基于人工神經網絡在模具數控加工中的應用

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，必須根據一定的已知條件確定合理的加工參數。獲得最佳加工參數的方法之一是利用優化技術來解決這個問題，在模具數控加工中，加工參數與加工質量之間存在著非常非線性的關系，人工神經網絡（ANN）可以很好地表現了輸入輸出關系不確定的非常非線性關系，并且基于神經網絡的優化設計是優化模具數控加工工藝參數的有效途徑。

關鍵詞：人工神經網絡;模具數控;加工

一、引言

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

二、數控機械模具制造技術簡介

在機械設備制造中，沒有優秀的模具，優秀的模具生產設計非常復雜，相應的生產周期非常短，相關要求非常嚴格。沒有完善的技術支持和相應的機制，我們就無法完成這項工作。在生產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量有很大的影響。如果這些工人有經驗，所生產的產品必須質量良好，但是如果相應工人的技術水平不夠，他們就不能達到標準。隨著當今信息化和自動化的飛速發展，這兩個領域也影響到各個行業，一方面加快了機械模具加工制造業的發展，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定，很難滿足社會的高層次需求。這將嚴重限制公司發展的上限。為了解決這一問題，必須采用新的數控機械模具制造技術。數控機床技術和數控編程技術是數控領域的兩項核心技術。兩者相輔相成。他們可以互相交換優勢和劣勢，同時利用自己的優勢。這不僅可以代替手工勞動，而且可以保證產品生產的高精度。

三、數控機械模具加工制造要求

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

3.1當前產品特性

模具的相關生產規范要根據相關產品進行設計。相關模具的實際生產一般是單件生產，要特別注意相關產品的特性，在模具生產過程中，為了避免產品不熟悉而受到影響，生產相應的非規格模具，因此在數控機床的編程過程中要注意產品的相關特性，結合這些特點進行定制設計，避免相應的損失，需要定義該產品的基本特性，在模具的生產加工中一般采用單一加工方法，所有模具都有自己的特點，在具體的生產過程中，模具容易重復使用，因此需要通過數字控制程序設計和相應的機床控制，對這兩種技術進行嚴格的監控，如果模具結構非常復雜，可以使用相應的軟件，要提高模具的加工精度和質量。

3.2擴展性

模具設計通常是結合相關要求和相關概念來實現最初的結構。僅僅是最初的結構，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計過程中發生的情況，不會對未來的變化產生負面影響。

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備的誤差，因此必須達到高精度，使制造出來的產品與相應的設計方案相互兼容，在任何必要的情況下，可以減少誤差，相關人員在執行具體操作時，必須不斷優化自己的操作方式，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的產品的質量。

3.4加強業務流程規范

由于加工模具的數控加工和制造相應的操作門檻較高，需要嚴格的操作規程，在傳統的操作中，由于相關工人的誤操作事故時有發生，致使模具最終質量達不到要求的標準給行業造成嚴重損失，要盡量避免。

3.5模具設計中各種異常情況的探討

在設計相關模具時，應特別注意加強相關產品的相應開發環節。在設計期間，工作人員沒有展示最終產品的外觀。模具的發展也有許多不確定性。例如，相應的開發時間、開發數量等都是很有針對性的，因此在實際模具設計過程中，應始終注意模具的開發，并進行全面的分析。它必須以多種方式處理。這取決于相關設計師的經驗。

四、電火花線切割加工參數的優化

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。

為了解決加工參數優化問題，可以利用人工神經網絡對加工過程參數進行優化。電火花線切割的加工參數優化一般是離線選擇加工前的加工參數和在線調整一些數據。設計變量：線切割的主要放電參數為脈沖寬度（ps）、脈沖間隙tar（ps），除工件厚度8（mm）外，加工效果的基本參數為切削速度v、表面粗糙度ra（pm）電極絲損耗E。放電參數對加工效果的影響規律是：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。腐蝕性產品易于去除和發出聲音。加工穩定性好，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：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，將多目標問題轉化為一個目標。即各指標權重與處理方法一致。以目標函數為唯一判據，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，可以得到生產中不可接受的優化方案。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、結論

目前我國的數控加工技術雖然還不成熟，但一般都是由于相關的操作經驗而產生的，導致所給的效果不能按預期發揮，但從整體上看，這項技術還有很多優點，在實際應用中，顯示一定的道路。如果不使用機械模具數字控制技術，企業就很難很好地提高今天的產品標準，從而會出現無法適應社會發展而被社會淘汰的情況，因此如何將數據處理技術與機械模具制造技術相結合應用于實際工作探索實踐是許多企業在這一領域面臨的挑戰。

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