外文翻译--拉深过程控制智能设计体系结构 中文

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1、 南京理工大毕业设计(论文)外文资料翻译系部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： Journal of Materials Processing Technology，159(2005)，418425 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语：该英文翻译经过多次修改后语句尚通顺，语义基本正确，尚能正确表达原文的内容。这反映了该生通过本英文翻译初步掌握了科技文献的阅读方法和常用专业词汇的翻译方法，但仍需加强学习。签名： 2009 年 3 月 18 日附件1：外文资料翻译译文拉深过程控制智能设计体系结构摘要本文提出一种基于数据库的智能金属板

2、料成形系统设计体系结构设想使过程控制系统的设计无需熟练和有经验的板料成形方面专家的帮助。在这项研究中，所提出体系结构已被用于杯形件拉深的变压边力（BHF ）控制技术中。该系统可用于三个目标函数，它们是典型的工艺要求：杯形件壁均匀性、杯形件的高度改善和节省能源。该设计体系结构的可行性已通过铝合金板实验证实。引言一些金属成型过程控制优化的研究正向智能化道路发展。对于板料冲压操作，智能拉深技术已发展到目前的状态。一种是通过带模糊推理变压边力控制的用于杯形件拉深自适应控制方法1。另一种是涉及材料和摩擦力识别过程的人工神经网络（ANN）的基于塑性变形的模型的控制方法2。尽管它们有很大的优点，但每个控制系

3、统都需要大量的时间和工时用于设计和开发过程,。除了上面所述，设计工程师必须成为像熟练且有经验的板料成形工程师一样的知识专家，否则，技工的帮助将是必不可少的。因此，有必要建立一个新的过程设计体系结构设想省却对专家的需要。一般来说，成型单元和系统在工艺设计和过程控制中必须得到有效的设计，在以前的系统中，如图1所示（左），专家作为核心发挥了许多作用。 过程控制过程方案经验信息过程控制过程方案图1板料成型过程不同设计阶段的新型智能方法他还获取所需的经验并向没有经验的工程师传授知识。近些年来这方面的专家的数量在逐渐减少，因此，在未来的系统中，过程的调节必须能无需专家帮助自动优化。本研究的目的是在工艺规划

4、和控制设计的设计阶段摆脱对工程专家的依赖，开发一种无需专家帮助的用于拉深过程控制的智能设计体系结构。一种新的智能工艺设计及其系统体系结构简图图1 （右）所示设想涉及代替专家人脑功能的处理器，它包含一个分析器、数据库和知识库。该处理器可以按照数据库和知识库中一套合适的规则和算法进行设计和控制，存储类似于专家的经验来至成型单元过程的传感信息。换句话说，它可以以类似于专家获取经验一样的方法成长。因此，所提出系统能够自动优化过程，运行无需专家帮助。图2显示了基于上述设想的体系结构简图。它广义上可分为两个部分。一部分是一个处理器和另外一部分是成型单元和系统。成型单元有一些传感器向控制处理器提供过程信息，

5、还有通过执行单元来自处理器的命令。该处理器由一个数据库，知识库和一个分析器（商业化控制设计支持工具：MatrixX ）组成 。该数据库和知识库包含在不同条件下的工艺信息和各自的工艺设计的方法。该处理器不仅能用数据库和知识库设计工艺，而且还能识别工件材料特性，使用来自传感器的传感信息控制执行单元。此外，利用数据库和知识库，系统能够处理不同的工件以及工件材料的变化、加工条件和润滑条件。该体系结构在拉深过程中的应用在这项研究中,杯形件的拉深问题被选取为一个基本且重要的金属板料成形过程的实例。在拉深过程中，成形极限主要是由凸模台阶处的断裂和法兰处的起皱决定。尽管为避免起皱有必要施加压边力，但过大的压边

6、力会导致断裂。因此，完成冲压过程成功需要合适大小的压边力。所以，为验证该体系结构的可行性，新的设计体系结构被用于拉深过程中压边力的自适应控制。图3显示基于数据库的智能金属成型过程设计系统的体系结构。在该系统中，采用模糊推理作为一种过程控制设计的人工智能工具。工作单元激励传感器图2基于数据库的智能金属板料成形系统设想图3智能金属成型拉深过程设计系统体系结构评价函数不应受板料的材料、加工条件、环境条件和其他因素影响。出于这个原因，使用从冲压行程曲线获取的评价函数和和从最大明显板料厚度曲线获取的评价函数和。评价函数是假设均匀壁厚下获取的实际冲压行程曲线和理想的曲线的几何差值曲线。是对板厚减薄率的微分

7、。综合使用和可用于破裂预测。评价函数是压边圈位移，它等于法兰边缘的板厚，用来代替壁厚分布。和一样，综合使用和可用来评估起皱的情况。约束函数定义为冲压负荷曲线的微分用来评估冲压的进展。在这项研究中的数据库是由四种过程变量组成：冲压冲程，冲压负荷，表面最大厚度和板料减薄率。是从法兰边缘的位移位置得出的。而是最初的板料半径和S是法兰边缘的位移值，这些过程数据用于设计相应的隶属函数集的评价函数，因此他们必须在各种材料和工艺条件（材料特性，加工条件，润滑条件，周围条件）下积累 。本文提出的体系结构中，可设计三个目标函数。首先是在破裂极限下施加最大压边力获得的杯形件的高度改进。二是在起皱极限下施加最小压边

