機(jī)械畢業(yè)設(shè)計1244曲柄壓力機(jī)曲柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計

河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）.1曲軸的設(shè)計與計算4.1.1選定軸的材料曲軸為壓力機(jī)的重要零件，受力復(fù)雜,故制造條件要求較高,查閱相關(guān)手冊,參考同類型的曲柄壓力機(jī)曲軸常用材料,暫定為45鋼鍛造而成，曲軸在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。鍛造比取為3。根據(jù)《曲柄壓力機(jī)》內(nèi)設(shè)計步驟,經(jīng)驗公式先初步?jīng)Q定曲軸的相關(guān)尺寸。4.1.2估算曲軸的相關(guān)尺寸4.1.3設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖中型壓力機(jī)多采用雙邊傳動,以減小扭距,和傳動齒輪摸數(shù).中型壓力機(jī)壓力角=,為了保證曲柄強(qiáng)度,圓整為500mm4.1.4校核軸勁尺寸有=故重新圓整后取=250mm由式得出由根據(jù)通用壓力機(jī)一般取植范圍在0.1～0.3之間.由總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步選取=0.12由當(dāng)=a=時,查表得為連桿銷直徑,由公式圓整后取=110mm又有計算圓整后取=180mm.這與最初的估計植相同,不需更改計算結(jié)果.有以上計算,考慮曲軸上零件的裝配,和軸承的選用,確定曲軸的形狀如下圖所示：圖4-14.1.5曲軸的危險階面校核曲軸的變形及載荷分布如下圖所示:圖4-2圖4-3由于采用雙邊傳動,因此B--B截面扭距為連桿所傳遞的扭距的一半,曲軸A—A截面扭距等于零.在B—B截面在A—A截面有以上的計算可知所設(shè)計的曲軸尺寸合適,材料能滿足要求。4.2連桿和調(diào)節(jié)螺桿的設(shè)計參考同類型的曲柄壓力機(jī)調(diào)節(jié)螺桿的設(shè)計常用材料,查閱相關(guān)資料,初定材料為QT45-5.根據(jù)機(jī)器結(jié)構(gòu)設(shè)計,本壓力機(jī)采用連桿銷傳力的調(diào)節(jié)螺桿.4.2.1連桿和調(diào)節(jié)螺桿初步確定1）調(diào)節(jié)螺桿的具體尺寸根據(jù)手冊經(jīng)驗公式,初步估算如下:2）連桿尺寸的初步確定;有前面算得連桿總長為L=840mm,有曲軸的尺寸確定連桿與曲軸相接處的大端寬為B=252,內(nèi)徑為268mm.有調(diào)節(jié)螺桿的初步尺寸,確定小端的厚為200mm,中心孔直徑為108mm.壁厚為40～60mm.其余次要尺寸參考同類型的壓力機(jī)連桿尺寸確定.詳細(xì)如圖所示4.2.2校核調(diào)節(jié)螺桿的和連桿尺寸1）有以上計算知螺桿內(nèi)孔直徑d2=87mm螺桿直徑d0=173mm選用的材料[]=1200故合適。2）校核連桿大小端支撐的壓強(qiáng)大端的支撐壓強(qiáng)：已知大端軸瓦材料為鉛青銅zcupb630P=25MPa合乎要求。小支撐的壓強(qiáng)：有3）對于調(diào)節(jié)螺桿上的銷孔已知調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺桿材料用QT45-45[P]=125Mmpa故合乎要求。4）校核調(diào)節(jié)螺桿螺紋的強(qiáng)度螺距又已知H=190mm則[]=55Mpa>故所確定的連桿及調(diào)節(jié)螺桿尺寸合適,材料能滿足要求.其零件圖如下所示圖4-4圖4-54.4導(dǎo)軌的設(shè)計與計算常見的曲柄壓力機(jī)的導(dǎo)軌有兩種基本類型,即V形左右對稱布置的導(dǎo)軌和四角布置的導(dǎo)軌,前者主要用于開式壓力機(jī),后者用于中型和大型壓力機(jī).