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基于特征的飞机结构件数控加工状态在线监测及辨识

作　者: 黎明
导　师: 刘浩
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 飞机结构件 加工特征 加工状态 在线监测 状态辨识
分类号: V260.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


结合国家自然科学基金、国家科技重大专项和航空制造行业的重大实际需求，针对飞机复杂结构件数控加工复杂工况中的颤振、刀具磨损、破损等在线监测问题，对飞机结构件数控加工状态在线监测及辨识技术进行了深入研究。论文主要成果如下：1）提出了飞机结构件数控加工状态动态监测方法。归纳了飞机结构件的结构特点、工艺特点以及工况特点，研究了加工特征对加工状态监测的影响，通过集成特征几何信息、特征工艺信息、特征监测策略和特征监测信号建立了动态在线监测的特征信息模型及其监测机制，实现飞机复杂结构件的加工状态有效监测。2）研究了基于特征的数控加工监测信号分析及状态辨识方法。针对飞机结构件加工特征监测信号的特点，基于小波分解对加工特征监测信号进行分析，提取了加工特征监测信号特征量，采用支持向量机方法进行加工状态辨识，实现了基于特征的数控加工监测信号分析及状态辨识。3）研究了基于特征的数控加工状态动态监测框架。构建了包含离线数据准备、在线信息获取以及在线实时分析的框架，实现了基于特征的几何工艺信息、实时切削参数以及在线监测信号集成，外部CPU以上位机的方式实现了实时加工信息的获取、监测信号分析与状态辨识。4）基于CATIA V5二次开发平台与Visual C++开发的飞机结构件在线状态监测和辨识系统已在某大型航空制造企业得到了应用验证。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-20
  1.1 引言  13-14
  1.2 飞机结构件数控加工状态在线监测特点与难点  14
  1.3 相关技术研究现状  14-18
    1.3.1 加工状态在线监测研究现状  14-16
    1.3.2 加工状态辨识研究现状  16-17
    1.3.3 在线监测框架研究现状  17-18
  1.4 课题来源及论文内容章节安排  18-20
第二章 基于特征的飞机结构件数控加工状态动态监测方法  20-31
  2.1 飞机结构件结构、工艺及工况特点分析  20-23
    2.1.1 飞机结构件的结构特点  20-21
    2.1.2 飞机结构件数控加工工艺特点分析  21-22
    2.1.3 飞机结构件数控加工工况特点  22-23
  2.2 飞机结构件加工状态在线监测方法分析  23-25
    2.2.1 刀具状态在线监测  24
    2.2.2 加工颤振现象在线监测  24-25
    2.2.3 飞机结构件加工状态定义和分析  25
  2.3 加工特征对加工状态监测的影响  25-27
  2.4 基于特征的动态监测方法原理分析  27-30
    2.4.1 动态监测特征信息模型  27-28
    2.4.2 基于特征的动态监测机制  28-29
    2.4.3 基于特征的在线监测方法优势  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 基于特征的数控加工监测信号分析及状态辨识方法  31-55
  3.1 监测信号分析与处理方法  31-35
    3.1.1 信号的时域特征分析  31-32
    3.1.2 信号的频域特征分析  32-33
    3.1.3 信号的时频特征分析  33-35
  3.2 加工特征监测信号的采集  35-37
    3.2.1 传感器的安装和选择  35-37
    3.2.2 信号采样参数的确定  37
  3.3 加工特征监测信号分析  37-48
    3.3.1 加工特征振动信号分析  37-41
    3.3.2 加工特征切削力信号特征分析  41-47
    3.3.3 加工特征的信号特征量总结  47-48
  3.4 基于特征的支持向量机加工状态辨识方法  48-54
    3.4.1 模式识别方法概述  48-49
    3.4.2 支持向量机分类原理  49-53
    3.4.3 基于支持向量机的加工状态辨识  53-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章 基于特征的数控加工状态动态监测框架  55-62
  4.1 数控加工状态动态监测框架及其原理  55-56
  4.2 离线控制模块实现策略  56-58
    4.2.1 离线数据准备  56-58
    4.2.2 特征加工监测文件定义及生成  58
  4.3 在线监测模块实现策略  58-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章 基于特征的加工状态在线监测系统  62-72
  5.1 系统开发环境与开发工具  62-63
  5.2 系统功能结构框架  63-64
  5.3 系统运行实例  64-71
    5.3.1 实验工艺方案设计  64-66
    5.3.2 信号的采集与处理  66-67
    5.3.3 加工状态辨识  67-70
    5.3.4 系统运行结果  70-71
  5.4 本章小结  71-72
第六章 总结与展望  72-74
  6.1 总结  72
  6.2 展望  72-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
在学期间的研究成果及发表的学术论文  79

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空制造工艺 > 一般性问题 > 航空制造自动化
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