[發明專利]硬脆材料薄壁零件切削加工工藝優化方法

有效

• 申請號: 201710449127.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107480318B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 董志剛;康仁科;劉志強;周平;朱祥龍;劉書田
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 閻昱辰;李洪福

1.一種硬脆材料薄壁零件切削加工工藝優化方法，其特征在于包括如下步驟：

—針對選定的硬脆材料薄壁零件，建立該零件的參數化薄壁結構模型，為該模型設定有限元網格；

—為所述的薄壁結構模型加載設定的約束條件；通過算法優化對切削加工過程中的每道工序進行優化，得到所述工序對應的最優工件形狀及最大應力值；

—根據所述的最大應力值、材料許用強度值以及安全系數，結合切削力模型，得到當前工序的加工參數；

對所述的薄壁結構模型加載過程如下：

—設定系統載荷值為F，使用優化算法進行優化計算；

—計算該步驟的設計變量為加載位置的坐標(x,y)，輸出變量為有限元模型的最大應力σ_max2，σ_max2隨加載位置的坐標(x,y)的變化而變化；

優化目標為有限元模型的最大應力σ_max2最大，求解出相應的最大應力σ_max1，即σ_max1＝max(σ_max2)；

所述切削過程中的使用的切削力模型：

F_g＝g_g(A,fu,N,ap,ae,f)；

其中，A為超聲振幅、fu為超聲頻率，N為主軸轉速、ap為徑向切深、ae為軸向切深，F_g為最大磨削力，f為進給；

由于載荷值F與最大應力值σ_max呈線性關系，參考磨削力模型及材料的許用強度[σ_max]，并指定安全系數R＝3～5，通過如下公式，求出所述工序的允許采用的最大磨削力；

由材料的強度值[σ]、最大應力值σ_max及安全系數R，求出切削力F_g；

所述的優化算法為

梯度優化算法，包括：修正可行方向法Modified Method of Feasible Directions、廣義下降梯度法Large Scale Generalized Reduced Gradient、序列二次規劃法SequentialQuadratic Programming、多功能優化系統技術Multifunction Optimization SystemTool、混合整型序列二次規劃Mixed-Integer Sequential Quadratic Programming；

直接搜索方法，包括：霍克-吉維斯直接搜索法Hooke-Jeeves Direct Search Method，下山單存形法Downhill Simplex；

全局優化算法：多島遺傳算法Multi-Island Genetic Algorithm，進化算法Evolutionary Optimization，自適應模擬退火法Adaptive Simulated Annealing，粒子群優化算法Particle Swarm Optimization。

2.根據權利要求1所述的硬脆材料薄壁零件切削加工工藝優化方法，其特征還在于所述的零件形狀通過有限個設計變量D_i，i＝1,2……m表示，組成帶有有限元網格的參數化薄壁結構模型。