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基于中心复合设计试验的SiC单晶片超声振动加工工艺参数优化
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2013
  • 页码:193-198
  • 分类:TG663[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
  • 作者机构:[1]西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安710048
  • 相关基金:国家自然科学基金(51175420,51105305)、陕西省自然科学基金(2012JQ9005,2012JQT012)~陕西省教育厅科学研究计~](11JK0849,11JS074)资助项目
  • 相关项目:大直径超薄SiC单晶片高速-超声切割机理及参数控制
中文摘要:

由于超声振动复合加工过程很难通过动力学分析得到有效的切割机理的数学模型,而试验研究不失为解决该问题的一种有效方法。采用中心复合设计(Central composite design,CCD)试验方法,设计四因素三水平的SiC单晶片超声振动复合加工试验方案;引入响应曲面法建立切向锯切力、表面粗糙度与主要工艺参数(线锯速度、工件进给速度、工件转速和超声波振幅)的二阶关系模型,通过对试验数据的多元二次拟合,分别获得切削力和表面粗糙度的二次方程表达式;进一步分析实际加工条件对工艺参数的约束,并以提高SiC单晶片表面的加工质量(即最小化加工表面粗糙度)为目标建立工艺参数优化模型;设计粒子群优化算法及其流程进行优化问题求解,通过实例验证,该算法可以快速有效地获得满足多约束的最佳工艺参数。

英文摘要:

Since it is difficult for ultrasonic vibration compound machining to get effective cutting mechanism mathematical model through dynamic analysis, and experimental study is shown an effective method to solve this problem, following researches by means of central composite design(CCD) testing are carried out. 4-factor and 3-level SiC wafer ultrasonic vibration compound machining test scheme is designed, and then second-order relational model is established between tangential cutting force, surface roughness, and their main process parameters (wire saw speed, workpiece feed rate, rotational speed, and ultrasonic amplitude) by using response surface methodology. According to multiple quadratic fitting of testing data, quadratic equation of cutting force and surface roughness is obtained. Constrains of actual machining condition upon the parameters are analyzed further. With the goal of improving surface quality (minimized surface roughness) of SiC wafer, the parameters optimization model is established. Particle swarm optimization algorithm and its procedure are designed to solve the model. Test proves that the algorithm could achieve optimized process parameters which satisfy multiple constraints rapidly and effectively.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603