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大型船舶发动机缸体加工工艺参数优化及虚拟加工仿真方法研究
编辑: admin 来源: 未知 时间: 2020/7/27 16:44:00

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【摘要】:船舶发动机缸体是船舶的核心部件,其加工质量直接决定着船舶的使用性能和运行性能。 船舶发动机缸体因加工难度大需要在投入实际大批量生产之前进行首件试切,以检验数控程序及工艺规划的合理性,且加工工艺参数选取不合理会导致船舶发动机缸体的加工效率和加工质量难以提高,因此,深入研究虚拟仿真的船舶发动机缸体数控加工和加工工艺参数优化方法是必要的。 本文针对船舶发动机缸体数控工艺优化技术,利用大型龙门五面复合加工中心进行船舶发动机缸体的仿真加工。 主要从工艺规划、刀路轨迹生成、后置处理、加工参数优化、虚拟仿真及混合编程等理论与技术手段,探索龙门五面加工中心的仿真搭建方法及加工参数的优化方法,借助高速发展的计算机技术通过混合编程方法,实现在虚拟环境下对船舶发动机缸体进行参数优化和仿真加工。

主要研究内容如下:(1)通过分析船舶发动机缸体加工工艺,制定了发动机缸体的加工工艺路线,对其进行刀路轨迹生成的方法研究,确定了走刀步长、行距的计算方式及刀具矢量的控制方法,并研究了龙门加工中心的后置处理算法,以此开发后置处理器获取数控机床可识别的NC代码,从而为后续船舶发动机缸体的虚拟仿真加工奠定了基础。 (2)通过分析影响船舶发动机缸体加工质量的因素,将铣削速度、刀具每齿进给量、切削宽度和切削深度作为设计变量,建立了船舶发动机缸体加工参数多目标优化函数,分析了制造发动机缸体时需满足的约束条件;提出了基于精英保存及大变异操作方法对遗传算法进行改进,并应用模拟退火罚函数处理船舶发动机缸体加工时的非线性约束条件,结合遗传算法进行了仿真计算,从而调整遗传算法参数并对优化算法的稳定性进行了验证。 (3)研究了虚拟机床的构建原理及方法,通过分析船舶发动机缸体实际加工使用的龙门加工机床结构,建立虚拟机床的三维模型和运动学模型,提出了龙门加工中心侧面铣头运动构建方法,可实现各角度的侧面铣头运动,搭建了相应虚拟加工环境,并添加UG与VERICUT的接口,通过建模与仿真无缝对接,更加方便快捷地完成船舶发动机缸体的仿真加工,进一步验证了虚拟机床的正确性及缸体加工工艺的合理性。

(4)通过分析C#与Matlab中存储数据形式的差异,研究了C#与Matlab的数据接口,开发了基于船舶发动机缸体的虚拟加工仿真软件;结合虚拟加工软件实现了在虚拟环境下对船舶发动机缸体进行参数优化和仿真加工,通过船舶发动机缸体的试切实验,对比优化结果检验了软件的可行性。

【学位授予单位】:重庆理工大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2020【分类号】:;TG659;U671。

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