基于遗传算法和有限单元法的夹具布局优化

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1、万方数据基于遗传算法和有限单元法的夹具布局优化4．1．1平衡约束⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一454．1．2支反力约束⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一454．1．3夹紧力约束⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．454．1．43-2．1定位准则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．464．1．5摩擦力约束⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一464．2夹具布局的分析方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．474．2．1方法一：分布优化法⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．474．2．2方法二：整体优化法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一474．3小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．505夹具布局优化算例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515．1算例1：二维工件铣槽的夹具布局优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5l5．2算例2：刀具加工路径的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一565．3算例3：二维中空工件铣槽的夹具布局优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．605。4算例4：将二分法应用于

3、夹具优化问题中⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一655．5算例5：考虑摩擦力条件下二维工件铣槽的夹具布局优化⋯⋯⋯⋯⋯一715．6算例6：考虑摩擦力条件下二维工件铣槽的夹具布局优化2⋯⋯⋯⋯⋯785．7算例分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．825．8小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．84结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯j⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一85参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯87致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～90大连理工大学学位论文版权使用授权书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．91万方数据大连理工人学专业学位硕士学位论文1绪论1．1选题背景及意义夹具是一种应用广泛的工艺装备，它在加工rfl的主要作用是完成工件的定位和夹紧，保证加工的可靠性。夹具在工件制造中的作用非常重要，夹具的使用相对于传统的划线法，能够大幅度地提高生产效率，降低生产成本。因此，夹具的设计制造，是产品加工生产中的重要环节。随着市场竞争日益激烈，制造企业都在不断提高产品的生产效率，而

5、如何提高夹具的设计生产效率是其中重要的⋯环。传统的夹具设计制造都是依靠技术人员的经验来进行的。这种方法一个很大的问题就是完全依靠技术人员的经验，要求技术人员的经验丰富，并且费时费力，生产设计周期长，而且人工成本很高。为了解决这个问题，缩短夹具的设计与生产周期，提高企业的经济效益，人们将传统的夹具理论和计算机技术相结合，产生了一门新的学科一计算机辅助夹具设计。1．2计算机辅助夹具设计国内外研究现状目前，计算机辅助夹具设计技术主要包括4个阶段：安装规划、装夹规划、夹具构形设计和夹具性能评价。其中，安装规划主要是确

6、定加工中的工序、工步和安装次数，以及在每次安装中工件的加工方位和加工面；装夹规划主要是确定某一工步的特定安装条件下加工工件的某一加工面所选择的夹紧点和定位点；夹具构形设计主要任务是设计夹具元件结构，将设计出的夹具元件装配成完整的夹具，得到夹具的零件图和装配图；夹具性能评价是对设计出来的夹具进行评价和分析，对夹具设计进行优化处理。J．CecilElJ回顾了夹具设计目前的发展情况，对不久的将来夹具设计相关的研究领域进行了分析。lainBoyle等【2啪蔡瑾等【31141针对夹具设计方法的4个阶段，分析了目前的4个

7、阶段的分析方法和研究进展，并对未来进行了展望。王凤岐等【5】分析了计算机辅助夹具设计技术(尤其是组合夹具和专用夹具设计)的研究现状，并对未来组合夹具和专用夹具设计技术进行了展望。陈蔚芳161等阐述了基于FMS的柔性夹具的特点，重点分析了柔性夹具设计中的设计依据、设计思想和设计方法。本文的主要研究内容是基于遗传算法和有限单元法的夹具布局优化。夹具布局优化属于计算机辅助夹具设计中夹具性能评价阶段的内容。夹具布局优化的任务就是改变夹具中定位点和夹紧点的位置，使工件在加工过程中的最大变形量最小。因此，在进行夹具布局优

8、化时，首先需要对夹具的装夹变形机理和夹具布局优化中装夹数学模型进行了解。万方数据基于遗传算法和有限单元法的夹具布局优化郭小明等【7】分析了国内外学者对于接触问题研究的基本思想和主要特点。陈蔚芳等峭J介绍了有限单元法在计算机辅助夹具设计中的应用，并结合实例介绍了有限单元法在夹具结构分析、夹具设计优化和切削参数优化等方而的应用。张发平等19】对工件的准静态模型进行了受力分析，根据受力分析的结果计算了工件