基于复杂零件夹紧表面的夹紧力全区域规划

摘要

研究机械加工过程中夹紧力的合理规划是保证加工质量的核心环节，对于实现加工过程中夹紧力的可靠性和工件的精密化至关重要，为此构建了全区域夹紧力变向迭代规划算法。根据工件在装夹布局中的受力状态以及工件与装夹元件之间接触力的方向约束条件，分别依据夹紧力大小与夹紧点位置的未知和已知情况，结合线性规划技术分别建立了有静摩擦力和无静摩擦力的力的存在性和力的可行性分析方法。在夹紧力存在的条件下，通过离散夹紧表面为点集的方法，逐点地以一定步长正向从最小值开始选取夹紧力的大小，根据当前值与上一次取值之间可行性的差异，确定下一次取值的步长及其方向，若可行性相同则以相同步长继续正向取值，否则步长减少、反向取值，直至步长的绝对值小于阈值，建立全区域夹紧力的变向迭代规划算法，该算法将连续型的夹紧力设计问题转化为离散型，并将连续的待装夹表面转化为点集，不仅适合于形状复杂的工件，而且还利于计算机实现夹紧力的自动化设计。
　　对于当单一夹紧力不能使工件在加工过程中稳定，需要多点装夹的情况。提出了多夹紧力迭代规划算法。通过用合力和投影角度表达每个夹紧力。并以判断该合力下是否至少存在一组夹紧力组合使工件稳定为迭代标准。若此次迭代标准与上次相同时，则迭代步长和迭代方向不变。若不同则迭代步长缩小并反向迭代。直至步长的绝对值在给定的阈值范围内。
　　针对迭代规划算法的参数选取问题，本文以最少的计算次数为目标函数，运用遗传算法将迭代规划算法中的三个参数进行优化。旨在提高算法的效率。
　　基于复杂零件夹紧表面的夹紧力全区域规划不仅适用于具有复杂表面的工件，而且能够避免工件处于非稳定状态下优化模型的求解过程。提高了计算效率，使夹紧点与夹紧力的选取有了一个计算标准，为复杂工件装夹布局方案的合理设计提供了基础理论。多夹紧力迭代规划算法则能搜寻出多个夹紧力共同作用下每个夹紧力的取值范围，为需要多点装夹的工件的夹紧力选取提供力选取标准。

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2. 课题的提出

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容及结构体系

第二章 工件装夹和加工模型建立

2.1 引言

2.2 无摩擦力工件稳定性分析方法

2.3 应用实例

2.4 本章小结

第三章 夹紧力的全区域规划算法

3.1 引言

3.2 夹紧力的全区域规划算法

3.3 应用实例

3.4本章小结

第四章 多夹紧力的夹紧力迭代规划算法

4.1 引言

4.2 多夹紧力分解

4.3 多夹紧力迭代规划算法

4.4 应用分析

4.5 本章小结

第五章 迭代规划算法的优化

5.1 引言

5.2遗传算法

5.3算法的优化

5.4 算法优化实例对比

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2本文的不足与展望

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的学术论文及参加科研工作情况

致谢

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