導(dǎo)軌與滑塊應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙,間隙小,導(dǎo)向準(zhǔn)確,但過小,則會出現(xiàn)發(fā)熱、拉毛和燒黑現(xiàn)象,造成導(dǎo)軌與滑塊接觸面迅速磨損.導(dǎo)軌與滑塊的間隙大小隨壓力機(jī)形式和導(dǎo)軌間距離而異,通用壓力機(jī)導(dǎo)軌與滑塊的間隙一般在0.04～0.25mm之間.本次設(shè)計的曲柄壓力機(jī)為了使滑塊在適當(dāng)?shù)拈g隙內(nèi)運(yùn)動,把滑塊與導(dǎo)軌的間隙做成可調(diào)節(jié)的.如下圖所示:.圖4-6四角布置的導(dǎo)軌.共有四個導(dǎo)向面.左面的兩個導(dǎo)向面為固定的平面,右面兩個導(dǎo)向面為可調(diào)節(jié)的45度斜面.在右邊兩個導(dǎo)軌上各有三組螺栓,內(nèi)側(cè)面裝有固定導(dǎo)軌的螺栓;導(dǎo)軌外部裝有另外兩組螺栓,一組擰入機(jī)身的螺紋孔內(nèi),另一組擰入導(dǎo)軌的螺紋孔內(nèi),用來前后移動導(dǎo)軌,以便調(diào)節(jié)間隙.參考同類型的壓力機(jī)導(dǎo)軌尺寸的計算方法及公式,確定斜導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)尺寸如下:有總體設(shè)計知導(dǎo)軌長度L=950mm.則圓整后取a=40mm圓整后取a=40mm圓整后取c=10mm圓整后取d=20mm圓整后取e=60mm圓整后取f=400mm圓整后取g=285mm圓整后取h=70mm有以上計算尺寸,繪制出導(dǎo)軌的零件圖如下:圖4-74.5裝模高度調(diào)節(jié)裝置總體設(shè)計4.5.1裝模高度調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成及工做原理為了使壓力機(jī)適應(yīng)于不同高度的模具,和便于模具的安裝和調(diào)正整,曲柄壓力機(jī)的連桿及封閉高度應(yīng)是能調(diào)的.本壓力機(jī)采用的電動機(jī)驅(qū)動的二級傳動機(jī)構(gòu)來代替人力,調(diào)節(jié)螺桿螺紋來調(diào)節(jié)連桿的長度,達(dá)到調(diào)節(jié)裝模高度目的.其傳動第一級采用圓錐齒輪,第二級采用蝸桿蝸輪.如下圖所示：圖4-8有上圖可知連桿不是整體的,而是有連桿體和調(diào)節(jié)螺桿所組成.調(diào)節(jié)螺桿下部與滑塊相聯(lián)接.連桿替上部的軸瓦與曲軸相聯(lián)結(jié).為了有效的防止調(diào)節(jié)螺桿的松動,在蝸桿軸上安裝了一套放松裝置.該裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理如下:大圓錐齒輪的內(nèi)孔空套在蝸桿軸上,其輪轂右端面銑有牙齒,并與空套在蝸桿軸上的軸套左端面相配.調(diào)節(jié)電動機(jī)經(jīng)過二級錐齒輪和蝸桿蝸輪,帶動調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn),從而改變連桿的長度和調(diào)節(jié)封閉高度.連桿上段和調(diào)節(jié)螺桿之間的螺紋連接依靠兩極傳動中的摩擦阻力來防止松動.調(diào)節(jié)螺桿上端還裝有撞桿,當(dāng)螺桿調(diào)節(jié)到上或下極限位置時,撞桿分別與安裝在連桿上段的兩個行程開關(guān)相碰,調(diào)節(jié)電動機(jī)自行停車,這時只有按下使調(diào)節(jié)螺桿向另一方向旋轉(zhuǎn)的按扭,調(diào)節(jié)電動機(jī)才能啟動,用以防止調(diào)節(jié)電動機(jī)過載或避免調(diào)節(jié)螺桿旋出過長.