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復(fù)雜刀具優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的建立及算法改進(jìn)

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更新時(shí)間：2013-06-06
發(fā) 布人：滎浪

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復(fù)雜刀具優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的建立及算法改進(jìn)　　　摘要: 目的建立復(fù)雜刀具優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,提高優(yōu)化算法速度. 方法采用優(yōu)化設(shè)計(jì)與CAD相結(jié)合的方法. 結(jié)果與結(jié)論解決了傳統(tǒng)刀具設(shè)計(jì)的缺點(diǎn),改進(jìn)后的算法速度大幅度提高.

　　　關(guān)鍵詞: 數(shù)學(xué)模型；優(yōu)化；算法

　　在傳統(tǒng)的刀具設(shè)計(jì)中,通過查表和經(jīng)驗(yàn)公式來確定各種結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何參數(shù),然后,反復(fù)計(jì)算來得到相對(duì)較優(yōu)的刀具參數(shù).這種方法使設(shè)計(jì)過程復(fù)雜費(fèi)時(shí),且得不到最優(yōu)化的參數(shù),設(shè)計(jì)出的刀具成本高,加工效率低.因而刀具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)采用優(yōu)化設(shè)計(jì)與CAD相結(jié)合的方法,欲進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),必需首先建立刀具優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,由于復(fù)雜刀具的種類繁多,結(jié)構(gòu)變化多樣,優(yōu)化目標(biāo)不同,因而需分門別類地建立模型，此篇僅以輪切式拉刀為例.
1 拉刀優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型
　　　在拉刀參數(shù)設(shè)計(jì)過程中需要選擇的主要參數(shù)有拉削余量A,齒升量a,齒距t,容屑槽形狀和深度h,容屑系數(shù)k,同時(shí)工作齒數(shù)等,這些參數(shù)可分為兩類,一類是獨(dú)立參數(shù),如拉削余量和容屑槽形狀等,這些參數(shù)基本不受其他參數(shù)的影響.另一類參數(shù)是非獨(dú)立參數(shù),如齒升量、齒距、容屑槽深度、容屑系數(shù)等,這些參數(shù)既相互限制又相互依賴,第一類參數(shù)的選擇比較容易.可以用經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)庫來解決.第二類參數(shù)比較復(fù)雜,只有通過優(yōu)化的方法才能得到較好的結(jié)果.
　　粗切齒升量的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問題.增大a可使齒數(shù)減少,拉刀長(zhǎng)度變短,但同時(shí)又要求容屑槽深度增加.另外齒升量的增加又會(huì)引起拉削力的增大,受到拉床和拉刀拉應(yīng)力的限制.
　　齒距是決定拉刀長(zhǎng)度的一個(gè)重要因素,t越大,拉刀越長(zhǎng),同時(shí)工作齒數(shù)越少.這樣會(huì)在拉削過程中引起振動(dòng),生產(chǎn)效率低,降低刀具的使用壽命;t過小,又會(huì)使容屑空間變小,從而限制了齒升量的增大.
其他參數(shù)如同時(shí)工作齒數(shù)z,容屑槽深度h,容屑系數(shù)k都是a和t的函數(shù),只有當(dāng)a和t選擇后才能確定.從上述參數(shù)分析可知,a和t是拉刀設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,在a和t之間應(yīng)有一最佳組合值,使得a在拉床的額定應(yīng)力和拉刀的許用應(yīng)力范圍內(nèi)達(dá)到最高,即使拉刀的長(zhǎng)...

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