【正文】 )由XS，YS出發(fā)，搜索ARRAY數(shù)組，計(jì)算從出發(fā)點(diǎn)到該點(diǎn)的距離，求得距離最短的點(diǎn)，將該點(diǎn)放入STACK中，該點(diǎn)坐標(biāo)賦予XS，YS，并從ARRAY中清除該點(diǎn)。(5)重復(fù)步驟3正交路徑法的適用條件是孔群類型相同，孔分布有規(guī)律。所謂的正交路徑法是直線走刀，即順著X或者Y方向走刀。按照定義可以看到，其具有兩種方法，X向路徑法和Y向路徑法。這兩種方法的工作原理是一樣的，下邊就介紹一種，Y向路徑法。其工作流程是遵照加工孔的坐標(biāo)值將其做排列，排列順序是由小到大的原則，如若出現(xiàn)X值等于Y值，當(dāng)X值大于其前邊的數(shù)值，則X向的順序要由大到小的原則排列X的順序，如果X值比前邊的值小，則要按照由大到小的選擇排列X的順序。正交路徑法的思路非常簡易懂。/ y向路徑優(yōu)化法路徑優(yōu)化結(jié)果，使用最近點(diǎn)優(yōu)化法獲取到的路徑最短，路徑最長的則是利用X向優(yōu)化法。，由此可見，選擇和優(yōu)化路徑在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，其對(duì)減少空行程時(shí)間和生產(chǎn)效率的提高都具有極大的意義。路徑優(yōu)化方法刀具路徑的長度 mmX向Y向最鄰近算法 本章簡要介紹了高速切削工藝特征，討論了高速加工刀具路徑的要求，探討了粗、精加工時(shí)走刀的主要方式。，使用第二章所選定的刀具，模擬了單孔粗、精加工過程。研究了槽(孔)系加工刀具路徑優(yōu)化問題，通過分析優(yōu)化原理和相關(guān)的計(jì)算，確定TSP中的“最鄰近”算法比較適合薄壁工件的多槽加工路徑規(guī)劃。第4章 工件加工變形研究和夾具設(shè)計(jì)在加工工件時(shí)是需要對(duì)其進(jìn)行定位和加緊，而這兩個(gè)過程就是裝夾過程的內(nèi)容，在進(jìn)行裝夾時(shí)，由于其組成部分具有聯(lián)動(dòng)作用，需要同時(shí)考慮。對(duì)于裝夾工件時(shí)，兩部分的先后順序要按照實(shí)際情況而定。當(dāng)前，在航空構(gòu)件加工業(yè)中，鋁合金構(gòu)件的應(yīng)用非常廣泛，其主要應(yīng)用部位是飛機(jī)的主梁、架框和隔板；火箭的外流罩、艙體和飛行器的外殼等，所作運(yùn)用的部位，其規(guī)格和尺寸都是比較大的，加工周期性長，另外，考慮到鋁合金自身的剛性問題，導(dǎo)致部件在受熱或者受外力下容易變形。多方考慮可以得到，其加工出的構(gòu)件很難保證質(zhì)量和精度。在眾多的影響因素中，對(duì)構(gòu)件質(zhì)量和加工效果有直接影響的是裝夾方式。當(dāng)前針對(duì)加工薄壁構(gòu)件普遍使用的裝夾方式有液壓可調(diào)夾具、真空吸附裝夾等。對(duì)于液壓可調(diào)夾具，具有的特點(diǎn)是可調(diào)性，即在加工過程中壓板可以調(diào)節(jié)松緊狀態(tài)，并且可以將刀具移出加工區(qū)，在這種可調(diào)夾具中可以保證切削軌跡的連續(xù)性，當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)行到切過壓緊的位置后，此裝夾系統(tǒng)會(huì)使可調(diào)的壓板返回原來位置；在結(jié)構(gòu)上的可調(diào)性主要是指改變夾具的部件使其符合各種樣式的構(gòu)件的加工裝夾要求。此夾具對(duì)于定位方面的調(diào)整比較困難，當(dāng)前國外的研究也未給出比較可行的方法。真空吸附夾具的特點(diǎn)是對(duì)部件的外部不會(huì)存在損壞現(xiàn)象，并且在吸附物體方面平穩(wěn)可靠。