[发明专利]基于直列发动机缸体的装夹优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

模型建立步骤：建立发动机缸体平面铣削过程的静态铣削力模型，得到维持装夹稳定性所需的最小夹紧力；

模型简化步骤：根据发动机缸体几何结构的刚度特点，对发动机缸体模型进行简化，并将简化后的缸体模型划分为三种特征区域，包括：“跨域”、“墩域”和“桥域”；

夹紧力解析步骤：对夹紧力作用在三种特征区域的不同位置所造成的弹性变形逐一进行解析计算，并根据叠加原理对多个夹紧力同时作用在不同区域所产生的变形进行叠加，得到由于装夹定位作用造成的总弹性变形；

当夹紧力作用在跨域上时，对作用载荷与挠曲方程分别进行双重三角级数展开，使其满足边界条件进而求解，具体为与其中L_a与L_b分别为跨域侧面的长和宽，求得挠度为该级数解能够低阶快速收敛；

当夹紧力作用在墩域上时，通过设置虚拟截面S_λ，具体为一个平行于墩域顶面，且与顶面距离为λ的截面，使得截面下方区域满足布希涅斯克条件，满足半无限大弹性体受集中力作用的情况，可以求得沿Z方向的弹性变形量，具体为而截面上方区域则满足对边简支的弹性薄板边界条件，采用双三角级数法求解；

对于桥域的弹性分析，以墩域与跨域在截面I和截面II上的应力分布作为为对应桥域的载荷输入，结合桥域自身的刚度变化特点，通过对二维弹性薄板理论进行三维推广，从而求得桥域的弹性变形，具体为其中R_c为曲率半径，由求得，其中P为作用在墩-桥截面上的偏置集中载荷，dp为该载荷偏离桥域中面的距离；

优化模型建立步骤：以装夹定位作用所造成的总弹性变形最小化为目标，以满足实际加工情况和夹具设计准则为约束建立优化模型；

模型求解步骤：利用遗传算法求解优化模型，得到适用于发动机缸体顶面铣削过程的最优装夹方案。

2.根据权利要求1所述的基于直列发动机缸体的装夹优化方法，其特征在于，所述优化模型包括：

目标函数：

MinS(X) (1)

约束条件：

X＝[L₁，L₂，…，L₆，C₁，C₂，…，C₆]^T (2)

L_i＝(x_Li，y_Li，z_Li)^T (3)

C_j＝(x_Cj，y_Cj，z_Cj)^T (4)

y_L1＝y_L2＝y_L3 (5)

x_L4＝x_L5 (6)

X∈Ω_C (7)

i，j＝1，2，…，6 (8)

其中，X代表夹具布局方案，包括L₁～L₆六个定位块位置与对应的C₁～C₆六个夹紧点位置，S(X)为在该夹具布局方案下由于定位夹紧作用而导致工件产生的最大弹性变形量；(x_Li，y_Li，z_Li)与(x_Cj，y_Cj，z_Cj)分别代表第i个定位块与第j个夹紧点在全局直角坐标系下的坐标，i与j均为大于0小于7的整数；Ω_C代表实际加工中发动机缸体外表面能够为定位块、夹头提供有效接触作用面的备选区域集合。