工科 过程装备与控制工程 实践教学 任务驱动 团队学习

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航空发动机涡轮盘用拉刀刃口优化仿真

7

作者 张玉华 万礼扬 +4 位作者 易林峰 覃事鹏 沈守德 吴志正 庄可佳 《金属加工（冷加工）》 2023年第9期6-11,共6页

航空发动机涡轮盘榫槽常用拉削加工研制而成,拉刀作为重要一环,其刃口大小将直接影响拉削加工性能与服役寿命。通过有限元仿真软件,比较和讨论了拉削速度为5m/min时不同拉刀刃口大小对过程温度、米塞斯应力、轴向力以及工件材料流动的影... 航空发动机涡轮盘榫槽常用拉削加工研制而成,拉刀作为重要一环,其刃口大小将直接影响拉削加工性能与服役寿命。通过有限元仿真软件,比较和讨论了拉削速度为5m/min时不同拉刀刃口大小对过程温度、米塞斯应力、轴向力以及工件材料流动的影响,得出了在该工况下具有最优加工性能和服役寿命的刃口大小范围为10~15μm。 展开更多

关键词 拉削加工 刃口大小 AdvantEdge仿真 FGH95高温合金

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线上线下混合式教学探索与实践——以在线课程“机械制造工艺1”为例 被引量：3

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作者 张宏 郑银环 +1 位作者 庄可佳 高忠梅 《科教导刊》 2022年第6期76-78,共3页

“机械制造工艺1”课程是机械类专业的必修核心课程,其特点是“四多一少”,即:概念多、标准多、专业知识多、课后作业多与授课学时少(学时减半)。针对这些问题,探索新的教学模式:通过课程思政,激发学生的民族自豪感和爱国情怀;通过线上... “机械制造工艺1”课程是机械类专业的必修核心课程,其特点是“四多一少”,即:概念多、标准多、专业知识多、课后作业多与授课学时少(学时减半)。针对这些问题,探索新的教学模式:通过课程思政,激发学生的民族自豪感和爱国情怀;通过线上线下混合式教学,培养学生自主学习的能力和分析问题与解决问题的能力;通过建设灵活便捷的网上教学资源,拓展课程设计内涵;通过全过程形成性评价,提供教学反思及其改进方向。经过近几年教学实践,取得了良好效果,促进了具有自主学习能力、终身学习意识与习惯并具有创新精神的国际化人才的培养。 展开更多

关键词 机械制造工艺1 课程思政 线上线下混合式教学 全过程形成性评价

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航空钛合金高效插铣加工实验与多目标优化研究 被引量：1

9

作者 李益兵 王辉雄 庄可佳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第12期1921-1927,共7页

钛合金整体叶盘是航空发动机的重要零部件,结构复杂,加工难度大。插铣加工因其轴向承受能力强和刚性大等特性,非常适合加工钛合金整体叶盘这类难加工、结构复杂的零部件。针对钛合金插铣加工效率的问题,采用响应曲面法设计插铣实验,建... 钛合金整体叶盘是航空发动机的重要零部件,结构复杂,加工难度大。插铣加工因其轴向承受能力强和刚性大等特性,非常适合加工钛合金整体叶盘这类难加工、结构复杂的零部件。针对钛合金插铣加工效率的问题,采用响应曲面法设计插铣实验,建立切削力经验模型,以切削力和材料去除率为目标,采用NSGA-II算法进行多目标优化获得Pareto最优解。研究表明:切削力随主轴转速的增加而缓慢减小,随切削宽度、切削步距和每齿进给量的上升而增加;与实验初始参数组合相比,优化后的材料去除率提高了81.19%,而切削力减小了23.68%,达到了本研究的高效加工目标。 展开更多

关键词 钛合金 插铣 响应曲面法 切削力 多目标优化

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面向铝合金加工的GRA-SVM-CPSO混合多目标优化方法 被引量：1

10

作者 庄可佳 张服林 +1 位作者 代星 翁剑 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第11期1719-1726,共8页

为有效改善铝合金切削时不同指标优化出现的冲突问题,本文提出了一种新的多目标优化方法。首先,应用灰色关联分析(Grey relations analysis,GRA)将切削加工过程中切削力、表面粗糙度和材料去除率等多目标问题转化为灰色关联度(Grey rela... 为有效改善铝合金切削时不同指标优化出现的冲突问题,本文提出了一种新的多目标优化方法。首先,应用灰色关联分析(Grey relations analysis,GRA)将切削加工过程中切削力、表面粗糙度和材料去除率等多目标问题转化为灰色关联度(Grey relational grade,GRG)的单目标问题;然后,基于支持向量机模型(Support vector machine,SVM)建立切削参数与GRG之间关联模型;最后,以切削力和表面粗糙度最小化、材料去除率最大化为优化目标,采用混沌粒子群优化算法(Chaos particle swarm optimization, CPSO)优选得到的铝合金加工最优参数(切速为400 m/min,进给为0.15 mm/r,切深为1 mm)。将优化结果与粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)对比发现,CPSO算法具有更强的全局搜索能力,能够更快地收敛至全局最佳位置,获得更好的优化结果。 展开更多

