基于直列发动机缸体的装夹优化方法及系统
专利汇可以提供基于直列发动机缸体的装夹优化方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于直列 发动机 缸体的装夹优化方法及系统，包括：建立发动机缸体平面 铣削 过程的静态铣削 力 模型，得到维持装夹 稳定性 所需的最小夹紧力；根据发动机缸体几何结构的 刚度 特点，对发动机缸 体模 型进行简化,并划分为三种特征区域；基于弹性力学理论，对夹紧力作用在三种特征区域的不同 位置 所造成的弹性 变形 逐一进行解析计算，得到由于装夹 定位 作用造成的总弹性变形；建立装夹方案优化模型，利用遗传 算法 求解优化模型，得到适用于发动机缸体顶面铣削过程的最优装夹方案。本发明对发动机缸体顶面铣削工序内的装夹方案进行了优化，有效降低了由于定位夹紧作用力引起的缸体弹性变形，从而提升了最终加工表面的平面度 精度 。，下面是基于直列发动机缸体的装夹优化方法及系统专利的具体信息内容。
1.一种基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
模型建立步骤：建立发动机缸体平面铣削过程的静态铣削力模型，得到维持装夹稳定性所需的最小夹紧力；
模型简化步骤：根据发动机缸体几何结构的刚度特点，对发动机缸体模型进行简化，并将简化后的缸体模型划分为三种特征区域，包括：“跨域”、“墩域”和“桥域”；
夹紧力解析步骤：对夹紧力作用在三种特征区域的不同位置所造成的弹性变形逐一进行解析计算，并根据叠加原理对多个夹紧力同时作用在不同区域所产生的变形进行叠加，得到由于装夹定位作用造成的总弹性变形；
优化模型建立步骤：以装夹定位作用所造成的总弹性变形最小化为目标，以满足实际加工情况和夹具设计准则为约束建立优化模型；
模型求解步骤：利用遗传算法求解优化模型，得到适用于发动机缸体顶面铣削过程的最优装夹方案。
2.根据权利要求1所述的基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，所述优化模型包括：
目标函数：
Min S(X) (1)
约束条件：
X＝[L1，L2，...，L6，C1，C2，...，C6]T (2)
Li＝(xLi，yLi，zLi)T (3)
Cj＝(xCj，yCj，zCj)T (4)
yL1＝yL2＝yL3 (5)
xL4＝xL5 (6)
X∈ΩC (7)
i，j＝1，2，…，6 (8)
其中，X代表夹具布局方案，包括L1～L6六个定位块位置与对应的C1～C6六个夹紧点位置，S(X)为在该夹具布局方案下由于定位夹紧作用而导致工件产生的最大弹性变形量；
(xLi，yLi，zLi)与(xCj，yCj，zCj)分别代表第j个定位块与第j个夹紧点在全局直角坐标系下的坐标，j与j均为大于0小于7的整数；ΩC代表实际加工中发动机缸体外表面能够为定位块、夹头提供有效接触作用面的备选区域集合。
3.根据权利要求1所述的基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，所述步骤
1包括：
通过对铣刀齿刃微元体上的切削力进行分解，并将任一时刻所有参与切削的微元切削分力相叠加，经过坐标变换，最终得到X、Y、Z三个方向的平均铣削力。
4.根据权利要求1所述的基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，所述步骤
2包括：
所述特征区域是按照发动机缸体的物理结构特点与刚度特征进行划分的，其中两个划分截面均平行于缸体的主定位基准面，分别称为截面I和截面II。
5.根据权利要求4所述的基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，所述步骤
3包括：
当夹紧力作用在跨域上时，对作用载荷与挠曲方程分别进行双重三角级数展开，使其满足边界条件进而求解；
当夹紧力作用在墩域上时，通过设置虚拟截面，使虚拟截面下方区域满足布希涅斯克条件，而虚拟截面上方区域则采用双三角级数法求解；以墩域与跨域在截面I和截面II上的应力分布作为对应桥域的载荷输入，结合桥域自身的刚度变化特点，通过对二维弹性薄板理论进行三维推广，求得桥域的弹性变形。
6.根据权利要求1所述的基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，步骤4中的约束包括：装夹定位点不能与刀具路径相干涉，应完全约束发动机缸体在加工过程中的六个自由度，且应避免出现过定位的情况。
7.根据权利要求1所述的基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，步骤5中的遗传算法迭代求解的终止条件为最大适应度保持在同一水平超过两千代。
8.一种基于直列发动机缸体的装夹优化系统，其特征在于，包括如下模块：
模型建立模块：用于建立发动机缸体平面铣削过程的静态铣削力模型，得到维持装夹稳定性所需的最小夹紧力；
模型简化模块：用于根据发动机缸体几何结构的刚度特点，对发动机缸体模型进行简化，并将简化后的缸体模型划分为三种特征区域，包括：“跨域”、“墩域”和“桥域”；
夹紧力解析模块：用于对夹紧力作用在三种特征区域的不同位置所造成的弹性变形逐一进行解析计算，并根据叠加原理对多个夹紧力同时作用在不同区域所产生的变形进行叠加，得到由于装夹定位作用造成的总弹性变形；
优化模型建立模块：用于以装夹定位作用所造成的总弹性变形最小化为目标，以满足实际加工情况和夹具设计准则为约束建立优化模型；
模型求解模块：用于根据遗传算法求解优化模型，得到适用于发动机缸体顶面铣削过程的最优装夹方案。
9.根据权利要求8所述的基于直列发动机缸体的装夹优化系统，其特征在于，所述优化模型包括：
目标函数：
Min S(X) (1)
约束条件：
X＝[L1，L2，...，L6，C1，C2，...，C6]T (2)
Li＝(xLi，yLi，zLi)T (3)
Cj＝(xCj，yCj，zCj)T (4)
yL1＝yL2＝yL3 (5)
xL4＝xL5 (6)
X∈ΩC (7)
i，j＝1，2，…，6 (8)
其中，X代表夹具布局方案，包括L1～L6六个定位块位置与对应的C1～C6六个夹紧点位置，S(X)为在该夹具布局方案下由于定位夹紧作用而导致工件产生的最大弹性变形量；
(xLi，yLi，zLi)与(xCj，yCj，zCj)分别代表第j个定位块与第j个夹紧点在全局直角坐标系下的坐标，j与j均为大于0小于7的整数；ΩC代表实际加工中发动机缸体外表面能够为定位块、夹头提供有效接触作用面的备选区域集合。
基于直列发动机缸体的装夹优化方法及系统
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
该级数解可以低阶快速
收敛。
集中载荷，dp为该载荷偏离桥域中面的距离。
2-1定位原则。式(7)中的ΩC代表实际加工中发动机缸体外表面能够为定位块、夹头提供有效接触作用面的备选区域集合，表示所有的夹具布局方案X均需满足在该备选区域内进行布局选择。式(8)给出约束条件中i与j的取值范围，均为大于0小于7的整数。
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