此種夾具在機(jī)械加工業(yè)中非常受用，任何表面平滑的物體都能平穩(wěn)的夾住，完成后續(xù)諸如切削、拋光等加工工作。真空吸附夾具，其工作原理是借助真空管，抽取夾具有構(gòu)件接觸面間的空氣，讓其處于真空狀態(tài)，依靠大氣壓力作用，夾緊工件。在介紹的幾種夾具中，針對(duì)鋁合金薄壁構(gòu)件加工使用的夾具，上面幾種都是常用夾具，從夾具制造成本上來說液壓可調(diào)夾具的成本最低，在本文的研究中也主要是使用此種夾具。對(duì)于真空吸附夾具來講，各個(gè)方面的指標(biāo)都是非常好的，可以說是夾具中的比較理想的選擇，但是對(duì)于當(dāng)前的構(gòu)件加工卻是不適合的，理由如下：構(gòu)件孔槽為通槽；構(gòu)件表面不平整且有缺陷；制造成本高；構(gòu)件矩形孔多且孔徑小。結(jié)論是首選機(jī)械夾具。課題的研究對(duì)象是比較典型的薄壁構(gòu)件，材質(zhì)為硬鋁合金，剛性差，工藝要求高。尺寸數(shù)據(jù)來自第二章。機(jī)床夾具在整個(gè)加工工藝中有著不可替代的作用，在高速切削過程中，其對(duì)加工效率和質(zhì)量有很大的影響，主要體現(xiàn)在：能夠影響到位置的精度；構(gòu)件被夾緊后變形減?。皇褂蒙戏奖?；夾具可塑性高。定位與夾緊是兩個(gè)不可以分割的工作程序，其在機(jī)械加工業(yè)中，安裝構(gòu)件時(shí)，通常是先將構(gòu)件放在定位機(jī)構(gòu)中，目的是做好位置的確定，接著對(duì)其壓緊夾穩(wěn)固，目的是防止加工時(shí)由于各種力的作用使其位置發(fā)生變化或者震動(dòng)。為獲取一種夾緊效果比較好的方式來確保加工質(zhì)量，需要事先做好夾緊力大小方向作用點(diǎn)的確定。所以，針對(duì)夾具，控制工件變形的方法有：控制夾緊力（支撐力）的數(shù)目，即將其集中的力換成分布的力以避開局部發(fā)生過大的變形；控制夾緊力（支撐力）的位置，即支撐力作用于剛性差的位置，夾緊力作用于剛性好的位置；控制好夾緊力（支撐力）的大小，即在前面兩個(gè)因素都確定的前提下，盡量使用小的夾緊力，進(jìn)而控制好裝夾的穩(wěn)定性。由定位的相關(guān)知識(shí)知，此構(gòu)件定位方式需使用完全式。定位基準(zhǔn)位是底面，限制三個(gè)方向的自由度。當(dāng)其處于加工過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的力作用在底面上，于是，其穩(wěn)定性的好與壞也是由底面決定。所以，在支撐點(diǎn)的選擇上，要做到三點(diǎn)盡量分離。如圖所示，做簡要說明，定義平面1為基準(zhǔn)面，原因是他是一個(gè)狹長面，可以控制住z方向 轉(zhuǎn)動(dòng)和y向移動(dòng)。作用是引導(dǎo)方向。將平面2定義為支撐點(diǎn)，其可以控制住x方向的移動(dòng)，通常情況下，支撐面的定位原則是平面要小和位置靠近中央。剛性差的鋁合金構(gòu)件，用底面作為支撐點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)夾緊時(shí)集中力出現(xiàn)在定位點(diǎn)上，這樣的點(diǎn)按照理論的要求是不合理的，對(duì)加工精度沒保障，因此，用平面代替三個(gè)點(diǎn)，同時(shí)考慮到槽間距小和加工的順利，制定回字定位平面，即四邊凸起中間凹，采用這樣的方案，其接觸面加大，夾緊力不再集中，應(yīng)力變小。夾緊力的方向是從上到下，指向面3。工程實(shí)踐告訴我們，工件受外力時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形。為防止此種變形的發(fā)生，需要采用壓條壓緊。