基于灰色关联理论与遗传算法的薄板件加工研究

发布时间：2021-05-19 05:35

　　薄壁类零件因其自身刚度很差、材料去除量较高,在加工中极易产生变形、失稳及颤振问题,严重影响产品的质量;加之经验与理论的欠缺,在实际生产中难以制定合理的工艺参数,无法充分发挥机床的优越性能。本文以铝合金薄板零件层切试验为载体,对零件加工后的变形规律与表面质量进行了深入探究,分析了铣削因素对加工质量的影响大小并提出相应的优化方案。具体研究工作如下:首先,基于金属切削原理,详细分析了影响薄壁类零件加工质量的铣削力及残余应力等。对铣削加工中的稳定性进行分析,得到了立铣刀的固有模态与振型分布,并由谐响应分析得到其在激振力作用下的稳态响应。其次,以轴向切深、径向切深、每齿进给量及主轴转速为决策变量,设置了薄板件正交铣削试验,获得了工件的变形误差与表面粗糙度数据。通过MATLAB的回归功能构造了决策变量与表面粗糙度之间的预测模型,并由方差分析验证了其有效性。然后,以工件的最大变形量与表面粗糙度为特征目标,运用灰色关联理论分析了决策变量与特征目标间的关联度大小,结果显示每齿进给量对变形量的影响最大,然后依次是轴向切深、径向切深与主轴转速;每齿进给量与径向切深对表面粗糙度的影响最大,轴向切深对其影响最小... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 切削力的研究现状
        1.2.2 薄壁件加工变形的研究
        1.2.3 切削参数优化的研究现状
    1.3 灰色关联理论在机械领域的应用
    1.4 本文研究目的与内容
        1.4.1 论文研究目的
        1.4.2 论文研究内容
    1.5 本章小结
2 铣削加工机理
    2.1 引言
    2.2 金属切削变形过程
        2.2.1 正交切削原理
        2.2.2 铣削加工方式
    2.3 切削力
        2.3.1 切削力的来源
        2.3.2 影响切削力的因素
        2.3.3 切削力的计算
    2.4 已加工表面质量
        2.4.1 切削表面的形成过程
        2.4.2 工件表面特征
        2.4.3 切削的表层特征
    2.5 铣削加工的稳定性
        2.5.1 铣刀的动态特性分析
        2.5.2 工件的受振分析
    2.6 本章小结
3 薄板铣削实验
    3.1 引言
    3.2 试验介绍
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试验条件
    3.3 试验方案设计
    3.4 试验数据收集
        3.4.1 工件变形分析
        3.4.2 表面粗糙度的测量
    3.5 表面粗糙度预测模型的建立
    3.6 本章小结
4 灰色系统理论与铣削参数关联度分析
    4.1 引言
    4.2 灰色系统理论简介
        4.2.1 灰色关联理论
        4.2.2 灰色关联度建模方法
    4.3 铣削参数的灰色关联度分析
        4.3.1 各因素与最大变形量的关联度分析
        4.3.2 各因素与表面粗糙度的关联度分析
    4.4 铣削参数的优势水平分析
    4.5 本章小结
5 基于遗传算法的铣削参数优化
    5.1 引言
    5.2 铣削参数的优化模型
        5.2.1 目标函数
        5.2.2 约束条件
    5.3 遗传算法的基本原理
        5.3.1 遗传算法的操作流程
        5.3.2 相关参数的设置
        5.3.3 变形量优化的结果与分析
    5.4 多目标优化与遗传算法
        5.4.1 NSGAⅡ算法简介
        5.4.2 NSGAⅡ优化的操作过程
        5.4.3 优化结果及验证分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
    A.NSGAⅡ算法主程序
    B 学位论文数据集
致谢



本文编号：3195214