关键词 GRA SVM CPSO 切削力 表面粗糙度 多目标优化

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基于MOOC的新媒体教材建设与研究——以国家级一流课程“互换性与测量技术”为例

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作者 张宏 胡业发 +1 位作者 庄可佳 石绘 《科教导刊》 2022年第5期32-34,共3页

MOOC背景下的适宜于新工科的《互换性与测量技术》新媒体数字化立体教材,有效整合了教材与MOOC的优势,运用现代信息化技术,将新媒体教材与MOOC相互融合。新媒体教材与MOOC资源和线上动态教学活动互为支持、优势互补、相辅相成,有效解决... MOOC背景下的适宜于新工科的《互换性与测量技术》新媒体数字化立体教材,有效整合了教材与MOOC的优势,运用现代信息化技术,将新媒体教材与MOOC相互融合。新媒体教材与MOOC资源和线上动态教学活动互为支持、优势互补、相辅相成,有效解决了传统教材内容相对稳定和教学内容动态更新的矛盾。新媒体数字化立体教材创新了教材理念,立德树人;创新了教材内涵,推行基于计量学的新一代N-GPS标准体系;创新了教材形式,融合新媒体技术。课程建设,教材先行,打造互动型和课程型新媒体教材。 展开更多

关键词 新媒体教材 MOOC 新一代N-GPS标准体系

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基于NSGA-Ⅱ算法的钛合金加工多目标优化 被引量：1

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作者 庄可佳 赵培翔 代星 《数字制造科学》 2021年第4期267-272,共6页

针对目前钛合金切削加工中不同指标优化出现的冲突问题,对TC4钛合金铣削过程进行了实验和优化研究。首先,针对硬质合金铣刀对钛合金的侧铣加工工况设计了五因素四水平的切削实验,之后根据实验结果,采用基于贝叶斯优化的支持向量机方法... 针对目前钛合金切削加工中不同指标优化出现的冲突问题,对TC4钛合金铣削过程进行了实验和优化研究。首先,针对硬质合金铣刀对钛合金的侧铣加工工况设计了五因素四水平的切削实验,之后根据实验结果,采用基于贝叶斯优化的支持向量机方法分别构建了比切削能与表面粗糙度预测模型,该方法能够避免网格搜索寻优方法的参数盲目选择问题,同时具有良好的预测能力。最后以最小化切削能耗和最大化切削效率为目标,表面粗糙度为约束条件,使用NSGA-Ⅱ算法进行切削参数的优化并获得Pareto最优解。结果表明,优化后的切削参数可以提高切削效率、降低切削能耗和保证表面质量。 展开更多

关键词 NSGA-Ⅱ 钛合金加工 支持向量机 多目标优化

原文传递

基于修正滑移线场模型的倒棱刀具切削力预测 被引量：5

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作者 庄可佳 胡诚 +2 位作者 代星 浦栋麟 丁汉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期890-900,共11页

基于材料塑性滑移理论与刀具刃前材料流动状态分析,提出了一种考虑倒棱刀具负前角切削过程下的材料滞流区(死区)和预剪区的修正滑移线场模型,并给出了材料流动剪切应力和刃前切削几何参数的迭代求解方法,揭示了倒棱刃口几何形状与滑移... 基于材料塑性滑移理论与刀具刃前材料流动状态分析,提出了一种考虑倒棱刀具负前角切削过程下的材料滞流区(死区)和预剪区的修正滑移线场模型,并给出了材料流动剪切应力和刃前切削几何参数的迭代求解方法,揭示了倒棱刃口几何形状与滑移线场几何参数之间的变化规律。将此模型应用于倒棱刀具切削过程,得到了适用于倒棱刀具正交切削力的预测方法。采用有限元仿真和切削试验相结合的方法对所提出的滑移线场模型和切削力预测方法分别进行了验证,模型预测结果与仿真结果和试验测量结果对比误差均在10%以内。研究结果为研究倒棱几何形状对工件材料流动特性和刀具切削性能的影响提供了参考。 展开更多

关键词 滑移线场 倒棱刃口 死区 切削力预测

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