【技术实现步骤摘要】
面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法
[0001]本专利技术涉及的是一种机械加工领域的技术，具体是一种面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法。
技术介绍
[0002]由于汽车动力总成生产线追求加工工艺整体上的高可靠性和高节拍，对于生产线的螺纹加工应具有较高的加工精度和刀具寿命，以在保证加工质量的同时降低刀具成本，减少换刀时间，提升加工节拍。现有对挤压丝锥刀具结构进行优化的技术特点和缺点是：使用挤压丝锥进行加工挤压螺纹以后，螺纹的表面光洁度高,螺纹金属纤维不容易发生断裂。但是目前现有挤压丝锥刀具结构的优化技术刀具寿命短，生产能耗相对较高，使得螺纹加工成本提高。
技术实现思路
[0003]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，面向诸如汽车发动机缸体、缸盖等铝合金材质的薄壁类零件所采用挤压丝锥进行的内螺纹挤压成型工艺，针对螺纹挤压加工刀具寿命提升及成型过程中的能耗降低需求，对挤压锥角、刀齿铲背量、挤压锥部齿数和丝锥截面棱边数四项丝锥结构...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，其特征在于，根据刀具结构优化变量及范围进行螺纹成型过程数值模拟，得到各工况下的螺纹挤压扭矩与轴向力；采用二阶响应曲面模型，建立螺纹挤压扭矩和轴向力的回归方程并设定含刀具寿命与能耗的综合目标优化函数，基于粒子群算法得到刀具结构参数的优化结果，并根据优化结构重新调整刀齿铲背量取值范围实现最优刀具结构。2.根据权利要求1所述的面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，其特征是，所述的螺纹成型过程数值模拟是指：设定4因素4水平的16组正交试验变量组合，并对每一组参数变量工况下的薄壁件内螺纹挤压成型过程进行数值模拟，得到所对应的加工工况，即第i组刀具参数组合下的螺纹成型过程仿真结果，并记录相应的螺纹挤压扭矩T与轴向力F。3.根据权利要求1所述的面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，其特征是，所述的螺纹挤压扭矩和轴向力的回归方程，即刀具参数工况与螺纹挤压扭矩T、轴向力F之间的回归方程，具体为：其中：α0、β0为回归方程常数项；α
i
、α
ii
、α
ij
、β
i
、β
ii
、β
ij
均为回归方程系数；i，j分别为第i，j个参数；α
i
为x
i
对应的系数，α
ii
为x
i2
对应的系数，α
ij
为x
i
x
j
对应的系数；α和β分别为螺纹挤压扭矩T、轴向力F对应的系数。4.根据权利要求1所述的面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，其特征是，所述的综合目标优化函数是指：根据计算的刀具挤压扭矩与轴向力，分别建立刀具寿命优化目标函数与能耗的优化目标函数，基于线性加权法建立综合目标函数，将多目标优化问题转换为单目标优化，得到刀具优化综合目标函数。5.根据权利要求1所述的面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，其特征是，所述的刀具结构参数的优化结果，通过基于粒子群算法求解得到最优刀具参数组合合6.根据权利要求1所述的面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，其特征是，所述的最优刀具结构是指：根据优化后的的截面棱边数参数结果，重新调整刀齿铲背量取值范围，设定多组刀齿铲背量取值情况，进行单因素仿真试验，求解最优的刀具参数组合。7.根据权利要求1或4所述的面向螺纹挤压刀具寿命和加工能耗的刀具结构优化方法，其特征是，所述的综合目标优化函数，具体通过以下方式得到：分别建立刀具寿命优化目标函数与能耗的优化目标函数，基于线性加权法建立综合目标函数，将多目标优化问题转换为单目标优化，得到刀具优化综合目标函数其中：w
j
为目标函数y
j
(x)的权重因子；所述的刀具寿命优化目标函数为：其中：T
max
与T
min
分别为挤压扭矩的极大值与极小值；所述的能耗的优化目标函数为：其中：P
max
与P
min
分别为正交试验仿真
结果中的对应的极大值与极小值，其分别通过以下方式计算得到：螺纹挤压成型过程能耗功率其中：丝锥主运动能耗功率丝锥进给运动能耗功率T为刀具扭矩，n0为转速，F为轴向力，vf为进给速度，f为进给量，单位mm/r，通过将正交试验仿真载荷得到的螺纹挤压扭矩、轴向力代入螺纹挤压成型过...
【专利技术属性】
技术研发人员：符国建，何佳，陈明，顾立晨，张明，刘海涛，尹佑康，王建文，安庆龙，徐锦泱，
申请(专利权)人：上海工具厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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