查《機(jī)械傳動與曲柄壓力機(jī)》表6-6,參考其設(shè)計參數(shù),確定本曲柄壓力機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置的相關(guān)參數(shù)如下:電動機(jī)P=1.5千瓦n=750r/min傳動級數(shù)2級總傳動比i=137低速級蝸桿蝸輪傳動:傳動比模數(shù)m=6高速級錐齒輪傳動::傳動比模數(shù)m=34.5.2調(diào)節(jié)裝置電動機(jī)選定1電動機(jī)功率計算原理曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)中裝有飛輪之后，電動機(jī)的負(fù)載平穩(wěn)許多，但仍是有變化的，所以確定電動機(jī)的功率也要注意一些問題，通常如下確定電動機(jī)：1)電動機(jī)的過載條件。沖壓工件時電動機(jī)扭矩上升，如果超過它的最大容許扭矩，電動機(jī)就可能停下，著就是過載條件的限制。2)電動機(jī)發(fā)熱條件。沖壓工件時電動機(jī)的負(fù)載增加，電流上升，電動機(jī)的損耗變?yōu)闊崮?，使其溫度上升，沖壓過后，負(fù)載變小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為熱能的耗損也減小。電動機(jī)運(yùn)行一段時間后，電動機(jī)的溫度達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)。電動機(jī)的溫升應(yīng)在允許的范圍之內(nèi)，否則，電動機(jī)就會損壞，這是工作時發(fā)熱條件的限制。此外，有由于曲柄壓力機(jī)有較大的飛輪，加速飛輪使其達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，需要一定的功率，如電動機(jī)的額定功率不足，就會引起電動機(jī)的啟動電流過大和啟動時間過長，使電動機(jī)溫升過高而損壞，所以還應(yīng)核算啟動時間，視其是否在允許范圍之內(nèi)。這就是啟動時發(fā)熱條件的限制。在通常情況下，沖壓作用時間很短，短時過載還不致使電動機(jī)停下來，因此，一般按工作時發(fā)熱條件來解決電動機(jī)功率。曲柄壓力機(jī)主傳動電動機(jī)的負(fù)載雖然是不均勻的，但是從發(fā)熱條件來看，可以折合成某一恒定的功率N，如果所選用的電動機(jī)的額定功率大于或等于N，那么從發(fā)熱條件看是能夠滿足要求的。因此帶飛輪傳動的電動機(jī)功率計算，歸結(jié)為如何確定折合功率N。當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載波動較小，飛輪的能量較大時，這時折合功率N，接近于壓力機(jī)一個周期的平均功率Nm。當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載波動較大，飛輪的能量較小時，這時的折合功率N與平均功率Nm差距較大。折合功率N與平均功率Nm的關(guān)系可用下式表示：N=KNm式中K—折合功率N與平均功率Nm的比值，K>1。平均功率Nm為壓力機(jī)一個工作周期內(nèi)，電動機(jī)所做的功初以工作周期的時間；在此期間壓力機(jī)所消耗的能量就等于電動機(jī)所做的功。式中E—一個工作周期內(nèi)壓力機(jī)所消耗的能量（公斤·米）；E‘—工作行程時消耗的能量；E‘‘—非工作行程時消耗的能量；t—一個工作周期的時間。因此，(千瓦)K的數(shù)值隨壓力機(jī)的具體情況而定，一般K在1.15～1.6范圍內(nèi)2.封閉高度調(diào)節(jié)裝置電動機(jī)功率的計算方法在穩(wěn)定負(fù)載下，電動機(jī)在單位時間內(nèi)所做的有用功，除以傳動系統(tǒng)的效率，便是電動機(jī)所需的功率。寫成公式為：(千瓦)式中N—電動機(jī)所需的功率（千瓦）N‘—電動機(jī)每分鐘所做的有用功；η—傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率；上式中102是單位換算常數(shù)，表示功率1千瓦相當(dāng)102kg·m/s。