結(jié)合工件的特點(diǎn)，壁薄、質(zhì)地軟弱和孔多，當(dāng)實(shí)際加工過程中必然會(huì)遇到一些問題，因此需對(duì)出現(xiàn)的問題做適當(dāng)?shù)姆治觥？刂谱冃蔚姆匠淌绞? KU＝F （）K是整體剛性矩陣；F 是荷載列陣；U 是位移列陣。通過還公式可以得到，減小變形需從三方面著手，即K提高F減小或者是KF不變下U減小。進(jìn)給量調(diào)整。為減小工件變形，進(jìn)給量調(diào)整為最小化，控制F的大小。在此基礎(chǔ)上，要考慮到加工的效率問題，要對(duì)其做局部調(diào)整，即將處在剛性良好且變形小的非關(guān)鍵位置將進(jìn)給量調(diào)整大些，與之對(duì)應(yīng)的調(diào)整小一些。當(dāng)F不變時(shí)，K和U值可以彼此制約，其調(diào)整的具體方法是在加工平臺(tái)上增加加強(qiáng)筋，提升剛度，減小變形。本文的工件，為實(shí)現(xiàn)變形最小化的目的需要從兩個(gè)方面著手，即進(jìn)給量減小和優(yōu)化安裝方式。該參數(shù)在高速切削中是非常重要的，其大小可以決定加工過程中功率消耗量的大小和變形情況，同時(shí)對(duì)精度和質(zhì)量有直接影響。在高速加工過程中，切削熱的產(chǎn)生來源于切削力，這從某種角度說明，切削力的大小可以對(duì)刀具的損害程度和使用壽命有一定的影響。所以，需要對(duì)切削力的變化規(guī)律做一定程度的分析，發(fā)現(xiàn)最為適合加工時(shí)的參數(shù)，這項(xiàng)工作對(duì)整個(gè)生產(chǎn)加工有其重要意義。由切削力公式可知，需要從切削刀具的幾何角度做推倒，在高速切削過程中，力有兩種，即切削慣性力和剪切力。公式如下: () () 通過對(duì)公式的理解，在高速區(qū)，隨著切削速度的變化，其剪切角和摩擦角也在變化，是一個(gè)不確定值。通常情況下，銑削力的數(shù)值是借助經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)來獲取的。依據(jù)金屬切削原理，切削力的影響因素有：刀具材料和幾何參數(shù)、工件的材料、切削深度、切削寬度、每齒進(jìn)給量、切削速度和銑削的冷卻方式。當(dāng)?shù)毒吆凸ぜ牧洗_定時(shí)，只有切削深度、切削寬度、每齒進(jìn)給量、切削速度成為切削力的主要因素。因此建立銑削力經(jīng)驗(yàn)公式為: ()為了回歸分析方便，將非線性方程轉(zhuǎn)化為線性方程，將式(5一3)兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)有: ()，通過對(duì)模型的分析得到，切削力的大小主要是受到切削面積和材料的變形有關(guān)。為更加準(zhǔn)確的分析，借助微分概念，將整個(gè)面積分解為若干個(gè)微單元，然后通過理論分析計(jì)算出微單元的受力情況，然后求和獲取總切削力。在刀具直徑上的取舍，通常在諸如幾何參數(shù)、機(jī)床和構(gòu)件材料等相同的情況下，針對(duì)切削深度和寬度上，其設(shè)置的切削參數(shù)大直徑的刀具大，小直徑的小，且大直徑的刀具加工后的要比小直徑的大。除此之外，其他的參數(shù)設(shè)置也是一樣的道理。本文中是借用文獻(xiàn)[37]里雙刃立銑刀切削鋁合金而獲取到的經(jīng)驗(yàn)公式，其中Fx為切向切削力；Fy為徑向切削力；Fz軸向切削力。 () () ()在本實(shí)驗(yàn)中沒有涉及切削液，則公式中k為1。在做變性分析時(shí)，當(dāng)前比較流行的幾種數(shù)值模擬技術(shù)在加工工程技術(shù)中常用的有：有效差分法、邊界元法、有限單元法和離散型單元法，最為該領(lǐng)域所推崇的方法是有限元分析法，本章就借用有限元分析法對(duì)薄壁構(gòu)件的受力變形做模擬分析，并且對(duì)上面所論的定位與夾緊方案的合理性做出判定。