金屬切削參數(shù)多目標優(yōu)化及有限元分析.pdf

1、金屬切削過程是一個十分復(fù)雜的過程，切削工藝主要是通過刀具在材料表面切除多余的材料層來獲得理想的工件形狀、尺寸以及表面光潔度的機械加工方法。在車削加工中，切削用量的選擇不僅直接關(guān)系到生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本，精密切削和超精密切削還直接關(guān)系到切削力的變化，而切削力的變化又影響到刀具的耐用度和零件的加工精度。此外，零件表面質(zhì)量和機床功率與切削用量的選擇也有一定的關(guān)系。由于上述因素之間也存在著相互影響和制約的關(guān)系，所以，選擇切削用量需綜合考慮多方面的因

2、素。如何合理調(diào)節(jié)或控制各種影響和制約因素的數(shù)值或狀態(tài)，使之達到最佳組合，這就是切削用量的優(yōu)化選擇。 本文在對切削加工的基本機理研究的基礎(chǔ)上，采用線性目標規(guī)劃理論，建立一個以機床功率、最大容許切削力、工件軸線許用撓度、刀具耐用度等作為約束條件，以最大金屬切除率和最小工件表面粗糙度作為優(yōu)化指標的多目標最優(yōu)化模型。 以機夾外圓車刀為例，將建立的多目標最優(yōu)化模型用LINGO語言編寫，并用LINGO軟件求得其最佳切削用量，利用VC

3、++的可視化，將VC++與LINGO軟件接口，使LINGO軟件在后臺進行計算，創(chuàng)建用戶界面，實現(xiàn)切削參數(shù)多目標優(yōu)化的可視化計算使用戶方便、快捷的得到優(yōu)化結(jié)果。 運用DEFORM-3D軟件模擬切削過程，根據(jù)有限元離散思想建立車削外圓的有限元幾何模型，并確立了刀具和工件之間的速度和位置約束，通過有限元分析，對比優(yōu)化前后切削用量對刀具及工件應(yīng)力產(chǎn)生的影響。從分析結(jié)果可以看出優(yōu)化后的切削參數(shù)顯著的降低了刀具所受最大切削應(yīng)力并且減少了刀具