汽車(chē)缸套激光表面硬化的研究.pdf

1、【S599“AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonLaserSurfaceHardeningofAutomobileCylinderSleeveByFeiRenSupervisor：ProfXiaolingWuMechanicalManufactureandAutomationSchoolofMechanicalEngineeringMay2

2、010摘要摘要激光表面硬化處理是諸多的表面處理方法之一，它可以提高工件或材料的表面硬度，增加耐磨性，減少摩擦系數(shù)，細(xì)化晶粒和組織結(jié)構(gòu)，改善表面的機(jī)械性能，同時(shí)具有使工件變形小或者幾乎無(wú)變形的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)等。本文以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)HTl50氣缸套的激光表面硬化為主要研究對(duì)象。首先，提出了將作為人工智能之一的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)技術(shù)應(yīng)用于激光表面硬化預(yù)測(cè)，并以HTl50氣缸套材料激光表面硬化得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了基于MATLAB人

3、工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激光表面硬化指標(biāo)預(yù)測(cè)模型，通過(guò)預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值的比較，驗(yàn)證了預(yù)測(cè)模型的正確性，并使用MATLAB軟件編制了用于HTl50氣缸套激光表面硬化指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的友好的用戶操作界面，通過(guò)將已編寫(xiě)好的基于MATLAB的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激光表面硬化指標(biāo)預(yù)測(cè)模型源代碼程序作為后臺(tái)算法，開(kāi)發(fā)出了一個(gè)用于HTl50氣缸套激光表面硬化指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，該預(yù)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能是：當(dāng)已知材料及所選用的工藝參數(shù)時(shí)，可以對(duì)激光表面硬化加工

4、后的硬化層深度和表面硬度進(jìn)行預(yù)測(cè)，操作時(shí)用戶只需輸入三個(gè)已知工藝參數(shù)值：激光功率，掃描速度和光斑直徑等，該預(yù)測(cè)系統(tǒng)能夠在試驗(yàn)之前就預(yù)測(cè)出在一定的工藝參數(shù)條件下的硬化層指標(biāo)(表面硬度值和層深值)；其次，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)系統(tǒng)與正交試驗(yàn)方法相結(jié)合的途徑來(lái)確定最佳工藝參數(shù)，具體地就是為避免盲目隨機(jī)選取試驗(yàn)數(shù)據(jù)和減少試驗(yàn)次數(shù)，先采用正交表來(lái)安排試驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)了多組工藝參數(shù)，然后利用已開(kāi)發(fā)的激光表面硬化指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)這些組數(shù)據(jù)中的每一組分別進(jìn)行預(yù)測(cè)

5、而得到了表面硬度和層深值，代替了具體試驗(yàn)，接著對(duì)這些組數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行激光表面硬化的正交分析(包括表面硬度的正交分析和層深的正交分析)而得到一組最佳工藝參數(shù)(P’VD)值，最后按這組最佳工藝參數(shù)(PVD)進(jìn)行一組補(bǔ)充激光表面硬化實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)得到的層深與表面硬度值，與用預(yù)測(cè)系統(tǒng)得到的層深與表面硬度值進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證了該預(yù)測(cè)系統(tǒng)的正確性：再者，以上面設(shè)計(jì)的這些組數(shù)據(jù)和得到的硬化結(jié)果為依據(jù)，研究了單一激光工藝參數(shù)(激光功率P、掃描速度V