基于遗传算法的数控铣加工切削参数优化及仿真研究

论文摘要

在机械加工工艺设计中,选择合理的切削参数对产品加工的质量、生产率、成本、设备利用率等指标有很大的影响。论文提出了一种基于变形遗传算法的铣加工切削参数优化选择方法,并在此基础上开发了一个在工程数据库支持下的铣削加工优选平台来提高加工的效率、降低生产成本、提高加工件的表面质量。其主要内容如下:1、建立了铣削加工参数管理系统。通过分析系统的功能和流程,建立该系统的实体—关系模型,完成铣削加工切削参数工程数据库设计,实现对机床、毛坯和刀具等参数的管理。2、以金属切削加工理论为基础,建立以切削参数为设计变量,以机床、刀具、材料等为约束条件的优化模型,应用变形遗传算法实现铣削加工切削参数的优化,通过与经验参数的对比,发现采用优化参数可以得到更低的表面粗糙度、更低的加工成本和更高的加工效率。3、通过VERICUT加工仿真验证了上述结论。通过对VERICUT控制文件进行扩展宏定义,使得几乎所有的数控机床都能在VERICUT中进行加工仿真,扩展VERICUT的应用范围。4、采用面向对象的程序设计方法进行铣削加工切削参数优化系统设计,系统以VC++6.0为开发平台,借助于SQL Sever2000数据库,开发了铣加工切削参数优化系统,该系统利用变形遗传算法优化的原理,根据刀具、材料、加工质量等条件,快捷且合理地制订出铣加工的切削速度、每齿进给量和切削深度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 机械加工切削参数优化与仿真研究的意义
• 1.2 切削参数优化与加工仿真的研究现状
• 1.2.1 切削参数优化与仿真系统研究的起源
• 1.2.2 切削参数优化与仿真系统研究的现状
• 1.2.3 切削参数优化与仿真系统研究面临的问题
• 1.3 课题的研究内容
• 第2章 铣削加工工艺数据库系统设计
• 2.1 铣削加工工艺数据库系统设计
• 2.1.1 铣削加工工艺数据库系统设计思想
• 2.1.2 铣削加工工艺数据库系统功能模块划分
• 2.1.3 铣削加工工艺数据库系统流程设计
• 2.2 铣削加工工艺后台数据库设计
• 2.2.1 铣削加工工艺数据库需求分析
• 2.2.2 铣削加工工艺数据库概念设计
• 2.2.3 铣削加工工艺数据库逻辑设计
• 2.3 ADO数据库访问技术
• 第3章 基于VCGA的铣削加工切削参数优化研究
• 3.1 优化理论在制造界的作用
• 3.2 基于二进制编码的变形遗传算法（VCGA）
• 3.2.1 变形遗传算法概述
• 3.2.2 变形遗传算法（VCGA）的运算方式
• 3.2.3 变形遗传算法（VCGA）的一般实现步骤
• 3.3 铣削加工切削参数优化
• 3.3.1 优化设计变量
• 3.3.2 优化目标函数
• 3.3.3 铣削加工切削参数优化约束条件
• 3.3.4 最优化数学模型
• 3.3.5 基于VCGA的铣削加工切削参数优化系统实现过程
• 3.3.6 优化参数结果数值验证
• 第4章 铣削加工切削参数优化系统设计
• 4.1 铣削参数优化系统功能
• 4.2 铣削参数优化系统结构总体构架
• 4.3 面向对象的切削参数优化系统实现的关键技术
• 4.3.1 系统类的调用结构
• 4.3.2 铣削参数优化主界面类介绍
• 4.3.3 变形遗传算法类介绍
• 4.3.4 数据库类介绍
• 4.4 铣削加工切削参数系统示例
• 第5章 VERICUI控制系统设计及仿真验证
• 5.1 VERICUT控制系统设计
• 5.1.1 VERICUT控制系统功能介绍
• 5.1.2 控制系统设计流程
• 5.1.3 控制文件设计中的关键技术
• 5.1.4 控制文件设计实例
• 5.2 加工仿真基本环境设定
• 5.2.1 机床结构模型设定
• 5.2.2 刀具结构模型设定
• 5.2.3 其它参数的设定
• 5.3 仿真验证
• 5.3.1 优化参数加工路径生成及后置处理
• 5.3.2 VERICUT对优化后的参数进行仿真验证
• 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参与项目