力學(xué)問題是工程技術(shù)領(lǐng)域常見問題，需要作用有關(guān)方程對(duì)其解決，即微分方程以及與之相對(duì)應(yīng)的邊界條件。但是在求解的過程中使用的解析方法很難獲得精確解，且工程上遇到的問題其邊界也不是簡單形態(tài)的，因此，針對(duì)絕大多數(shù)的工程技術(shù)問題，求解時(shí)是很難得到解析解的，另外，在部分工程中出現(xiàn)的問題以及所列出的方程，都是無法求解的。對(duì)此，學(xué)者們對(duì)其進(jìn)行研究，提出有限差分法和有限變分法來補(bǔ)充上面的不足。變分法是屬于研究泛函數(shù)極值問題的方法，其泛函數(shù)的變量取決于函數(shù)的取值，其中所提到的這個(gè)函數(shù)需是連續(xù)函數(shù)。在實(shí)際工程中遇到的問題，往往不容易直接通過解微分方程獲得答案，依據(jù)變分原理，可以將不能直接解除的微分方程問題轉(zhuǎn)換成容易得到答案的泛函問題，通過觀察其結(jié)構(gòu)形式，泛函數(shù)的表達(dá)形式是以積分方式展現(xiàn)的，而能量通常也是此種形式表達(dá)，對(duì)此，泛函的另一種稱呼為能量法。通過這樣的關(guān)系，轉(zhuǎn)化泛函的極值問題為函數(shù)極值問題，進(jìn)而可以解出線性代數(shù)方程組的近似解。此種解法為變分直接法。有限元分析法在解決這類問題上比較有效，主要是利用離散的概念來解決問題，其優(yōu)點(diǎn)是處理問題中不再需要有限差分法建方程這個(gè)環(huán)節(jié)，但是需要注意的是在運(yùn)用有限元法時(shí)要有一個(gè)前提條件，那就是保證所求函數(shù)要連續(xù)，相比變分法其對(duì)函數(shù)的要求只是連續(xù)，不論是函數(shù)分段還是整體，且將解析解與數(shù)值解相結(jié)合了。從整體的角度，有限元法是數(shù)值解，而在分段的而言，亦是解析解。有限元法的基本概念是將連續(xù)結(jié)構(gòu)打散成若干個(gè)單元，然后在單元中設(shè)置節(jié)點(diǎn)，即把連續(xù)看做是一組單元在接點(diǎn)處連接的幾何體，節(jié)點(diǎn)所用到的場(chǎng)函數(shù)，其對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)值設(shè)為基本未知量，為了表達(dá)場(chǎng)函數(shù)的分布規(guī)律需要在單元中假定一個(gè)近似差值，然后建立有限元方程組，到此處，問題就發(fā)生了轉(zhuǎn)變，將原來的連續(xù)無限自由度問題變成離散下有限元自由度問題，最后求得節(jié)點(diǎn)值，有小到大，逐步得到插值函數(shù)，最后得到場(chǎng)函數(shù)。因?yàn)閱卧梢员辉O(shè)計(jì)成所需的幾何形狀，則有限元法可以模擬復(fù)雜的求解域。在插值函數(shù)滿足一定要求時(shí)，求解的精度會(huì)隨著單元量的增加而不斷的精確，最終會(huì)成為所需要的解。按照理論分析，問題的精確程度取決于對(duì)構(gòu)成問題單元的解決程度，隨我問題被分解成的單元數(shù)目過多，在計(jì)算上花費(fèi)的時(shí)間會(huì)增加，對(duì)此，要按照實(shí)際問題靈活對(duì)待，其標(biāo)準(zhǔn)是所求之解滿足工程要求便可。有限元分析基本步驟:(1)建立求解域并將其離散化為有限單元，即將連續(xù)體問題分解成節(jié)點(diǎn)和單元等個(gè)體問題。(2)假設(shè)代表單元物理行為的形函數(shù)，即假設(shè)代表單元解的近似連續(xù)函數(shù)。(3)建立單元方程。