现代制造工程 ›› 2017, Vol. 438 ›› Issue (3): 106-111.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.03.018

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基于灰色神经网络建模的刀具可靠性评估

陈保家1,2, 朱晨希1,2, 严文超1,2, 吴志平1,2, 陶立涛3   

  1. 1 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室,宜昌 443002
    2 三峡大学机械与动力学院,宜昌 443002
    3 长江三峡技术经济发展有限公司,北京 100038
  • 收稿日期:2016-02-19 出版日期:2017-03-18 发布日期:2018-01-08
  • 作者简介:陈保家,博士,副教授,主要研究方向为设备状态监测与故障诊断以及可靠性评估与寿命预测等,已发表论文三十多篇。
    E-mail:cbjia@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51205230,51405264);湖北省自然科学基金项目(2015CFB445);湖北省重点实验室开放基金项目(2016KSD15);三峡大学研究生科研创新基金项目(2015CX042)

Tool reliability evaluation based on grey neural network modeling

Chen Baojia1,2, Zhu Chenxi1,2, Yan Wenchao1,2, Wu Zhiping1,2, Tao Litao3   

  1. 1 Hubei Key Laboratory of Hydroelectric Machinery Design & Maintenance,China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,China
    2 College of Mechanical and Power Engineering,China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,China
    3 The Yangtze River Three Gorges Technology Economic Development Co.Ltd.,Beijing 100038,China
  • Received:2016-02-19 Online:2017-03-18 Published:2018-01-08

摘要: 针对失效样本数据缺失的刀具可靠性评估,提出一种基于灰色神经网络建模的可靠性评估方法。通过试验在线测取加工过程中数控机床刀具的振动信号和磨损量数据,利用小波包分解、时域统计和相关性分析,提取显著性特征量,包括小波能量熵,第7频带和第9频带的小波能量,第7频带均值、方根幅值、均方根值和标准差,建立灰色神经网络模型,以所提取的7个显著性特征量为输入,以刀具磨损量为输出训练网络模型。输入待评估样本数据,获取刀具磨损量的预测数据,结合预先设定的失效阈值确定其伪失效寿命。最后利用威布尔分布模型对其伪失效寿命数据进行分布估计,完成刀具的可靠性评估。仿真试验结果表明:灰色神经网络模型与灰色预测模型相比,具有更高的预测准确率。

关键词: 可靠性评估, 灰色神经网络, 威布尔分布, 特征量, 磨损量, 预测

Abstract: A reliability evaluation method based on grey neural network modeling is put forward to tool reliability evaluation of missing data in failure sample.The vibration signal and tool wear is obtained by online experiment.Wavelet packet decomposition,time domain statistics and correlation analysis are used to extract significant features.The obtained feature is wavelet energy entropy,seventh band and ninth band wavelet energy,seventh band mean,RMS amplitude,RMS value,standard deviation.Building grey neural network mode.Take 7 significant features as input,take tool wear as output to train network model.Enter the random sample data,to obtain the tool wear data.The pseudo failure life is determined by the preset failure threshold.At last,to establish and complete the Weibull distribution model of reliability assessment.Tool simulation experiment results show that grey neural network model has higher prediction accuracy compared with the grey forecasting model.

Key words: reliability evaluation, grey neural network, the Weibull distribution, features, tool wear, prediction

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