金属切削参数多目标优化及有限元分析

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1、硕士学位论文摘要金属切削过程是一个十分复杂的过程，切削工艺主要是通过刀具在材料表面切除多余的材料层来获得理想的工件形状、尺寸以及表面光洁度的机械加工方法。在车削加工中，切削用量的选择不仅直接关系到生产率和生产成本，精密切削和超精密切削还直接关系到切削力的变化，而切削力的变化又影响到刀具的耐用度和零件的加工精度。此外，零件表面质量和机床功率与切削用量的选择也有一定的关系。由于上述因素之间也存在着相互影响和制约的关系，所以，选择切削用量需综合考虑多方面的因素。如何合理调节或控制各种影响和制约因素的数值或状态，使之达到最佳组合，这就是切削用量的优化选择。本

2、文在对切削加工的基本机理研究的基础上，采用线性目标规划理论，建立一个以机床功率、最大容许切削力、工件轴线许用挠度、刀具耐用度等作为约束条件，以最大金属切除率和最小工件表面粗糙度作为优化指标的多目标最优化模型。以机夹外圆车刀为例，将建立的多目标最优化模型用LINGO语言编写，并用LINGO软件求得其最佳切削用量，利用VC++的可视化，将VC++与LINGO软件接口，使LINGO软件在后台进行计算，创建用户界面，实现切削参数多目标优化的可视化计算使用户方便、快捷的得到优化结果。运用DEFORM．3D软件模拟切削过程，根据有限元离散思想建立车削外圆的有限元

3、几何模型，并确立了刀具和工件之间的速度和位置约束，通过有限元分析，对比优化前后切削用量对刀具及工件应力产生的影响。从分析结果可以看出优化后的切削参数显著的降低了刀具所受最大切削应力并月．减少了刀具磨损量，提高刀具使用寿命，证明了本文所选取优化模型及优化方法对金属切削是适用的。关键字：切削用量，优化，LINGO，有限元分析AbstractMetaj。cuttlngprocessisaVe巧compIexprocess，turningin，cuttingtheamountofcn01ce1snotonlyadirectbearingonproductiv

4、it)randproductioncosts，itisdirectlvreIatedtochangesincuningforCe，aIldtheimpact0fthechangeofcuttingforcetothetooIdurableandprecision眦chining．Therefore，thechoicetobeconsideringcuttingaVarletyoff．actors·Howtoregulateorcontrolofareasonableandconstraintsaf．fectingtneVaIueorstate，toa

5、chieVethebestcombination，andthisistheoptimalchoiceofcuttingparameters．1nthlspaper，thebasicprocessofcuttingonthebasisofthemechanism，theuseotllnearprogrammingtheoⅨamachinetoolpower，maximumallowablecuttingforce，workpleceaxisallowabledeflection，toollifeandotherconditionsasaconstrai

6、nttotnemaxlmummetalremoValrateandminimumsurfaceroughnessasindicatorstooptimizemulti—objectiveoptimizationmodelExtemalfoldertomachinetooIsforexample，obtainedusingthesoRwareLINGocuttingitsbest，andtheuseofVC++tocreatetheuserinterface，sothatsof2wareLINGOcalculatedinthebackground，sa

7、veagreatdealoftimeandhumanresourcestobefastsimpleoptimizationresults，therealizationofmulti—obiectiveoptlmlzatlonofcuttingparametersofVisualcomputing．TheuseofsimulationsonwareDEFORM-3Dcuttingprocess，throu曲thefiniteelementanalysis，wecanseethattheoptlmlzedcuttingparametefssjgnific

8、antlyreducesthecuttingtooIsubiecttothegreateststressan