文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
金属切削参数多目标优化及有限元分析
姓名:刘晶
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:李旭东
20090420
摘要金属切削过程是一个十分复杂的过程,切削工艺主要是通过刀具在材料表面切除多余的材料层来获得理想的工件形状、尺寸以及表面光洁度的机械加工方法。在车削加工中,切削用量的选择不仅直接关系到生产率和生产成本,精密切削和超精密切削还直接关系到切削力的变化,而切削力的变化又影响到刀具的耐用度和零件的加工精度。此外,零件表面质量和机床功率与切削用量的选择也有一定的关系。由于上述因素之间也存在着相互影响和制约的关系,所以,选择切削用量需综合考虑多方面的因素。如何合理调节或控制各种影响和制约因素的数值或状态,使之达到最佳组合,这就是切削用量的优化选择。本文在对切削加工的基本机理研究的基础上,采用线性目标规划理论,建立一个以机床功率、最大容许切削力、工件轴线许用挠度、刀具耐用度等作为约束条件,以最大金属切除率和最小工件表面粗糙度作为优化指标的多目标最优化模以机夹外圆车刀为例,将建立的多目标最优化模型用镅员嘈矗⒂砑蟮闷渥罴亚邢饔昧浚肰目墒踊玍隠软件接口,使砑诤筇ń屑扑悖唇ㄓ没Ы缑妫迪智邢鞑问嗄勘暧呕的可视化计算使用户方便、快捷的得到优化结果。,根据有限元离散思想建立车削外圆的有限元几何模型,并确立了刀具和工件之间的速度和位置约束,通过有限元分析,对比优化前后切削用量对刀具及工件应力产生的影响。,提高刀具使用寿命,证明了本文所选取优化模型及优化方法对金属切削是适用的。关键字:切削用量,优化,邢拊7治型。硕士学位论文
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导雌名::别晶作者签名:表晶兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明日期:加耗学位论文版权使用授权书原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。
,切削加工的效率、经济性等受到机床的设备能力、操作者的技术水平、刀具和工件材料种类、工件形状和生产批量、刀具结构及其几何参数、切削用量和冷却润滑等因素的影响和制约。而且这许多因素之间也相互存在着制约。这就增加了对切削过程的最终效果进行有效控制的难度。切削工艺主要是通过刀具在材料表面切除多余的材料层来获得理想的工件形状、尺寸以及表面光洁度的机械加工方法。切削可以代替研磨等很费工的手工精加工工序,同时提高加工精度和加工表面质量。在车削加工,切削用量的选择不仅直接关系到生产率和生产成本,精密切削和超精密切削还直接关系到切削力的变化,而切削力的变化又影响到刀具的耐用度和零件的加工精度【俊4送猓件表面质量和机床功率与切削用量的选择也有一定的关系。由于上述因素之间也存在着相互影响和制约的关系,所以如何合理调节或控制各种影响和制约因素的数值或状态,使之达到最佳组合,这就是切削用量的优化选择。切削优化过程,是一个内涵较广的概念,根据具体的优化和实施优化过程的手段,可以将优化过程分为若干级别和类别。首先,根据优化的目标函数和约束条件的数学性质,可以将优化细分为线性优化喑葡咝怨婊和非线性优化。切削过程的优化问题一般不是线性优化问题。但是切削过程的许多物理量缜邢髁Α⑶邢魑露鹊与切削用量之间的关系大多符合指数关系,所以往往可以通过取对数的方法,将切削过程优化问题转化为线性优化问题。其次,根据每一独立优化过程所涉及的优化目标和控制因素的个数,又可以将优化分为单目标优化、多目标优化、单因素优化和多因素优化。对于每一生产过程,都希望满足质量、生产率和成本的要求,而切削过程的控制和影响因素又复杂多样,所以实际的切削过程优化问题都是多目标、多因素优化问题。但是在很多具体的生产条件下某一种优化目标对当时的生产过程起关键作用,其他优化目标降为次要地位,在这种情况下,自然可使实际的切削过程优化