基于模糊理论的蓝宝石切片加工参数优化与实验研究

摘要

单晶蓝宝石因其具备出色的化学稳定性能、良好的光学性能、超高的硬度、极强的耐磨性、较高的熔点等性能，因而被广泛应用于光电子、国防、航空航天等领域。随着科学技术的飞速发展，蓝宝石的应用日渐广泛。目前各领域对蓝宝石晶体的切片效率，切片表面质量提出了更高的要求。为满足市场对蓝宝石应用方面的需求，本文特对蓝宝石切片带锯床的主要加工工艺参数进行实验研究，并对实验参数的合理化选择及调整进行有益探索和大量实验研究，并在最后运用程序对加工情况进行预测，从而达到提高蓝宝石切片加工质量和效率，提高企业的综合效益的目的，并为蓝宝石材料的高质量、高效率切片提供了科学依据和技术支撑。
　　本文的具体研究内容如下：
　　1.对金刚石带锯切割机理进行了研究
　　研究了蓝宝石切片带锯床切割材料的去除过程，建立了蓝宝石切片带锯床刀具模型，结合理论分析和数据推导获得了蓝宝石等具有硬脆性特点材料脆性、塑性转变压入深度临界值，获得了金刚石带锯切割蓝宝石等硬脆性材料过程中材料脆性去除和塑性去除转变的临界切深公式。
　　2.对蓝宝石切片带锯床切片工艺参数的确定进行了实验研究
　　以工件进给速度、金刚石带锯的切割线速度、工件自转速度为考虑因素，以蓝宝石为切割材料，通过建立正交实验的方法，对加工工艺参数进行了正交优化，通过对优化的结果进行分析，获得最佳工艺参数；运用极差分析法，分析了工艺参数对目标质量特征参数的影响，获得了加工工艺参数对单个蓝宝石掏棒加工时间、崩边量、带锯寿命、坏面高度等指标的影响关系，对加工工艺参数数值的选取具有指导作用。
　　3.对蓝宝石加工工艺参数优化进行了模糊正交实验研究
　　运用模糊理论对正交实验下的实验数据进行分析研究，从而确定了一些待定性参数对加工结果的影响程度，优化了工艺参数。最终，总结得出了一整套高质量的、具有一定指导意义的蓝宝石切片加工工艺理论。
　　4.基于神经网络，对实验情况进行验证及加工预测研究
　　通过采集切片加工参数和对应的评价因子数值建立BP神经网络，建立加工工艺参数因子输入和评价因子数值输出预测窗口，通过对工艺参数因素数值的输入预测加工评价因素数值；同时通过训练神经网络和调整神经元个数，进一步提升预测程序的准确性。为蓝宝石材料的高质量、高效率切片提供科学依据和技术支撑，指导企业生产。

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第1章 绪 论

1.1选题背景介绍

1.2课题来源及研究的目的与意义

1.3研究现状

1.4本文的主要研究内容

第2章 蓝宝石切片带锯床切片原理与模型

2.1引言

2.2蓝宝石切片带锯床刀具模型

2.3蓝宝石切片带锯床切片原理

2.4蓝宝石材料切片加工去除率模型

2.5小结

第3章 蓝宝石切片加工实验研究

3.1蓝宝石切片加工实验条件

3.2蓝宝石切片加工工艺参数的选择

3.3蓝宝石切片加工实验目的及原理

3.4蓝宝石切片工艺参数的正交实验设计

3.5小结

第4章 蓝宝石切片加工工艺参数模糊优化研究

4.1蓝宝石切片工艺参数模糊优化方法

4.2切片工艺模糊综合评价参数的建立研究

4.3蓝宝石切片实验模糊分析

4.4各工艺参数的交互效应分析

4.5小结

第5章 切片加工工艺参数智能优化与预测研究

5.1人工神经网络的分类

5.2 BP神经网络

5.3 BP神经网络设计的注意事项和步骤

5.4蓝宝石切片工艺神经网络建立基础

5.5蓝宝石切片工艺神经网络的训练

5.6蓝宝石切片工艺神经网络模型的验证及分析

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及专利

致谢