第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 光整加工技术综述 1
1.2.1 光整加工技术的含义 1
1.2.2 光整加工技术的分类 2
1.3 滚磨光整加工技术简介 3
1.3.1 回转式滚磨光整加工 4
1.3.2 振动式滚磨光整加工 4
1.3.3 涡流式滚磨光整加工 5
1.3.4 离心滚磨光整加工 5
1.3.5 主轴滚磨光整加工 5
1.4 研究背景 6
1.5 三维离散元法 7
1.6 人工智能技术 8
第2章 离心滚磨光整加工介质运动理论分析 9
2.1 引言 9
2.2 离心滚磨光整加工原理 9
2.3 离心滚磨设备基本结构 10
2.4 加工过程特点及影响因素分析 11
2.5 滚筒内介质运动分析 14
2.5.1 滚筒内混合介质的运动速度分析 14
2.5.2 滚筒内混合介质的运动加速度分析 18
2.6 离心滚磨光整加工过程动力学分析 23
2.7 磨块对工件的加工机理 27
2.8 离心滚磨光整加工传动比取值范围及其临界值理论计算 28
2.8.1 传动比取值范围的确定 28
2.8.2 介质脱离筒壁的条件 29
2.8.3 临界传动比的理论计算 30
2.9 滚磨光整加工效率的理论计算 32
2.10 本章小结 34
第3章 基于DEM的离心滚磨混合介质动力学模型 35
3.1 引言 35
3.2 三维离散元法的基本原理 36
3.3 混合介质和滚筒的几何模型 36
3.3.1 混合介质的几何模型 36
3.3.2 滚筒的几何模型 37
3.4 滚筒中介质运动受力分析 37
3.4.1 离心滚磨光整加工过程坐标系的建立 37
3.4.2 介质运动受力分析 40
3.5 介质接触模型 41
3.5.1 邻居搜索技术及数据结构 42
3.5.2 接触判断 42
3.5.3 相对位移和相对速度计算 43
3.5.4 介质接触模型 45
3.6 混合介质运动的动力学模型 49
3.6.1 介质运动方程 49
3.6.2 求解方法 50
3.6.3 求解过程 51
3.7 本章小结 52
第4章 混合介质运动的DEM三维可视化仿真 53
4.1 引言 53
4.2 基本概念 53
4.2.1 摩擦系数与工件表面粗糙度的关系 53
4.2.2 接触能量、金属去除率与滚磨光整加工效率的关系 54
4.2.3 介质数量的估算 54
4.3 离心滚磨光整加工过程仿真初始设置 56
4.3.1 滚筒和混合介质几何模型的建立 56
4.3.2 仿真计算参数和初始设置 56
4.4 单个介质运动的离散元仿真 57
4.4.1 模拟相关参数的设定 57
4.4.2 单个介质运动模拟 57
4.5 公转与自转方向对介质运动和滚磨效率的影响 59
4.5.1 同向和异向时混合介质宏观流动特征 60
4.5.2 同向和异向时混合介质瞬时速度矢量图 61
4.5.3 同向和异向时介质间相互作用的平均接触力 61
4.5.4 同向和异向时介质间相互接触频率 61
4.5.5 同向和异向时介质间接触能量的变化 61
4.6 公转转速对介质运动和滚磨效率的影响 63
4.6.1 公转转速对介质宏观流动形态的影响 63
4.6.2 公转转速对介质微观加工特性的影响 64
4.6.3 对滚磨效率的影响 70
4.7 传动比对介质运动和滚磨效率的影响 71
4.7.1 仿真传动比的选择与分析 71
4.7.2 传动比对介质宏观流动形态的影响 72
4.7.3 传动比对介质微观加工特性的影响 73
4.7.4 传动比对滚磨效率的影响 78
4.7.5 临界传动比的确定 79
4.8 介质装入量对介质运动和滚磨效率的影响 80
4.9 磨块与工件混合比对滚磨效率的影响 81
4.10 设备参数对滚磨效率的影响 81
4.10.1 公转半径R对滚磨效率的影响 82
4.10.2 滚筒半径r对滚磨效率的影响 82
4.10.3 R/r取值对滚磨效率的影响 83
4.11 磨块直径对滚磨效率的影响 83
4.12 本章小结 84
第5章 离心滚磨光整加工过程实验研究及仿真验证 85
5.1 引言 85
5.2 高速摄影实验研究 85
5.2.1 实验方案 85
5.2.2 实验结果及分析 85
5.3 传动比对滚磨光整加工效率的影响实验研究 86
5.3.1 实验方案 87
5.3.2 粗加工实验及其数据 87
5.3.3 精加工实验及其数据 89
5.3.4 粗加工和精加工实验结果及分析 90
5.4 装入量对滚磨光整加工效率的影响实验研究 92
5.4.1 实验方案 93
5.4.2 实验结果及分析 93
5.5 混合比对滚磨光整加工效率的影响实验研究 95
5.5.1 实验方案 95
5.5.2 实验结果及分析 95
5.6 介质尺寸对滚磨光整加工效率的影响实验研究 96
5.6.1 实验方案 96
5.6.2 实验结果及分析 97
5.7 本章小结 98
第6章 基于智能技术的离心滚磨光整加工结果预测 100
6.1 引言 100
6.2 人工神经网络和BP网络简介 100
6.2.1 人工神经网络基本原理 100
6.2.2 BP网络 102
6.3 遗传算法 104
6.3.1 遗传算法概述 104
6.3.2 遗传算法基本操作方法 105
6.4 实验数据样本的选取和归—化预处理 106
6.4.1 学习样本的选取 107
6.4.2 数据归—化预处理 107
6.5 离心滚磨光整加工结果GA-BP网络预测模型结构的设计 107
6.5.1 预测模型网络层数的设计 107
6.5.2 输入层和输出层神经元数的设计 108
6.5.3 隐层神经元数的设计 108
6.6 预测模型的训练 109
6.6.1 GA优化BP网络权值和阈值的算法设计与实现 110
6.6.2 训练结果 112
6.7 预测模型的检验 114
6.7.1 检验样本 114
6.7.2 模型检验结果 115
6.7.3 模型性能分析 116
6.8 离心滚磨光整加工结果预测 116
6.9 本章小结 117
参考文献 119