電動機(jī)通過傳動系統(tǒng)提升滑塊時，每秒中內(nèi)所做的有用功為N‘=Gv式中G—滑塊部件重量v—滑塊的調(diào)節(jié)速度（m/s）3封閉高度調(diào)節(jié)裝置傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率主要包括：1)導(dǎo)軌與滑塊相對滑動的效率η1。2)調(diào)節(jié)螺桿傳動效率η2。3)調(diào)節(jié)螺母與套筒端面之間相對滑動的效率η3。4)皮帶、齒輪傳動效率η4。除了以上幾方面的摩擦損失之外，軸承處還有摩擦損失，但因調(diào)節(jié)裝置多采用滾動軸承，效率較高，所以可忽律。因此，封閉高度調(diào)節(jié)裝置傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率為：（10-3）多數(shù)曲柄壓力機(jī)封閉高度調(diào)節(jié)裝置傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率在0.02～0.03之間。4電動機(jī)功率計算將式N‘=Gv代入式中，得：調(diào)節(jié)電動機(jī)可采用一般封閉式鼠籠型電動機(jī)。電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速根據(jù)傳動級數(shù)和傳動類型而定，在實際生產(chǎn)過程中，為了減少曲軸壓力機(jī)的零件品種和規(guī)格，實現(xiàn)部件通用化，常常將噸位接近的曲柄壓力機(jī)采用相同的調(diào)節(jié)電動機(jī)，傳動系統(tǒng)的某些零件亦相互通用。5軸承的選用由于曲軸受沖擊較大,參考同類型壓力機(jī),連桿與曲軸接觸,曲軸頸與箱體接觸處采用滑動軸承.調(diào)節(jié)裝置軸采用選用滾動軸承.5.1滑動軸承選用與校核5.1.1連桿大端滑動軸承選用與校核初步擬訂軸承的尺寸如下：=250mmL=270mmH=6mmB=10mm根據(jù)曲軸上滑動軸承的工作條件，承受的載核較大，查手冊選用鉛青銅Zcupb30材料較符合要求，為滿足要求，現(xiàn)對所選材料校核。根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)速n=32r/min軸勁Mpa由以上計算知，此軸承的材料。及尺寸合適，形狀如圖5-1所示：圖5-1選擇軸承的配合，參考手冊，選用H7/e6為軸承的配合。按此配合確定軸勁和軸瓦的加工偏差標(biāo)注在繪制的零件圖上。5.1.2曲軸頸上滑動軸承選用與校核已知軸瓦的內(nèi)徑為d=200mm,軸瓦的工作長度L=270mm,曲軸轉(zhuǎn)速為32r/min,軸瓦初定材料為鉛青銅Zcupb30.查軸承選用手冊暫定選YD4/180型.核算比壓所以有公式核算pv核算表明最初所確定的軸承材料是合適的,所選的型號能滿足要求.圖型如下圖5-2所示:圖5-25.2滾動軸承選用與校核本滾動軸承是用于調(diào)節(jié)裝置,不經(jīng)常使用,且受力較小,故選用普通深溝球軸承即可滿足需要.有軸承徑向載荷Fa=2700N,Fr=5500N,軸承轉(zhuǎn)速為500r/min,裝軸承處的軸頸可在30～40mm,范圍內(nèi)選擇,運(yùn)轉(zhuǎn)時有輕微沖擊,預(yù)期壽命為L’h5.2.1求比值:有公式根據(jù)手冊查表,深溝球軸承的最大e值為0.44,故此時1）初步計算當(dāng)量動載荷p,根據(jù)式查表的fp=1.0～1.2,在此取為fp=1.2查表的X=0.56,Y值需要在已知型號和基本靜載荷C0后才能求出.現(xiàn)暫選一近似中間值,取Y=1.5.則:2）根據(jù)公式求軸承的基本額定動載荷值3）按照軸承的選用手冊選擇C=45460N的軸承為6307型.此軸承的基本額定靜載荷C0=38000N.驗算如下:5.2.2求相對應(yīng)軸承軸向載荷的e值與Y值1）查手冊,知深溝球軸承f0=14.7,則相對應(yīng)軸向載荷為在此間對應(yīng)的e值為0.28～0.30,Y值為1.55～1.45.2)用線性插值法求Y值.