[發明專利]一種基于聯合仿真的球頭銑刀幾何參數優化方法

在審

• 申請號: 201810733739.1
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN108920844A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 劉獻禮;牛壯;趙澤民
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于聯合仿真的球頭銑刀幾何參數優化方法，通過UG建立球頭銑刀參數化實體模型，使用ABAQUS進行三維銑削限元仿真分析，在ISIGHT多學科設計優化平臺下集成UG、ABAQUS聯合仿真，使其建模、仿真、控制于一體，根據工件材料的特性及加工需求，確定幾何參數優化的設計變量、目標函數以及約束條件，使用遺傳算法對球頭銑刀幾何參數進行優化，充分利用過程自動化確定最佳設計參數，提高了優化設計效率、降低了球頭銑刀幾何參數優化成本，滿足現代制造業靈活的需求，為刀具幾何參數優化提供了一種新途徑。

技術領域

本發明屬于機械加工領域，具體涉及一種基于聯合仿真的球頭銑刀幾何參數優化方法。

背景技術

素有機床 “牙齒”之稱的刀具作為切削金屬的工具，其切削部分是一個由幾何參數確定的幾何體，由于刀具切削部分直接參與切削過程，刀具幾何參數與切削力、切削溫度及刀具使用壽命關系密切，同時還影響著已加工工件表面的形狀與質量，在切削加工時，刀具幾何參數對材料特性極其敏感，面對不同材料時，幾何參數固定的通用刀具很難發揮出優良的性能，因此，針對材料的特性選擇合理幾何參數的刀具是保障優良切削性能的前提，試驗法雖然可以獲得比較接近真實的切削數據，但是浪費大量時間并且成本相當高，金屬切削有限元仿真技術以其低成本、直觀方便的優勢被廣泛應用于金屬切削技術研究領域，但材料不同、刀具幾何參數不同時需要人為反復修改參數、重復建模，自動化程度低。

ISIGHT軟件可以通過一種搭積木的方式耦合各種軟件，成功將數字、推理及設計探索技術融為一體，所有的設計流程統一到一個框架中，自動運行仿真軟件，并通過自動搜索技術改變輸入文件的設計變量匹配到下一次仿真模型中，實現“設計-評估-改進”的自動循環。

發明內容

針對上述背景技術中存在的問題，本發明目的在于提供一種基于聯合仿真的球頭銑刀幾何參數優化方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于聯合仿真的球頭銑刀幾何參數優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、選擇UG軟件建立球頭銑刀參數化實體模型，編制C代碼程序控制參數化特征變量生成不同幾何參數的刀具模型并輸出stp格式的模型文件；

b、選擇ABAQUS有限元分析軟件建立三維銑削仿真分析模型，導入stp格式的刀具模型文件，進行材料屬性和接觸屬性參數設置，還包括切削深度、切削速度和進給速度參數設置，提取三維銑削仿真分析模型主體程序，建立銑削仿真建模過程命令流Python文件，使其更新刀具模型并完成仿真建模前處理工作并控制后處理模塊輸出切削力、切削溫度數據文本；

c、選擇ISIGHT多學科優化設計軟件集成UG、ABAQUS軟件使其自動進行組件間參數與文件的傳遞，在工作流程中加入程序集成組件，重新命名為UG，標定幾何參數變量，使其調用UG軟件后臺運行并執行所輸入的C代碼程序輸出新的刀具模型，在工作流程中加入程序集成組件，重新命名為ABAQUS，使其調用ABAQUS軟件后臺運行并執行銑削仿真建模過程命令流Python文件進行仿真分析輸出切削力、切削溫度數據文本；

d、根據工件材料的特性及加工需求，確定幾何參數優化的設計變量、目標函數以及約束條件，在ISIGHT工作流程中加入優化組件控制UG、ABAQUS協同建模、聯合仿真，利用遺傳算法對球頭銑刀幾何參數進行優化，獲取刀具最優幾何參數組合。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：