一种基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法技术

本发明专利技术提出一种基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法，包括以下步骤：步骤1，构建大型柔性薄板的三维模型，并导出所构建模型的数据交互文件；步骤2，进行有限元网格的划分，并导出表单源代码文件；步骤3，进行特征数据的提取，读取表单源代码文件提取相关数据，包括有限元网格划分的结点坐标、模型的刚度矩阵和模型的力矩阵等；步骤4，利用改进的粒子群算法寻优，得到满足装配要求条件下的最优夹具数目和此时的夹具分布；步骤5，优化结果的检验与可视化。本发明专利技术在满足工程需求的前提下，使得由夹具数目和夹具移动所带来的成本尽可能小，为大型柔性薄板装配过程中使用夹具的数目提供优化方案。数目提供优化方案。数目提供优化方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法


[0001]本专利技术涉及质量管理与智能装配系统设计优化领域，特别涉及一种基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法。

技术介绍

[0002]生产装配领域，飞机机身和船舶船体等零部件都由大型柔性薄板拼接装配而成，此类薄板的主要特征为：其内尺寸很大(板的宽度和长度都很大)，而板件的厚度却很小，即具有“大尺度”和“低刚度”的特点，因此此类零件在重力作用下很容易出现局部变形。目前的生产装配中，大型柔性薄板一般使用“N
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1”原则进行定位，然后通过铆接、焊接等连接方式进行两两拼接，进而装配成一块更大的薄板。装配定位过程中所使用的“N”个定位夹具的布局方案将直接影响大型柔性薄板的柔性变形程度，进而会直接影响到大型柔性薄板的装配质量。同时，每增加一个夹具或是每多移动一次夹具均会产生额外的成本，因此在满足装配拼接要求的情况下尽可能减少夹具数量和移动对于提高利润和产品的附加值是十分重要的。
[0003]目前大型薄板装配过程中所使用的定位夹具主要采用固定的立柱式胎架结构，且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:构建大型柔性薄板三维模型，导出所构建模型的数据交互文件；S2:进行有限元网格的划分，并导出表单源代码文件；S3:进行特征数据的提取，进行材料属性、载荷分布和约束等参数设置，提取有限元网格结点坐标、薄板模型的刚度矩阵、薄板模型的力矩阵；根据N
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1定位法，设置x与y向的约束点序号；S4:改进的粒子群算法寻优，利用改进的粒子群算法搜寻得到满足装配要求条件下的最优夹具数目及此时的夹具布局；S5:优化效果验证与优化结果可视化，利用得到的满足装配要求条件下的最优夹具数目及此时的夹具布局(即此时z向夹具约束序号和根据N
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1定位法设置的x与y向的约束点序号)，在有限元分析中分别进行约束，得到薄板的形变云图，完成验证及可视化。2.根据权利要求1所述的基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法，其特征在于，在S2中，通过有限元网格划分软件对模型进行有限元网格的划分，导出此时模型的数据交互文件，并从中提取出两块薄板的有限元网格节点数目及每个结点所对应的坐标。3.根据权利要求1所述的基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法，其特征在于，在S3中，利用有限元分析软件进行分析，对两块板的材料属性，密度、杨氏模量和泊松比进行设定；根据两块薄板装配拼接时的实际情况进行模型简化：设定两块薄板之间无相互作用，并且只加载重力；这些参数设定完成后，导出两块薄板的刚度矩阵和力矩阵，并分别记作K1、K2和f1、f2。4.根据权利要求1所述的基于改进粒子群算法的大型柔性薄板夹具数目优化方法，其特征在于，在S4中，利用改进粒子群的算法，设置两块薄板上最小的夹具数目N1和N2，随机产生一系列z向夹具约束序号序列，利用粒子群算法中位置更新时所出现的超界粒子改变夹具数目：首先通过数目限制筛选出满足数目要求的粒子，再从中筛选出满足装配要求的z向夹具约束序号，最终得到满足装配拼接要求条件下的最优夹具数目和此时的夹具分布；在粒子群算法中通过方程建立刚度矩阵、位移矩阵和力矩阵之间的关系；式中：和分别为K
i
和f
i
(i＝1,2)经过N
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1定位法修正后两块薄板的刚度矩阵与力矩阵，其计算步骤如下：Step1:输入两块薄板的夹具位置序号x
i
，薄板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅辉，金珂，苏勇搏，郑瀛，陈少同，汤奇荣，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：