引用论文:
王添可，唐 霖，张静静，等. 全金属螺杆钻具定子精密电解加工成形阴极设计[J]. 电加工与模具，2024（4）：10-19.
DOI: 10.3969/j.issn.1009-279X.2024.04.007
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1选题依据
2研究方案
3研究内容
2 粒子群优化BP神经网络螺杆钻具定子电解加工阴极设计数学模型
在进行阴极设计时，假设搜索的阴极轮廓平面维度为D，粒子个数为N，则第i个粒子的位置为Xi=（xi1，xi2，···，xiD），速度为Vi=（vi1，vi2，···，viD），个体极值为Pbesti=（pi1，pi2，···，piD），其中i=1，2，···，n，整个粒子群的全局极值为Gbest=（g1，g2，···，gD）。为了进一步强化求最优解的能力，使结果更加接近全金属螺杆钻具电解加工阴极设计的理论曲线，选择引入动态变化惯性因子ω，粒子更新自身速度信息的公式为：
式中：ω·Vi代表粒子拥有维持自己原先速度的趋势；c1、 c2为学习因子；rand（1）为介于1和2之间的随机数；c1·rand（1）·（Pbesti-Xi）代表粒子有向自身历史最优位置靠近的趋势；c2·rand（2）·（Gbest-Xi）代表粒子有向全局历史最优位置靠近的趋势。惯性因子ω一般采用线性递减权值为：
式中：ωini为初始的惯性因子；ωend为迭代至最大次数的惯性因子；Gk是最大迭代次数；g是当前迭代次数。
建立下式的Sigmoid传递函数，该函数图像光滑且具有非线性放大功能，可对全金属螺杆钻具定子轮廓曲线进行处理：
式中：c为形状参数，可改变Sigmoid函数的形状；unorm为样本的归一化数据；ui为样本的输入数据；umax和umin分别为样本的输入数据最大值和最小值。
设第i个神经元的输入为xi，其权重为wi，第i+1个神经元的阈值为θ，则第i+1个神经元的输出为：
式中：i=1，2，···，n。BP神经网络的激励函数对神经网络的模拟能力有着非常大的影响，当BP神经网络的激励函数为非线性函数时，神经网络模拟能力将大大增强。
为获得BP神经网络的最佳隐含层节点数，采用不同隐含层节点数进行训练，得到的训练结果见表1。
由表1可知，随着隐含层节点数目增大，训练次数增多，误差逐渐减小。为确保结果的准确性与设计的正确性，将粒子群优化BP神经网络用于已有的轮廓阴极设计中，得到图2所示同一样件的不同隐含层节点数预测图，发现随着节点数增大，预测阴极轮廓与工件轮廓逐渐逼近。
为进一步提升预测精度，开展不同样件的隐含层节点数细化训练，并进行误差分析，得到的结果见图3。
图4是不同组样本下的预测结果，可见当样本点数为16 000个时，得到的最大预测误差为0.06 mm，平均误差为0.021 mm。
4 全金属螺杆钻具定子电解加工试验
本试验采用自主研制的卧式数控电解加工设备系统进行工艺试验，该设备系统包括卧式电解加工机床、电源控制系统、机床控制系统、电解液温控系统、电解液循环过滤系统。工艺试验对象为4 m长的全金属石油螺杆钻具定子，材料为38CrMoAlA，试验参数见表2。
在自主研发的大型卧式数控电解加工系统上，进行全金属螺杆钻具定子加工试验，得到的样件与切割片见图6。
4结论
作者简介
第一作者：王添可，男，大学本科生，2003年生，机械设计制造及其自动化专业。
通信作者：唐霖，男，工学博士，1979年出生，江苏泰州人，西安工业大学教授，博士生导师，主要从事难加工材料异形内螺旋深孔类复杂构件高效精密电解加工基础理论、核心工艺、智能装备制造及推广应用研究。
团队简介
团队介绍：“异形内螺旋深孔高效电解加工技术及开发应用创新团队”依托西安工业大学陕西省特种加工重点实验室，现有教授3人，副教授5人，讲师3人，博士/硕士研究生20余人，其中享受国务院政府津贴2人，陕西省中青年科技创新领军人才1人。以唐霖教授为团队带头人，先后获陕西高校青年科研创新团队，陕西省重点科研创新团队。团队围绕国家重大战略需求，历经30余年技术攻关，形成了电解加工基础理论研究、多场耦合仿真、高效精密电解加工工艺、卧式数控电解加工装备开发及应用等研究方向。主持并完成装备发展部、国家自然科学基金委、校企产学研合作等各类项目20余项，出版专著2部，授权发明专利18项，获国防科技进步二等奖、陕西省科学技术二等奖、中国产学研合作创新二等奖等科技进步奖9项，部分成果已在航母等8种国防装备中得到应用，“大长径比异形深孔电解加工工艺及装备制造技术总体达到国际领先水平”，开发的系列全金属石油螺杆钻具定子产品已实现小批量应用，产生了巨大的经济和社会效益。
关 于 期 刊
《电加工与模具》（CN 32-1589/TH、ISSN 1009-279X）创刊于1966年，是中文核心期刊和中国科技核心期刊，现由苏州电加工机床研究所、中国机械工程学会特种加工分会主办，主要报道电火花加工、电化学/电解加工、激光及高能束加工、增材制造（3D打印）、超声及复合加工等特种加工以及模具制造领域的设计研究成果、工艺应用技术、使用维修经验、产品开发信息和行业发展动态等。
《电加工与模具》以促进特种加工领域学科进步和产业发展为己任，构建“期刊出版+服务”的新型办刊模式，通过学术交流、重点约稿、优先发表、定向推送等多项举措，及时跟踪报道特种加工学术研究成果和特种加工产业及工艺装备，为特种加工技术进步和产业发展尽绵薄之力。
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编 辑：吴 悦