故X=0.56Y=1.553)求當(dāng)量動載荷P4)驗算6307軸承的壽命故所選用的6307軸承合響應(yīng)曲面法在最優(yōu)化切削條件下獲得最小表面粗糙度的應(yīng)用摘要：這篇文章主要討論：在模具表面的銑削中，綜合運(yùn)用響應(yīng)曲面法和常規(guī)算法相結(jié)合這樣一種有效的方法，在最佳的切削條件下獲得最小的表面粗糙度。響應(yīng)曲面法被用于創(chuàng)造一種有效的模型來分析表面粗糙度，即切削參數(shù)：進(jìn)給量、切削速度、軸向切深、徑向切深和機(jī)器公差。為了收集表面粗糙度值，做了大量基于三個等級的，大部分因素的試驗方法設(shè)計的機(jī)械試驗和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。一個有效的第四等級的響應(yīng)曲面模具的型腔在試驗中被測量。最優(yōu)化切削條件下的常規(guī)算法對響應(yīng)曲面模具獲得預(yù)想表面粗糙度有很大的影響。常規(guī)算法使模具型腔的表面粗糙度值有過去降到現(xiàn)在的，相對降低了10%?；诔Ｒ?guī)算法的最優(yōu)化切削條件下的生產(chǎn)被實驗測量證實具有一致性。關(guān)鍵詞：銑削、切削條件、表面粗糙度、注射模、響應(yīng)曲面法、遺傳算法.1、引言目前生產(chǎn)塑料制品的模具零件需要銑削加工，而制造工業(yè)的發(fā)展主要取決于數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展。在用鋁合金7075－T6制造機(jī)械模具零件時也常用數(shù)控銑削加工中心。在本次的研究中用的也是鋁合金7075－T6，由于它具有像高抗變形、良好的傳導(dǎo)性、較高的拉伸強(qiáng)度等優(yōu)點，所以在飛行器和模具工業(yè)中廣泛應(yīng)用。塑料注射模生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品的質(zhì)量受模具表面銑削質(zhì)量的影響，這些產(chǎn)品的質(zhì)量通常與表面粗糙度值和表面粗糙度的測量有關(guān)。各種機(jī)床加工出來的工件的表面粗糙度是不規(guī)則的。表面粗糙度值即平均表面粗糙度，常用符號Ra表示。理論上，Ra是離輪廓中心線的長度的算術(shù)平均值。Ra也是控制機(jī)器工作的重要因素。刀具幾何尺寸、進(jìn)給量、切削條件和其它不規(guī)則的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)因素，如：刀具的涂層、振動、刀具撓度、切削液和工件特性等都會影響表面粗糙度。這里研究的主要是切削條件的影響（進(jìn)給量、切削速度、軸向、徑向切深和機(jī)床公差）。一些學(xué)者已經(jīng)研究過銑削條件在銑削和塑料注射模制造中的影響。例如真空封蠟?zāi)５闹圃臁榱祟A(yù)測表面粗糙度和刀具壽命，也就是在銑削鋼材時的切削速度、進(jìn)給量和軸向切深，建立了分析模型。在銑削鉻鎳鐵合金718時，提出了一種優(yōu)化表面光潔度的有效方法。在這個研究中，建立了一個四等級的響應(yīng)曲面模型，能夠在銑削鋁合金7075－T6材料的模具表面時獲得預(yù)期的表面粗糙度。通常利用響應(yīng)曲面法統(tǒng)計響應(yīng)曲面模型，實驗測量證實了響應(yīng)曲面模具的精確度。在尋找最佳切削條件獲得最小表面粗糙度上，成熟的響應(yīng)曲面模型和成熟的遺傳算法有很大的聯(lián)系。切削條件用進(jìn)給量、切削速度、軸向和徑向切深及機(jī)器公差表示。用遺傳算法預(yù)期的最佳切削條件可用實驗測量證實。目前，在這個研究中創(chuàng)造和利用響應(yīng)曲面模型和常規(guī)算法比手冊中的其它方法有許多優(yōu)點。響應(yīng)曲面模型是一個具有足夠精確度的高等級、更富經(jīng)驗性的多項式模型，遺傳算法去除了在遺傳算法中存在的需用戶定義的參數(shù)。用響應(yīng)曲面法和遺傳算法得到的最優(yōu)化加工所生成的響應(yīng)曲面模具的細(xì)節(jié)在下面的章節(jié)中給出。2、試驗過程2.1試驗規(guī)劃響應(yīng)曲面法生成響應(yīng)曲面模具的一個重要階段是試驗規(guī)劃。