数控加工工艺参数优化作业论文.doc

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1、数控加工工艺优化一、概述优化设计是一门新兴学科，它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上，通过计算机的数值计算，能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案，使期望的经济指标达到最优，它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题，优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法，因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。机械优化设计的目的是以最低的成本获得最好的效益，是设计工作者一直追求的目标，从数学的观点看，工程中的优化问题，就是求解极大值或极小值问题，亦即极值问题。本文从优化设计的基本理论

2、、优化设计与产品开发、优化设计特点及优化设计应用等方面阐述优化设计的基本方法理论。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型，建立数学模型包括:选取适当的设计变量，建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式，约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下，在机械产品的形态、几何尺寸关系或

3、其它因素的限制范围内，以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象，选取设计变量，建立目标函数和约束条件，并使目标函数获得最优值一种现代设计方法，目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是以建立数学模型进行设计的。优化设计引用了一些新的概念和术语，如前所述的设计变量、目标函数、约束条件等。机械优化设计将机械设计的具体要求构造成数学模型，将机械设计问题转化为数学问题，构成一个完整的数学规划命题，逐步求解这个规划命题，使其最佳地满足设计要求，从而获得可行方案中的最优设计方案。优化设计改变了传统的设计

4、方式。传统设计方法是被动地重复分析产品的性能，而不是主动设计产品的参数。作为一项设计不仅要求方案可行、合理，而且应该是某些指标达到最优的理想方案。并从大量的可行设计方案中找出—种最优化的设计方案，从而实现最优化的设计。优化设计可以满足多方面的性能要求。产品要求总体结构尺寸小，传动效率高，生产成本低等，这些要求用传统设计方法设计是无法解决的。实践证明，最优化设计是保证产品具有优良的性能，减轻自重或体积，降低工程造价的一种有效设计方法。总的看来，机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的，可编辑word,供参考版！是一

5、门崭新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法，它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。因此，在加强现代机械设计理论研究的同时，还要进一步加强最优设计数学模型的研究，以便在近代数学、力学和物理学的新成就基础上，使其更能反映客观实际。同时机械优化设计的研究还必须与工程实践、数学力学理论、计算技术和电子计算机的应用等紧密联系起来，才能具有更广阔的发展前景。优化方法进行设计的步骤：(1)将机械设计问题的物理模型转变为数学模型。其中包括根据设计要求确定设计目标，建立目标函数；确定设计的约束条件，并以

6、函数的形式表示；同时在建立数学模型时，要确定设计过程中的合理参数作为设计变量。(2)根据数学模型的性质，选择合适的优化算法，编制计算程序，由计算机进行自动寻优计算以求得最优解。(3)对计算结果进行分析判断，得出最优设计方案。二、问题的提出工艺参数是数控切削加工的基本控制量。如工艺参数选择不当，不仅难以保证工件加工精度及控制加工成本，而且可能因切削力过大等原因造成机床被迫停机，影响数控机床效能的正常发挥。因此，以提高数控切削加工效率、降低加工成本、获得高质量产品为目的进行的数控切削加工工艺参数多目标优化研究，对提高数

7、控加工经济效益具有重要意义。本文以数控车削、数控铣削加工的主轴转速、进给速度、背吃刀量、铣削宽度等工艺参数作为优化变量，建立了多目标优化数学模型同时采用有效的优化算法实现数控切削加工工艺参数的多目标优化。优化设计过程中，首先要选择并确定合理的设计参数，经过分析，只把基本的、对设计目标影响较大的参数选为设计参数。至于次要的、对设计目标影响不明显或者根据实际要求可事先确定的参数作为常数处理。设计参数越多，设计的自由度越大，就有利于寻找最理想的设计方案，但设计变量增多，问题求解就越复杂。因此，对于复杂的问题求解时，必须正

8、确合理地确定设计变量。对于复杂零件的铣削加工，切削因素(本文主要指机床转速，进给速度、背吃刀量和切削宽度)在加工过程中可能变化较大，为了取得尽可能好的优化效果，需要根据各刀位点的切削因素的变化选择不同加工参数。通常所说的切削参数是指切削运动参数，它主要包括：切削速度、进给量或进给速度、背吃刀量、切削宽度。三、优化数学模型的建立可编辑word,供参考版！1．设