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我国制造业虽然普遍购置了高档的数控机床，也引进了高精度、高效率的进口刀具，但仍存在加工效率低、表面质量差、刀具消耗大等现象。究其原因，主要是因为缺乏优化的切削数据，以至于先进的加工设备得不到充分的利用。这种“重设备，轻工艺，低效率，高消耗”的不良状况在船舶柴油机制造企业也同样存在。国内外应用实践证明，应用切削加工工艺数据库及专家系统可以快速获得切削加工所需的各项参数及其优化数据，提高机械产品的加工质量和生产效率，降低生产成本，增强企业的竞争能力。
本文的研究工作就是在上述制造业发展背景下提出的，以某柴油机制造企业的数控加工中心为研究对象，针对船用柴油机五大关键件的切削加工，在加工过程建模和有限元仿真研究分析的基础之上，建立了船用柴油机关键件切削加工工艺数据库及专家系统。
主要研究内容如下：
1．运用E-R模型进行概念结构设计，然后在关系型数据库管理系统SQLServer 2000 中进行逻辑结构设计和物理结构设计，在此基础上通过VisualBasic.NET 进行编程，对数据库应用程序进行开发，实现了基本的信息管理功能和查询检索功能。系统除了可以对工件、刀具、机床、切削液等信息进行管理，还可以根据输入的已知加工条件，推荐合理的切削刀具和切削用量。
2．对金属切削加工有限元仿真的关键技术进行了分析和研究，尤其是对工件材料的流动应力模型的构建进行了深入的探讨。在此基础上针对柴油机五大关键件的主要材料，以Deform-2D为仿真平台，构建了切削仿真模型。通过对仿真结果的后处理分析，得出了优化的刀具参数和切削用量，从而为切削参数优化提供了数据参考。
3．应用威林曼恩算法来计算切削力及切削功率，将此算法应用在系统软件中，用户可以方便地对所输入的切削参数是否安全合理进行判断，从而避免了由于切削参数不合理而导致的刀体损坏及工件报废问题，在一定程度上实现了系统的预警功能。
4．介绍了专家系统的系统结构、知识获取与表达、知识库与数据库结合的等。利用产生式表示法和框架表示法，建立了切削加工专家系统知识库，实现了对刀具、切削用量等工艺参数的优选。金属切削数据库及专家系统的建立是一项相当复杂和繁重的工作，由于时间和精力有限，本系统尚有许多不足之处，还需在以下几个方面加以完善：
1. 本系统的数据来源主要是依据切削仿真技术，由于金属切削仿真模拟是一项新技术，尚有许多不成熟的地方，模拟切削条件与实际加工条件还有一定的差距，所以仿真得出的切削数据还需要通过实验进行有效验证。除此之外，本文仍有一些可以扩展的地方，在现有的研究基础上，可以考虑三维仿真切削，可以将切削液的使用、刀具及工件的装夹等相关因素也考虑进去。这些都是今后的主要研究方向。
2. 本系统虽然较好地解决了实际加工中出现的切削数据信息查询、检索和管理等功能，但在如何将专家经验知识集成到系统中，使系统能够像专家一样思维，具有智能决策能力，还没有切实的解决方案，这是今后的一个研究方向。
3. 柴油机五大关键件的材料有球墨铸铁、合金钢、灰铸铁、铝合金等，而本文只研究了球墨铸铁QT500-7、合金钢42CrMo 这两种材料。今后还需要研究HT250、35CrMoA、HT200等材料的切削加工仿真。