夾具裝夾布局動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化.pdf

1、裝夾是工件在機(jī)械加工過程中首先要面臨的問題，因?yàn)椴煌难b夾布局直接影響到工件的位置偏移，從而影響工件的加工精度。裝夾布局規(guī)劃的合理性是影響工件加工質(zhì)量與生產(chǎn)安全的關(guān)鍵因素，為此系統(tǒng)地提出了工件位置偏離的動(dòng)力學(xué)預(yù)測模型及其控制方法。
　　本文通過靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的方法分析了工件加工過程中的工件位置偏移隨時(shí)間的變化關(guān)系。并考慮了有無摩擦對結(jié)果的影響，以及動(dòng)態(tài)的方法還考慮了有無阻尼對問題分析的影響。并且將這幾種結(jié)果進(jìn)行了比較。其中，動(dòng)態(tài)的分析

2、方法，是首先將工件與夾具之間的接觸模式等價(jià)地轉(zhuǎn)化為線性彈簧-阻尼系統(tǒng)，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性力學(xué)理論推導(dǎo)出工件的振動(dòng)微分方程，以確定工件在裝夾布局中的位置偏離。通過工件和夾具的單邊接觸情況，可以用胡克定律來設(shè)置工件位置偏離的約束條件。通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，提出在約束條件下振動(dòng)微分方程的模態(tài)分析求解方法，實(shí)現(xiàn)工件位置偏離的預(yù)測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合。其次，為使工件位置偏離達(dá)到最小，構(gòu)建了工件位置偏離的最小2-范數(shù)，并將之作為

3、目標(biāo)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)裝夾布局的優(yōu)化。這個(gè)模型可以通過遺傳算法來求解。提出的工件位置偏離預(yù)測與控制方法，能夠避免工件處于非穩(wěn)定狀態(tài)下優(yōu)化模型的求解過程，為復(fù)雜工件裝夾布局方案的合理設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)理論。
　　本文還通過假設(shè)工件是柔性的，夾具是剛性的，用彈簧-阻尼元件替代接觸部分，通過計(jì)算夾具-工件系統(tǒng)的前六階固有頻率，得到前六階頻率對應(yīng)的幅值。通過調(diào)整夾具的裝夾布局，將前六階的幅值的平方和作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)最小時(shí)，表示此時(shí)