在這個研究中，計劃用三個等級的全部因素的設(shè)計來統(tǒng)計切削實驗數(shù)據(jù)。切削實驗表現(xiàn)為5個參數(shù)：進(jìn)給量（）、切削速度（）、軸向切深（）、徑向切深（）和機(jī)器公差（）。進(jìn)行所有35=243個切削實驗。切削余量分為高－中－低三個等級的全部因素試驗設(shè)計的切削參數(shù)在表1中列出。切削參數(shù)的取值范圍都是從SandvikToolCatalogue中的推薦值選取的。銑削加工是在已設(shè)置完畢切削參數(shù)的DECKELMAHODMU60P五軸銑削加工中心上進(jìn)行的，表面粗糙度Ra從模具的表面上量取。2.2刀具和材料實驗中的刀具是銑頭直徑為10mm的平頭四齒銑刀，刀具材料是PVDAlTiN，表面滲碳處理。刀具的螺旋角為45?，前傾角為10?。機(jī)械實驗都是在尺寸為120㎜×120㎜×50㎜的鋁合金（7075－T6）錠上的模腔上進(jìn)行的。后面所用的試件材料化學(xué)成分是：1.6%的銅，2.5%的鎂，0.23%的鉻，5.4%的鋅。工件的硬度值為布氏硬度150。鋁合金的機(jī)械特性是：拉伸強(qiáng)度為570MPa，屈服強(qiáng)度為505MPa，剪切強(qiáng)度為330MPa，延伸率為11%.用Surftest301表面粗糙度測量儀通過一條沿中心線為2.5㎜的樣條測量表面粗糙度，把測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為Ra數(shù)值。由于這種方法比較簡便，通用，這個研究也采用這種方法。每個Ra的測量至少重復(fù)三次，三個Ra的平均值作為響應(yīng)曲面模具的表面粗糙度值記錄下來。2.3模具零件用于該研究的模具零件是用于生產(chǎn)應(yīng)用于生物力學(xué)上的矯正部件的組成部分。如圖1所示。矯正部件常用于行走器械上用于保持人腿在行走時的平穩(wěn)。它配備有一根直徑為12㎜，長度為300㎜的鋁制圓棒，綁到膝蓋的區(qū)域。矯正部件由三個主要組成部分。本次研究的對象就是其中之一。2.4制造矯正部件的零件用一套完整的方法制造矯正部件的組件，用了三道機(jī)械加工工序。首先，在數(shù)控銑削加工中心上加工選定的部件，表面粗糙度值Ra從模具型腔表面量取。其次，用ARBURG把塑料注射進(jìn)塑料注射模中，Polyacetal(POM)C902是常用的注射用聚合材料。這種材料熔化后的密度為，注射溫度是165℃，粘度為50Pas，熔化后的填充流速是。最后，為了獲得模具鑄件，進(jìn)行澆鑄。模具部件、塑料產(chǎn)品和模鑄件都在圖2中給出了。3、響應(yīng)曲面模具的表面粗糙度在用響應(yīng)曲面法獲得預(yù)期的表面粗糙度中，響應(yīng)曲面模型是一個分析函數(shù)。在模具的生產(chǎn)階段響應(yīng)曲面法利用了試驗數(shù)值統(tǒng)計法和最小正方形填充法。它被總結(jié)在圖3中。響應(yīng)曲面法最初被Box和Draper用于物理實驗的填充中，后來在其它領(lǐng)域也被采用。響應(yīng)曲面模型可用下面的多項式函數(shù)表示：式中，和為切削參數(shù)，是模型的參數(shù)(例如：加工參數(shù))。在這個研究中，建立一個響應(yīng)曲面模型，必須用MATLAB語言編寫一個計算機(jī)程序，如果有足夠的數(shù)據(jù)，響應(yīng)曲面程序具有創(chuàng)建多達(dá)第十等級多項式的能力。在模型中所有的交叉條件都能考慮到（例如：參數(shù)的相互影響）。響應(yīng)曲面模型同樣能在參數(shù)相反的條件下生成，即：如果需要的話能用取代。在建立響應(yīng)曲面模型中，為5個參數(shù)（、、、和）設(shè)計的基于3個等級的全部因素試驗決定了243個表面粗糙度值，將其分為訓(xùn)練數(shù)組和檢驗數(shù)組兩部分。訓(xùn)練數(shù)組包括236個用于模具安裝中的粗糙度。為了節(jié)省空間，大量的訓(xùn)練數(shù)組值用圖4表示，而不用表格。