(4)構(gòu)造單元整體剛度矩陣。(5)施加邊界條件、初始條件和載荷。(6)求解線性或非線性的微分方程組。得到節(jié)點(diǎn)求解結(jié)果。(7)得到其他重要信息。 ansys軟件概述ansys軟件是綜合性通用有限元軟件，其所涵蓋的項(xiàng)目有結(jié)構(gòu)、熱、流體、聲學(xué)和電磁，在眾多諸如土木工程、航空航天、能源、造船、國防工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、輕型工業(yè)、水利工程、電子工業(yè)、鐵路、機(jī)械制造業(yè)、核工業(yè)、礦業(yè)等行業(yè)被廣泛使用，同時(shí)科研研究也對(duì)其特別青睞。相比其他有限元軟件，其所具有的技術(shù)特征有：具有多場(chǎng)耦合功能；前后處理、分析求解和多場(chǎng)分析為一體；軟件獨(dú)有的優(yōu)化功能，具有流暢優(yōu)化功能的CFD軟件；非線性分析功能十分強(qiáng)大；有快速高效的求解器；首個(gè)使用并行計(jì)算技術(shù)的FEA軟件軟件的模塊與功能前處理模塊、分析計(jì)算模塊和后處理模塊是軟件的主要組成部分。在前處理模塊中，用戶可以借助軟件提供的實(shí)體建模工具和網(wǎng)格劃分工具有針對(duì)性的建立有限元實(shí)體模型；分析計(jì)算模塊主要功能是對(duì)建立好的模型做模擬作用，這其中包含如下的模型分析，有熱分析、流體力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析、聲場(chǎng)分析、多物理場(chǎng)地耦合分析以及壓電分析，軟件所提供的這些作用分析能夠很好的滿足需求，其具有靈敏度分析和優(yōu)化分析能力；后處理模塊也是將結(jié)果采用某種形式呈現(xiàn)出來，主要的顯示類型有，色彩等直線顯示、透明及半透明顯示、矢量顯示、粒子流痕跡顯示、剃度顯示、立體切片顯示等，軟件還提供圖表、曲線等形式輸出及其顯示。1前處理模塊本部分主要講述三個(gè)功能：參數(shù)定義、實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。（1）參數(shù)定義有限元軟件在建模之前需要對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)置好，ansys軟件亦是如此。需要定義的參數(shù)有，統(tǒng)一單位制，對(duì)使用單元類型做定義，實(shí)常數(shù)定義，材料的特性定義和使用材料數(shù)據(jù)庫等。定義單位制時(shí)，ansys軟件有多種單位供用戶選擇，但磁場(chǎng)分析例外，因此我們選擇符合我國習(xí)慣的單位制即可。定義單元類型是為后續(xù)的網(wǎng)格劃分做準(zhǔn)備的，ANSYS軟件在此方面的定義，并且是按照此處定義劃分實(shí)際建模網(wǎng)格的，其關(guān)聯(lián)的單位是常事是緊隨單元類型而定的。對(duì)于材料的特性，要依據(jù)具體為各種材料而設(shè)置，所要對(duì)某一種材料做線性分析，需要借助相關(guān)書籍查到此材料的彈性模量和泊松比。在進(jìn)行分析時(shí)，為了提高工作效率，用戶可以將設(shè)定的材料存在一個(gè)文件中，分析時(shí)可以調(diào)出重復(fù)使用。對(duì)于簡單的定義，則只需要單個(gè)對(duì)號(hào)設(shè)置即可，因?yàn)檐浖脑O(shè)計(jì)是一個(gè)材料特性對(duì)應(yīng)一個(gè)參考號(hào)，相應(yīng)的有一個(gè)有限元分析。（2）建模ANSYS軟件實(shí)體建模時(shí)為用戶提供兩種建模方法，即由低到高的建模和由高到低的建模。在有限元模型中，點(diǎn)、線、面