彌漫的響應(yīng)面法可靠性優(yōu)化數(shù)控銑床

1、彌漫的響應(yīng)面法可靠性優(yōu)化數(shù)控銑床張沛沛 陶華 殷紫東關(guān)鍵詞：可靠的優(yōu)化 擴(kuò)散逼近 加工參數(shù)摘要：適應(yīng)加工參數(shù)的選擇是在數(shù)控的關(guān)鍵部分（ NC ）銑削過程。確定最佳工藝參數(shù)是不考慮的不確定性的情況下獲得機(jī)床。所以在這項(xiàng)研究中引入了可靠的優(yōu)化方法。我們專注于適應(yīng)基于可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)（ RBDO ）根據(jù)響應(yīng)面法（RSM）漫逼近多巴胺（DA） 。選擇一階可靠性方法（FORM）的一個(gè)變種計(jì)算的安全指數(shù)。案例研究是研究超高壓數(shù)控銑床操作強(qiáng)度鋼。我們將展示如何得到可靠與安全指標(biāo)的最佳參數(shù)優(yōu)化方法。介紹由于在工程系統(tǒng)的輸入變量的差異導(dǎo)致在隨后的變量產(chǎn)品的輸出性能，確定最佳的設(shè)計(jì)沒有考慮獲得不確定性可能導(dǎo)致不可

2、靠的設(shè)計(jì)。所以RBDO最近獲得了大量的關(guān)注。然而， RBDO需要昂貴的計(jì)算。因此， RSM通常用于計(jì)算效率解決RBDO問題。為超高強(qiáng)度鋼，加工操作成功的數(shù)控銑床操作對加工參數(shù)的選擇取決于（進(jìn)給速度，切割速度和軸向和徑向的深度削減固定刀具1） 。較大的加工參數(shù)，減少加工時(shí)間，但他們導(dǎo)致在加工中的嚴(yán)重問題。規(guī)模較小的加工參數(shù)，沒有充分利用的能力機(jī)。選擇加工參數(shù)的經(jīng)典方法是確定性的優(yōu)化。如： N.Baskar等。 1 用Memetic算法來優(yōu)化加工參數(shù)多工具銑床操作。 franci CUS 2通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的切削條件，等等。為超高強(qiáng)度鋼，加工操作成功的數(shù)控銑床操作對加工參數(shù)的選擇取決于（進(jìn)給速

3、度，切割速度和軸向和徑向的深度削減固定刀具1） 。較大的加工參數(shù)，減少加工時(shí)間，但他們導(dǎo)致在加工中的嚴(yán)重問題。規(guī)模較小的加工參數(shù)，沒有充分利用的機(jī)器的能力。選擇加工參數(shù)的經(jīng)典方法是確定性的優(yōu)化。如： N.Baskar等。 1 用Memetic算法來優(yōu)化加工參數(shù)多工具銑床操作。 franci CUS 2通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的切削條件，等等。大量的研究基礎(chǔ)上確定的優(yōu)化方法。然而，有兩個(gè)在這些作品中的問題。首先，大部分工作集中在常見的材料（如鋁合金） 。超高強(qiáng)度鋼是一個(gè)有吸引力的材料，由于其獨(dú)特的高強(qiáng)度，但它已收到相對較少的關(guān)注，因?yàn)樗目杉庸ば圆睢Ｆ浯?，大多?shù)工程忽略的可靠性最佳工藝參數(shù)。作為最佳

4、點(diǎn)通常是在極限狀態(tài)表面。這是危險(xiǎn)的或不有效地采取直接與確定性方法所提供的參數(shù)，同時(shí)考慮到的寬容地區(qū)。所以它是必要的超高壓數(shù)控銑床操作研究上RBDO的強(qiáng)度鋼。本文開頭與一般RBDO問題制定的描述。接下來，我們討論通過RSM的方法的基礎(chǔ)上的DA 。在最后一節(jié)，該方法應(yīng)用到數(shù)控加工過程?；诳煽啃缘膬?yōu)化設(shè)計(jì)（ RBDO ）一般定義RBDO模型。在參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)， RBDO模型3一般被定義為： X = （ X1，X2， x3······ ） ，最小化（最大化）目標(biāo)M（X） ，受安全指數(shù)與失敗的概率其中： PF是失敗的概率; 為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的累積