在圖4中橫坐標(biāo)表示數(shù)組數(shù)，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的表面粗糙度值。檢驗數(shù)組包括7個表面粗糙度值，用于檢驗響應(yīng)曲面模具的精度。檢驗數(shù)組如表2所示。它們都選自243個數(shù)組，顯示了切削參數(shù)空間上良好的分布狀況和在響應(yīng)曲面模具精度上的良好檢驗。在這個研究中，用設(shè)計的程序建立和檢驗從第一等級到第四等級的響應(yīng)曲面模型。表3中幾個響應(yīng)模型的建立顯示了各自精度上的誤差。在表3中相反的部分中：0表示參數(shù)，1表示它的倒數(shù)。四等級的全部多項式方程為：用測量數(shù)組得到最好的安裝結(jié)果，用檢驗數(shù)組檢查響應(yīng)曲面模具的精度。最大的精度誤差大約為2.05%。這一結(jié)果表明切削參數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)響應(yīng)曲面模具獲得預(yù)期的表面粗糙度值具有足夠的可能性。4、最優(yōu)切削條件下獲得的表面粗糙度4.1最優(yōu)化問題的公式化由于表面粗糙度值表示模具銑削質(zhì)量的高低，因此希望得到盡可能低的表面粗糙度。在合適的數(shù)學(xué)優(yōu)化條件方法的幫助下通過調(diào)整切削條件，很容易得到較低的表面粗糙度。為了獲得最小的表面粗糙度必須將這個問題用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)形式公式化。如下：參數(shù)：、、、、最小化方程：Ra（、、、、）限制條件：Ra≤0.412μm參數(shù)取值范圍：0.08㎜≤≤0.13㎜100㎜≤≤300㎜0.3㎜≤≤0.7㎜1㎜≤≤2㎜0.001㎜≤≤0.01㎜在等式3中Ra值是在第三章中獲得的響應(yīng)曲面模具的表面粗糙度。、、、和都是切削參數(shù)。在最優(yōu)化問題定義如上的同時，迫切需要通過約束來定義一個解決方案。限制定義一個表面粗糙度值Ra，如果可以的話使它小于243個數(shù)組中的最小值。243個數(shù)組中最小表面粗糙度值是0.412μm?；赟andvikToolCatalogue的推薦，選擇最優(yōu)化切削參數(shù)的范圍。4.2最優(yōu)化的解決方法用成熟的響應(yīng)曲面模型和成熟的遺傳算法來解決等式3表示的最優(yōu)化問題。如圖5基于自然界生物進(jìn)化過程的演變，交互式的遺傳算法解決優(yōu)化問題。在解決這個問題的過程中，需要無規(guī)律地選擇一套參數(shù)。設(shè)定取決于它們表面粗糙度值的等級（如遺傳算法中的值）。獲得最小的表面粗糙度取決于最優(yōu)的參數(shù)組合，新參數(shù)的組合是用模仿生物后裔結(jié)構(gòu)的交叉變異而成的。這個過程一直重復(fù)直到表面粗糙度值和新的參數(shù)組合不再產(chǎn)生。最優(yōu)化解決方法就是參數(shù)的最后組合，遺傳算法的重要參數(shù)：種群大小、變異比率、重復(fù)次數(shù)等，它們的值都在表4中給出。用MATLAB編寫遺傳算法，染色體的選擇基于對象值和限制等級，合適的種群大小偏向于最小目標(biāo)值和在它們的后代中最不可出現(xiàn)提趨勢。大部分遺傳算法在獲得解之前，通過處罰函數(shù)把限制優(yōu)化的問題轉(zhuǎn)化為非限制優(yōu)化的形式。這就引出了選擇合適的處罰系數(shù)的難題，它需要使用者的經(jīng)驗。在這次研究的程序中不需要處罰系數(shù)，所以這個難題被避免了。4.3優(yōu)化結(jié)果及對它的討論解決這個優(yōu)化問題后，遺傳算法使表面粗糙度從降到，和原始切削條件下的表面粗糙度相比降幅幾乎是10%。最優(yōu)化切削條件獲得的表面粗糙度在表5中列出。通過遺傳算法所獲得的最優(yōu)化切削條件被物理測量所證實。在圖6中把預(yù)期的表面粗糙度和物理測量作了比較。從圖6中可以看出物理測量和遺傳算法的結(jié)果非常接近。5、結(jié)論在這個研究中，在銑削鋁合金7075－T6制成的模具表面時，為了獲得預(yù)期的表面粗糙度，應(yīng)用了一個第四等級的響應(yīng)曲面模型。