前言

表面光整加工技術(shù)作為機(jī)械加工的最終加工工藝，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能、延長零件及產(chǎn)品整機(jī)的使用壽命等具有十分重要的影響。隨著機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，對提高零件表面質(zhì)量的光整加工技術(shù)提出了越來越高的要求。目前，對光整加工新技術(shù)和新工藝的加工動態(tài)過程缺乏系統(tǒng)深入的認(rèn)識和研究，從而影響光整加工技術(shù)的完善、應(yīng)用和推廣。近年來，隨著計算機(jī)成本的不斷降低，越來越多的研究可以通過計算機(jī)來仿真完成，在保證結(jié)果的同時，大大降低了研究成本。

本書共19.1萬字，分為6章，第1章概述光整加工技術(shù)及其研究現(xiàn)狀、離散元法和人工智能技術(shù)等。

第2章介紹應(yīng)用顆粒運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)理論研究混合介質(zhì)的受力情況、運(yùn)動速度、流動特征等，對影響離心滾磨光整加工結(jié)果的因素進(jìn)行理論分析。

第3章介紹采用三維離散元方法建立離心滾磨光整加工過程中磨料顆粒與工件幾何模型、接觸模型、微觀動力學(xué)模型。

第4章介紹采用宏觀和微觀、定量和定性相結(jié)合的分析方法，通過DEM三維可視化仿真研究滾筒中混合介質(zhì)的宏觀運(yùn)動狀態(tài)、微觀加工特征和滾磨光整加工效率三者的內(nèi)在關(guān)系，分析各種因素對加工過程和加工效果的影響，為優(yōu)化設(shè)計及工藝參數(shù)提供思路和指導(dǎo)。

第5章介紹采用物理實驗方法，對第3章理論分析和第4章仿真結(jié)果的正確性進(jìn)行實驗驗證。

第6章介紹采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法，建立離心滾磨光整加工結(jié)果預(yù)測模型，實現(xiàn)不同參數(shù)加工結(jié)果的預(yù)測和綜合評價，并進(jìn)行試驗驗證。

本書在國內(nèi)外滾磨光整加工相關(guān)理論和研究成果的基礎(chǔ)上，以離心滾磨光整加工為研究對象，將三維離散元法、人工智能技術(shù)引入光整加工領(lǐng)域，采用宏觀和微觀相結(jié)合、定性和定量相結(jié)合、動力學(xué)仿真和黑箱仿真相結(jié)合、數(shù)字實驗和物理實驗相結(jié)合等手段，從理論分析、仿真和實驗等方面深入研究離心滾磨光整加工過程滾筒中混合介質(zhì)的宏觀運(yùn)動特征、微觀加工機(jī)理、加工效率及其影響因素，為設(shè)備開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用提供更為完善的理論支持。

本書的特點是系統(tǒng)性和實用性，有關(guān)離心滾磨光整加工過程介質(zhì)運(yùn)動分析、建模和可視化仿真均屬作者原創(chuàng)性的工作，該項工作研究意義在于：

（1）借助顆粒動力學(xué)理論，對離心滾磨光整加工中介質(zhì)受力、運(yùn)動速度、加工機(jī)理等從理論上進(jìn)行了詳細(xì)的分析，確定了介質(zhì)脫離筒壁的條件，推導(dǎo)出臨界傳動比和加工效率的理論計算公式。

（2）采用三維離散元法建立了離心滾磨光整加工過程的動力學(xué)模型，對滾筒中單個介質(zhì)和混合介質(zhì)群的運(yùn)動過程分別進(jìn)行可視化仿真。通過分析滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)過程中介質(zhì)的位置、速度、介質(zhì)間及介質(zhì)與筒壁之間的接觸力、接觸能量、筒壁的受力等，探討不同參數(shù)對介質(zhì)的運(yùn)動特征、加工機(jī)理、加工效率、加工效果的影響規(guī)律。

（3）提出離心滾磨臨界傳動比的概念，并通過仿真得出不同機(jī)型的臨界傳動比，與理論臨界傳動比的計算基本吻合。

（4）采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了離心滾磨光整加工過程的黑箱預(yù)測模型，并利用遺傳算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，用Matlab軟件編程進(jìn)行仿真，實現(xiàn)不同參數(shù)下加工結(jié)果的預(yù)測，為進(jìn)一步實現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化提供基礎(chǔ)。

（5）對離心滾磨光整加工進(jìn)行實驗研究，對轉(zhuǎn)速、傳動比、裝入量、混合比、磨塊直徑等主要影響因素進(jìn)行實驗，驗證了仿真結(jié)果的正確性和有效性。

本書通過仿真深入系統(tǒng)地研究了離心滾磨光整加工在不同參數(shù)下介質(zhì)運(yùn)動、加工機(jī)理、加工效率、加工效果等變化規(guī)律，研究成果填補(bǔ)和深化了滾磨光整加工理論；并對離心滾磨機(jī)型的設(shè)計及操作參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)；可以代替大量工藝實驗，降低研究成本。對其他光整加工技術(shù)和新技術(shù)的應(yīng)用、發(fā)展提供新的研究途徑和方法，對于推動表面光整加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及推廣應(yīng)用具有十分重要的意義。

本書從2008 年至今4 年的編寫過程中，受到不少專家、學(xué)者、老師們的指導(dǎo)和幫助。楊世春、張銀喜、汪鳴錚和楊勝強(qiáng)等專家對本書的內(nèi)容、章節(jié)安排提出合理的建議和指導(dǎo)；李文輝、姚平喜、陳紅玲、李秀紅等教授對本書的內(nèi)容完善及排版給予大力的支持和幫助，在此謹(jǐn)向他們表示誠懇的感謝！

在本書的編寫過程中，也參考了國內(nèi)外的書籍和論文，在此謹(jǐn)向這些書籍和論文的作者表示衷心的感謝！

限于時間和作者的水平，書中一定存在不少錯誤和不當(dāng)之處，懇請專家、同行和讀者批評指正。E-mail:syaq1668@163.com。

著者