5、分布函數(shù)變量。表1列出了一些詳細(xì)的安全指數(shù)值和PF失敗的概率4。表1 PF值3.23.74.24.75.26.91.11.31.31.0一階可靠性方法（FORM）。形式的安全指數(shù)的估計(jì)方法是遞歸算法的基礎(chǔ)上找到失敗的表面H（U） = 0點(diǎn)U * 。其中： （）我NH u是在UI的極限狀態(tài)函數(shù)的梯度向量。形式Eq.2 ，我們需要一個(gè)丹參近似的功能和其梯度值的方法。響應(yīng)面法（RSM）。 對DA允許我們估計(jì)函數(shù)值樣品克（十一） （ I = 1,2， . K ）在設(shè)計(jì)空間上一定的數(shù)k為基礎(chǔ)的梯度。 “逼近誤差可以使用一個(gè)評估點(diǎn)x的泰勒展開式計(jì)算一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的影響，隨著相對距離D = XI -X /日，根

6、據(jù)參考重量功能wref （D）= 1 - 3D2 +2 D3 5 。 RI的影響域半徑點(diǎn)xi 。近似得到最大限度地減少與最小二乘感官的總誤差。min式中：g=優(yōu)化。在空間物理變量（X空間）優(yōu)化操作。 “設(shè)計(jì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為計(jì)算概率變量空間（ U空間）設(shè)計(jì)點(diǎn)的安全指數(shù) （圖1） 。因?yàn)樵摲椒ǖ谋砀駪?yīng)在減少的坐標(biāo)中操作。圖1的X空間， U空間之間的轉(zhuǎn)換案例研究案例研究是研究的超高強(qiáng)度鋼數(shù)控銑床操作。該材料是40CrNi2Si2MoVA 。抗拉強(qiáng)度是1960年兆帕。硬度（HRC） 53 6 。在以前的工作，我們已經(jīng)建立了一系列加工過程模型的基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)。極限狀態(tài)函數(shù)的表達(dá)式為加工時(shí)間（GT） ，材料去除率（

7、gMRR ） ，切割質(zhì)量（GQ） 7 ，切削力（蘋果牛） ，功率（ gpower ） ，刀具壽命（ gtoollife ）和扭矩（ gtorque ）已確定如下：g=150- （5）g=ddf一6000 （6）g=1.45356d-1.13 （7）g=1850-767.1848ddNf (8)g=1- (9)g= (10)g=9 （11）其中： L是切割長度（毫米） ; P是功率（Kw） ; Kp為功率系數(shù); f是進(jìn)給速度（ mm /分） ;d是軸向切削深度（毫米） ;德是徑向切削深度（mm） ; $切割速度（轉(zhuǎn)/分）。圖2為我們提供了可靠的優(yōu)化過程中，后考慮到案件的RBDO和RSM研究。我們

8、用DA方法的形式來計(jì)算安全指數(shù) 。徑向切的深度例如目標(biāo)而采取的。約束條件是： MRR 4和Q 4 。失敗的概率（PF）為1.1 ×10-5 （表1） 。允許失敗的概率。結(jié)果列于表2。第一次迭代的詳細(xì)計(jì)算方法。 MRR和Q計(jì)算方法的形式與DA在U空間。初始點(diǎn)（3.5 ，7.0 ） （圖3-A ）轉(zhuǎn)化為U空間（圖3 -B） 。在圖的圓出現(xiàn)的每一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)和兩個(gè)極限之間的距離國家表面。 Q是采取的例子，是圓的半徑。圖2優(yōu)化過程迭代X0（3.5,7.0）6.12774.07767.01（3.5000,6.0000）4.74454.07766.02（3.5000,6.0000）4.74444.07766.00003（3.5000,5.9999）4.74434.07765.99994（3.5193,