面向工艺参数设计的挤压铸造工艺参数数据的质量优化研究

作     者：单路宝 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓建新

授予年度：2019年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：挤压铸造 工艺参数 数据质量 数据缺失 数据可靠性评价 数据不一致 数据质量优化系统 

摘      要：挤压铸造工艺因具有集锻造和铸造优势于一体的优点,在近些年来获得了较快的发展。挤压铸造工艺参数是挤压铸造成型过程中的关键因素,是获得优良制件的前提保证。目前,挤压铸造工艺参数的获取主要依靠实验和经验,其耗时长、成本高且适用性不强。因此,考虑基于已有的挤压铸造工艺参数数据来建立数据驱动的挤压铸造工艺参数快速设计方法。但是现有的挤压铸造工艺参数数据存在诸多质量问题,鉴于此,本文针对现有挤压铸造工艺参数数据的质量问题进行了优化研究,为构建基于数据获取挤压铸造工艺参数的设计方法奠定基础。(1)通过分析现有挤压铸造工艺参数数据的产生特点,总结出挤压铸造工艺参数数据主要存在缺失、可靠性不同以及同种材料工艺参数不一致等质量问题。(2)针对挤压铸造工艺参数数据缺失问题,首先总结了数据缺失的特征,在此基础上结合挤压铸造工艺参数数据缺失产生的原因分析了其缺失特征,然后在综合比较现有缺失数据处理方法的适用范围和优缺点的情况下,建立了基于用户聚类的协同过滤缺失数据处理方法,并验证了该方法适用性和插补性能。(3)针对挤压铸造工艺参数数据可靠性不同的问题,通过分析目前挤压铸造工艺参数的主要获取方式,建立了其可靠性评价指标体系和评价模型,并进行了可靠性等级划分。(4)针对同种材料挤压铸造工艺参数数据不一致冲突问题,结合其产生原因,分两种情况建立了处理方法:①工艺参数相同,性能指标不同;②工艺参数不同,性能指标不同。对于第1种情况,将最可靠的工艺参数数据作为其处理结果;对于第2种情况,首先通过可靠性评价找出所有可靠性等级为1的或可靠性最高的两组工艺参数数据,然后利用偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)建模方法对其进行不一致判断,如果判断结果证明不一致,那么合并这几组工艺参数数据来建立PLS模型,并利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)求解最终的优化结果。最后分别对两种情况的处理方法进行了实例应用和分析。(5)综合以上工艺参数数据优化方法,确定了挤压铸造工艺参数数据自动化质量优化流程,设计了挤压铸造工艺参数数据质量优化系统,并利用Matlab GUI开发了该系统,实现了对挤压铸造工艺参数数据的自动化质量优化。最后进行了两组运行实验,验证了方法有效性和系统的高效性。