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1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1單因子試驗(yàn)

當(dāng)電壓、脈沖寬度、頻率和加工速度其中三個不變的情況下，測試一種因子對零件的斷面粗糙度的影響，并分別繪制出電壓，脈沖寬度，頻率和加工速度對斷面粗糙度的影響規(guī)律，如圖2~圖5所示。由圖2看出隨電壓增大，斷面粗糙度逐漸減小；從圖3得知脈沖寬度從0.9μs到1.2μs變化過程中斷面粗糙度隨脈寬增大而逐漸減小，其遞減速率逐漸加快，而在1.2μs到1.3μs之間斷面粗糙度又突然增大；由圖4看出隨著脈沖頻率逐漸增大，斷面粗糙度慢慢減小；由圖5看出加工速度從8mm/s到10mm/s變化過程中，斷面粗糙度隨速度增加而減小，加工速度從10mm/s到12mm/s，斷面粗糙度又開始變大［7-8］。

1.2二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)通過二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，計(jì)算出電壓U、脈寬Th、頻率f、加速度v與斷面粗糙度Ra之間的回歸方程，并對回歸方程進(jìn)行誤差曲線擬合和預(yù)測［4-5］。

1.2.1試驗(yàn)因素的選擇由單因子實(shí)驗(yàn)可得，試驗(yàn)因子取值范圍如下：電壓U為460~500V，脈寬Th為0.9~1.3μs，頻率f為80~120Hz，加工速度8~12mm/s［4］。

1.2.2試驗(yàn)次數(shù)確定中心組合設(shè)計(jì)方案，試驗(yàn)總次數(shù)。

1.2.3回歸方程的求解設(shè)回歸方程結(jié)構(gòu)式。

1.2.4回歸方程的曲線擬合所以得到表面粗糙度的擬合曲線為圖6和圖7所示為采用傳統(tǒng)工藝建模方法的擬合精度誤差曲線和預(yù)測精度誤差曲線。由上圖擬合可以看出回歸方程所得擬合誤差非常大，對實(shí)際指導(dǎo)意義不大。

2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，采用newrff函數(shù)創(chuàng)建BP網(wǎng)絡(luò)，設(shè)定學(xué)習(xí)函數(shù)為learned，學(xué)習(xí)速率為0.01，設(shè)定顯示率為1，最大輪回次數(shù)為200，目標(biāo)誤差為0.001。BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程的誤差曲線如圖8。圖9和圖10所示采用BP網(wǎng)絡(luò)建模方法的擬合精度誤差曲線和預(yù)測精度誤差曲線。

3結(jié)論

1）通過單因子實(shí)驗(yàn)可以看出，斷面粗糙度隨電壓增大而逐漸減小；隨著脈沖寬度呈“V”字型變化并且在1.2μs時最小;隨著脈沖頻率逐漸增大而逐漸減小；隨著加工速度呈“V”字型變化在10mm/s時最小，呈現(xiàn)先減小后增大變化規(guī)律。2）在二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，用該回歸方程對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合和預(yù)測時發(fā)現(xiàn)，其誤差太大。通過BP網(wǎng)絡(luò)仿真后的擬合和預(yù)測數(shù)據(jù)，其精度大大提高，其誤差擬合范圍在-3%~3%之間，誤差預(yù)測范圍在-4%~2%之間。3）本文中只做了從已知輸出電壓U、脈沖激光的寬度Th和頻率f、加工速度v，預(yù)測斷面粗糙度的仿真研究。并未通過對給定粗糙度，進(jìn)行輸出電壓U、脈沖激光的寬度Th和頻率f和加工速度v的預(yù)測，開發(fā)一個較成熟的工藝仿真系統(tǒng)。

作者：李發(fā)智劉勇茍剛單位：西華大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院