高速切削有限元仿真及加工参数优化的研究

发布时间：2017-05-27 17:16

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【摘要】： 高速切削加工是近二十年来迅速发展起来的一门先进制造技术，被视为21世纪切削加工领域研究与应用的主流方向。高速切削所带来的全新观念使传统的切削理论需要被重新认识。本文主要通过有限元仿真技术来研究高速切削，并针对特定材料的加工参数进行了优化。 首先，建立高速切削有限元仿真模型，对其所涉及的关键技术进行了研究。在验证了模型的可靠性后，对相关物理量(切削力、温度)进行了分析。 其次，利用人工神经网络具有的高度非线性映射能力和遗传算法的全局寻优能力，建立高速切削加工参数优化模型，，对高速切削加工参数进行优化，利用神经网络的预测能力对相关物理量进行预测，并结合相关实验对优化结果进行了讨论。 最后，利用LabVIEW和MATLAB软件制作了高速切削加工参数优化软件，对高速切削加工参数的选取提供参考。
【关键词】：高速切削 有限元法 人工神经网络 遗传算法 切削参数优化
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG506.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 高速切削加工技术的国内外发展历程7-8
• 1.2 本课题研究的意义8
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势8-11
• 1.3.1 金属切削加工有限元仿真的应用与发展8-11
• 1.3.2 人工神经网络与遗传算法在优化加工参数中的应用11
• 1.4 论文的研究内容和技术路线11-13
• 2 高速切削有限元仿真模型的研究13-33
• 2.1 正交切削13-14
• 2.2 有限元法基本思想14-16
• 2.3 热—弹塑性大变形耦合的有限元控制方程16-19
• 2.4 高速切削有限元仿真模型的建立19-25
• 2.4.1 几何模型19-21
• 2.4.2 材料模型21
• 2.4.3 网格划分21-22
• 2.4.4 边界条件和载荷22-23
• 2.4.5 切屑与刀具面的接触和摩擦23-24
• 2.4.6 切屑与工件的分离和断裂判定准则24-25
• 2.5 高速切削有限元仿真模型的验证25-27
• 2.6 高速切削过程中各物理量的分析27-32
• 2.6.1 铣削力27-29
• 2.6.2 温度29-32
• 2.7 本章小结32-33
• 3 高速切削加工参数优化33-52
• 3.1 BP神经网络模型的建立33-37
• 3.1.1 神经网络层的设计33
• 3.1.2 网络隐层神经元数目的选择33-34
• 3.1.3 网络参数的选择34-35
• 3.1.4 BP神经网络模型的建立35-36
• 3.1.5 神经网络的训练36-37
• 3.2 神经网络泛化性验证37-39
• 3.3 高速切削加工参数优化模型的建立39-43
• 3.3.1 高速铣削切削用量39-40
• 3.3.2 模型的决策变量40
• 3.3.3 多个目标函数40
• 3.3.4 约束条件40-42
• 3.3.5 统一目标函数42-43
• 3.4 基于神经网络—遗传算法对高速切削加工参数进行优化43-48
• 3.4.1 遗传算法优化流程图43-45
• 3.4.2 适应度函数的确定45-47
• 3.4.3 遗传算法主要参数的确定47-48
• 3.5 遗传算法优化结果48-49
• 3.6 试切实验49-51
• 3.7 本章小结51-52
• 4 高速铣削优化系统设计52-60
• 4.1 系统设计与分析52-54
• 4.1.1 优化系统需求分析52
• 4.1.2 总体设计52-53
• 4.1.3 系统开发环境及工具53-54
• 4.2 系统软件设计与实现54-57
• 4.2.1 系统优化程序流程54-55
• 4.2.2 系统实现55-57
• 4.3 优化结果57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 总结与展望60-62
• 5.1 总结60
• 5.2 展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67

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本文编号：400687