外文翻译--拉深过程控制智能设计体系结构 中文

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： 159(2005)， 418425 附 件： 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（ 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（ 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。 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经验 过程方案 过程控制 信息 过程方案 过程控制 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 ，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 ： 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 。 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 。 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，表面最传感器 激励 工作 单元 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 1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 1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 1 给 出用于 压边力控制 的 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 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 117 264 398 3 实验 条件 冲 压 速 度 连续 5mm/ 边 力 恒 50 滑 润滑油（ 218 厘斯） 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 验 使用的 实验材料和实验条件 铝合金金属薄板（ 的厚度 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 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 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 。