在生成響應(yīng)曲面模型時，用了數(shù)理統(tǒng)計響應(yīng)曲面法。響應(yīng)曲面模型的精確度被試驗測量所證實。精確度的誤差很小，只有2.05%。成熟的響應(yīng)曲面模型和成熟的遺傳算法在尋找最優(yōu)化切削條件，獲得最小表面粗糙度上有很大的聯(lián)系。模具和表面粗糙度由優(yōu)化前的降到優(yōu)化后的。遺傳算法使表面粗糙度提高了10%，預(yù)期的最優(yōu)化切削條件被試驗測量證實。研究發(fā)現(xiàn)遺傳算法的預(yù)測結(jié)果和實驗結(jié)果相差很小，誤差小于1.4%。這表示在這個研究中用到的成熟的響應(yīng)曲面模型和成熟的遺傳算法獲得最優(yōu)化方法是有效的，它還可以用于解決其它機(jī)械方面的問題，如：刀具壽命、尺寸誤差等等。致謝作者感謝卡卡里大學(xué)的Dr.MustafaCOL提供了該項目，也感謝吉布茲工業(yè)技術(shù)學(xué)院的Dr.FehmiERZINCANLI為本項目提供了數(shù)控銑削加工中心。后記日月如梭，光陰似箭。轉(zhuǎn)眼之間，我的大學(xué)生活即將畫上一個句號。是滿載而歸，還是一無所獲？我想，每個人都會做出自我評價，這在即將要踏入的社會中得到檢驗。作為一名新時代的大學(xué)生，不論當(dāng)初的決定和選擇是否正確，都應(yīng)該胸懷祖國，勇于憂國憂民。畢竟大學(xué)連接者個人和社會。在這個空間里，我們理應(yīng)了解國情，刻苦學(xué)習(xí)專業(yè)知識，以期為改變我國落后的現(xiàn)狀做出自己的貢獻(xiàn)。在大學(xué)的學(xué)習(xí)中，我主修了機(jī)械設(shè)計制造及其自動化這個專業(yè)。通過對專業(yè)知識的接觸和深入學(xué)習(xí)，以及對相關(guān)信息的獲取，我深切地認(rèn)識到，就目前的發(fā)展而言，我國的制造業(yè)還比較落后，與發(fā)達(dá)國家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的，尤其是對于我們這樣一個國情的大國。所以，我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識，不斷的追求創(chuàng)新。畢業(yè)前的這一次設(shè)計任務(wù)，是對我們大學(xué)學(xué)習(xí)情況的一次較為全面的檢驗。在整個設(shè)計的過程中，我查閱了大量的書籍資料，進(jìn)行了一次次的方案論證，和同學(xué)們也進(jìn)行了很多次的交流和溝通，在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和耐心幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計一步步獲得進(jìn)展，讓我欣慰不已。我深知，一次設(shè)計所包含的不只是獨(dú)立完成幾張圖紙，做好一份論文，同時也體現(xiàn)了同學(xué)與老師之間的協(xié)作關(guān)系，這對以后的學(xué)習(xí)和工作具有重要的意義。通過這次設(shè)計訓(xùn)練，我深深地認(rèn)識到了團(tuán)隊協(xié)作精神的重要。我堅信，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我一定會積極融入社會集體，認(rèn)真做好自己的各項工作，為祖國的發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)！致謝轉(zhuǎn)眼間，為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計終于接近尾聲了，這也象征著我們的大學(xué)學(xué)習(xí)的生涯也要結(jié)束了。做畢業(yè)設(shè)計，我最大的感受就是“累”，同學(xué)們開玩笑說：“這一段時間下來，人瘦了，線肥了”。但是苦中有樂，我相信苦盡甘來。 畢業(yè)設(shè)計應(yīng)該說是對自己四年來所