8、力获得的过程能源节约。三是结合上述两个目标函数的均匀壁厚控制方案。 表1if-then规则图4数据库中过程信息的需求 图5输入隶属函数集 图6输出隶属函数集模糊模型模糊模型的应用提供了一个既合适又简单的方式来优化控制过程，因为拉深过程不仅不稳定而且复杂，同时也有非线性形成的特点。这一系列的隶属函数通过数据库用于前期的规则。该数据库必须至少包含两种固定不同情况的变压边力 。一个是高的变压边力条件造成断裂，另一个是如图4所示低的变压边力条件导致起皱。相对于两相关的隶属函数在先前部分的数据处理过程中提到过，后者的数据创建两个隶属函数的关系为。如上所述，在本研究中，只有两套隶属函数关注和，因为目标隶属

9、函数是提高杯形件的高度。图5中两个最大的测试值和应符合断裂情况。因此，每个测试值是在数据库结构限制条件下最大的测试值所决定的。与此同时，和取代存储在数据库中最类似的最低值和。如图6所示用于1if-then规则输出的一套隶属函数。这部分是有经验的专家借助先前的工作中试错所决定的。因此，这种新的简化的隶属函数集的不需要有任何经验，设计者和机器操作员不一定需要技能和经验。图6中，隶属函数最初范围可以自动通过这一系统被设定。由于依赖于成形单元的使用，所以它们仅仅提供系统输出值（压力差）的放大系数，为0.2。表1给出用于压边力控制的if-then规则。如图7所示为用于这项研究的模糊压边推理力。虽然极大-

10、极小求值是最常见的推理方法，但是当使用极小处理器时，较大的隶属函数却被忽略掉。然而，考虑双方的隶属函数都是合乎需要的。因此，在这项工作中，像图7所示那样，隶属函数功能范围可以用在极小处理器中。结合运用极大处理器和范围的输出是各个模糊理论原则的输出。图7变压边力模型的模糊推理表2材料特性屈服力压紧力F值延伸率N 值R 值11726439830.10.280.6表3实验条件冲 压 速 度连续5mm/min压 边 力恒0.550KN 润 滑 润滑油（218厘斯）DR1.98表4加工条件冲头圆角半径4冲头直径33模具圆角半径3模具直径36.5实验使用的实验材料和实验条件铝合金金属薄板（A5182-0

11、）的厚度1.0毫米模板被用于拉深实验。该材料性能列于表2 。拉深绘图系统能用于电脑控制的压边力和高速冲压过程中3 。该系统具有几个感应器：冲压冲程，冲压负荷，压边力，法兰的径向拉深的位移是由位移传感器所决定的，坯件支架位移由涡流位移传感器所决定的。表3和表4分别表明，实验条件和工件条件。图8冲压力和压边力控制曲线图9在变压边力和恒压边力作用下杯形件高度比较实验步骤持续的压边力拉深试验设计过程第一步，是在恒定的压边力实验结果中建立数据库。在目前的体系结构中，结构的信息处理和压边力限制条件是非常重要的。但是，由于这项研究处理的改善杯形件的高度作为目标隶属函数来验证设计系统体系结构的有效性，相对于压

12、边力结构的限制条件，信息处理在数据库中是具有选择性和储存性的。压边力拉深试验的模糊变量控制 压边力拉深试验变量与模糊控制，是在上述的目标隶属函数的基础上建立的。详细的程序如下：首先，在恒定压边力实验中利用数据库生成；其次，在将最初的压边力，坯件的几何形状和冲压速度输入处理器，然后控制在一个恒定的速度范围。压边力自动化通过模糊规则对目标隶属函数进行一个闭环循环。在这项研究中的最初的压边力值设置为1.0kN。对最高的杯形件目标隶属函数而言，处理器基本上控制压边力增加到最大值，从而可能获得最高的杯形件的拉深。隶属函数估算值指示出较大可能性的破裂，压边力可以预防控制破裂的产生。相反，当隶属函数预测值足

13、够大则允许破裂的产生，压边力可以适量增加。结果和讨论图8所示为用新的带数据库的设计体系结构得到一个变量的压边力控制系统的冲压载荷和压边力实验曲线数.。从塑性变形模型中2，还得到了断裂极限的压边力曲线。如图9所示，由于改善杯形件高度，可变压边力目标隶属函数增加的压边力可能受避免破裂而限制，实验结果表明仍然是不够的。在下一阶段，应反馈在变压边力条件下的过程信息来优化模糊原则，如图8所示。这样的方法将优化控制过程。 结论1.用智能设计系统的数据库代替知识专家的这一新设想提出用于金属板料成型。基于该体系结构所提出的设想被开发和应用于杯形件的拉深成型过程。2. 所提出设想及体系的正确性已通过实现模糊控制变压边力拉深成型过程体系结构的证实。