第11章现代加工技术-加工参数优化.pptVIP

第十一章 加工参数优化 11.1 概述 11.2 加工参数优化 11.3 加工数据库△ 11.4 专家系统△ 11.1 概述11.1.1 加工参数优化的方法 加工参数优化的定义 加工参数优化就是寻求一组最优的加工参数使得加工过程中某一指标达到最佳状态。 优化目标 优化范围的制约条件 加工参数优化的方法(1) 加工参数的解析优化 解析优化的定义 探索优化目标、制约条件与可控变量之间的关系，建立起优化目标函数和制约函数，构成一个优化数学模型，根据这个模型，按一定的策略探求目标函数的极值，从而确定相应的最佳加工参数。 加工参数解析优化的主要过程 (2) 加工参数的试验优化 试验优化的方法就是通过工艺试验来确定相对较优工艺参数的一种方法。 最常用的试验方法是正交试验 正交试验法在寻求最佳工艺参数、最佳工艺配方和最佳试验条件方面是一种行之有效的试验方法。 11.1.2 加工数据库 加工数据库就是长期存储在计算机中的、有组织的、可共享的优化了的加工工艺参数的数据集合。 加工数据库的分类 加工数据库发展现状 切削数据库 数控加工数据库 电解加工数据库 加工数据库的建立可以提高加工效率，降低成本 11.2 加工参数的优化 建立优化模型 优化约束条件极其函数 优化处理 静态优化 动态优化 11.2.1 优化模型的建立1. 优化目标函数 对加工过程进行优化的目标有： 最大生产率：最短的加工时间 最低加工成本：最低的生产费用 最大利润率：单位时间内该工序的利润最大 (1) 最大生产率目标函数 (2) 最低加工成本目标函数 本工序加工时间的费用Cs； 本工序的工具使用费用Ct，如切削过程中的磨刀费用，它等于每次磨刀折算到该工序的费用； 其它各种费用之和Cw， 式中，k为本工序单位时间所分配的费用；KT为每次工具使用费用。 (3) 最大利润率目标函数 利润率?p是指单位时间内的利润，它可以根据产品的价格Pj和单件加工成本Cd的差值来计算。 工序的单件利润为：Pd=Pj-Cd 单件加工时间为td 利润率为 2. 优化约束条件及其函数(1) 约束来源 机床特性的约束 工件质量的约束 刀具的约束 夹具的约束 (2) 约束条件函数 最小进给量的限制 最大进给量的限制 机床可能实现的最大进给量 工件表面粗糙度所允许的最大进给量 刀具变形所允许的最大进给量 (2) 约束条件函数 最大进给量的限制 机床主轴转矩所允许的最大进给量 机床尺寸精度所允许的最大进给量 (2) 约束条件函数 最低切削速度的限制 机床可以实现的最低切削速度 工件表面质量要求所允许的最低切削速度 (2) 约束条件函数 最高切削速度的限制 机床可以实现的最大切削速度 工件表面质量要求所允许的最大切削速度 (2) 约束条件函数 机床电机功率所允许的最大进给量和切削速度 (2) 约束条件函数 刀具合理的耐用度所允许的最大进给量和切削速度 (2) 约束条件函数 11.2.2 静态优化1. 静态优化的数学模型及其求解方法 建立目标函数并确定加工参数可选择的范围以后，将二者结合起来，就构成了一个完整的加工优化数学模型（以成本目标函数为例） 成本目标函数 2. 静态优化问题求解实例(1) 技术参数 问题：用C620普通车床加工圆柱体工件，已知： 工件材料：45钢，正火。 毛坯尺寸：直径dw＝68mm，长度L＝300mm。 切削刀具： 机床性能： 刀具耐用度 主切削力 径向切削力 (2) 经济参数与加工要求 经济参数 机床费用 k＝0.1 元/min 工具费用 KT= 1.08 元 准备时间 tf＝1.5 min 换刀时间 tt=0.8 min 加工要求 粗糙度 Ra=5?m； 尺寸精度 60h9。 (3) 建立目标函数 加工单边总余量为4mm：粗车取ap＝3mm，半精车取ap＝1mm，粗车后粗糙度Ra20?m，尺寸为62h11 粗车和半精车的机加工时间 将ap=3mm、ap=1mm分别代入，得到粗车和半精车刀具耐用度 成本目标函数 (4) 建立制约条件函数 ① 最小进给量的制约（Rfl） 根据已知数据，机床可实现的最小进给量为0.08mm，已有 ② 最大进给量的制约（Rfh） 表面粗糙度对最大进给量的限制（Rfh1） 粗加工时有 在半精加工时 加工精度对最大进给量的限制（Rfh2） 粗加工：1.56-f=0 半精加工:0.52-f=0 ③ 最低切削速度的限制（Rvl） ④ 最大切削速度的限制（Rvh） 粗加工 ： 半精加工 ： ⑤ 机床电机功率的限制（Rp）