GYSW01-011@软起动隔爆箱体关键零件的铣削夹具设计
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机械毕业设计全套
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GYSW01-011@软起动隔爆箱体关键零件的铣削夹具设计,机械毕业设计全套
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编号： 毕业设计 (论文 )外文翻译 （译文） 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 徐杰 学 号： 1000110132 指导教师单位： 桂林电子科技大学 姓 名： 高成 职 称： 助理研究员 2014 年 5 月 26 日 nts利用有限元法 预测夹具系统的工件变形 Shane P. Siebenaler, Shreyes N. Melkote* 乔治 W伍德拉夫机械工程学院，技术，亚特兰大， GA 30332-0405 ，美国佐治亚理工学院 Received 25 August 2004; accepted 7 April 2005 Available online 23 May 2005 摘 要 装载工件夹具系统引起的工件变形的知识是重要的 ，以确保质量的一部分生产。合适的方法，准确地预测这种变形是必不可少的装置的设计和操作。在这方面 ,有限元模型已被广泛应用于然而 ,这些研究普遍忽视遵守的作用夹具工件变形体。也缺乏知识是不同的有限元模型参数的影响工件变形。本研究采用有限元分析（ FEA）模拟工件夹具系统，并探讨影响遵守夹具工件变形体。此外 ,某些有限元模型参数对预测的影响精度还审查。FEA 模型预测工件变形和定位反应部队的实验验证 ， 在 5 的实验数据显示协议 ， 在这项研究中分析的工件夹具系统 ,结果发现 98 系统符合被捕获建模工件和夹具的接触技巧。余下 的变形发生在其他夹具元件。各种夹具模型的精度和计算时间的权衡。 关键词： 夹具工件系统 ;有限元分析 ;变形 1. 介绍 分析装置的方法是必不可少的实践 加工和经济学， 尤其是能力模型 。 准确预测工件变形诱导夹具负载 或预测未知的夹具 工件 。 接触力是关键设计功能的装置 。 最常见的用于建模和分析方法 。 夹具 - 工件系统包括刚体方法 ,联系力学为基础的方法和有限元建模方法。这些建模方法 1-3 是无法通过的定义预测工件变形，因此不适宜夹具对零件质量的影响分析 。 联系力学的方法 ,虽然从一个具有吸引力 ， 计算努力的立场 ,零件可以是 有限的 ， 近似为弹性半空间。这种方法能够准确地预测未知 ， 定位反应部队和本地化的接触变形 4 - 6。 然而 ,他们不 适用兼容的零部件。另一方面，有限元模型是非常强大的，会计能为所有符合和非线性系统中存在。虽然利用有限元模型已 beenwidely 文献报道，受雇于在实践中 ,明确了不同的作用的认识 .预测精度对工件的夹具符合变形是缺乏。也是知识的影响 .不同的有限元模型参数对工件变形缺乏 。 nts在应用中的一个共同的假设的有限元分析（ FEA）分析工件夹具系统是夹具 是完全刚性的，因为它是远远高于围追堵截 。 在许多应用中的工件。在 大多数这种情况下 ,是仿照工件夹具的位置和节点联系被完全抑制。这一提法普遍被称为单点接触 7-12 。 夹具元件不允许帐户模型遵守夹具和忽略摩擦接触效果夹具和工件之间 ， 其他研究人员 13-16 利用线性弹簧，近似夹具部件的刚度。然而 ,这种方法需要刚度测量或近似 ,添加时间和引入潜在的错误分析 。 最近的工作 17-19 探索的表面使用接触单元。这种做法使摩擦为蓝本的影响。这种方法被用于本文报道的工作等。 17 使用有限元分析接触单元来模拟多接触夹具系统。然而 ,没有调查摩擦的影响 啮合参数的结果 18,19。 工作仅限于一个单一夹具 - 工件接触。更多重要的 ,这些研究中没有分析的贡献夹具的身体符合整体变形 。 本文探讨各种有限的影响元建模参数 ,如摩擦和网密度工件变形。除了造型工件和夹具的秘诀 ,是常见的的效果 。 如支持符合其他夹具元件块底座工件变形等也是 检查 工件变形的有限元分析预测实验验证和定位反应 。 2 夹具 - 工件系统 在这项研究中使用的工件夹具系统 .包括限制在一个 3-2-1 夹具布局块空心的矩形截面壁厚 。 如图。 1。铝 6061- T6 （ EZ70 GPA,新西兰 .0.334）工件测量 153 毫米， 127毫米， 76 毫米 .并有一个固定的壁厚（图 1 吨）从 6.至 10 毫米。两个夹子采用按工件对六个定位：三个主平面上 ,上的两个辅助平面 ,第三平面上。球形和平面硬化 AISI 1144钢（ EZ206 GPA,新西兰 .0.296 ）与黑色氧化处理的夹具技巧被用来定位和夹紧工件。 nts 3 模型开发 有限元模型构建使用 ANSYSw.版本 5.7。实体模型组装的棱柱块夹具提示。系统中的所有组件为各向同性弹性体建模。夹具的秘诀显示图。 2 无论是平面建模作为气瓶 .（夹具和定位圆形接触面积的 60 和 127 mm2 的分别）或球（ 35 毫米的曲率半径）结束上限。平面和球面提示轴向长度分别为： 6.4 和 10.2 毫米 , 10 节点的四面体 .元素SOLID92 用于所有实体网格 。 工件和夹具之间的接触进行了数值模拟使用二次曲面表面接触 .元素 TARGE170 和CONTA174 。恒定的静态摩擦系数是用来建立联系的属性在接口。到模拟地方的定位器 ,每个定位器尖端对面的表面接触被限制在所有三个平移度自由。适用于一个均匀分布的压力超过双方夹相反的接触面模拟所需的锁模力 工件变形 ,分析了随后的章节 ,被发现在两个点上工件。这两点正方向 DC1 和 DC2,nts如图。 3 点的选择 .根据工件的位置，经历了因为要夹紧大部分变形 。 3.1 摩擦系数的敏感性 Satyanarayana 18 进行的实验室测试 .相同的工件夹具系统发现平均静态和工件之间的摩擦系数为 0.18 （米）夹具的提示。在实验范围内的平均值从 0.15 至 0.25 。为了测试摩擦的影响 .工件变形预测 ,有限元模型构建工件壁的厚度 6-10 毫米在前面所述的夹具抑制。频谱从 0.15 到 0.30 m 的测试结合各种墙体的厚度。变形摘要结果列于表 2 。 3.1的平均差异在变形预测中被发现为一米的变化 0.05。这些结果表明， 在小的变化的影响对工件变形的摩擦系数相当小 。 nts3.2 治疗的主要平面定位 构建了一系列车型确定主平面定位的影响。对于正确 .设计的 3-2-1 布局，工件旋转阻止 ,三个主要采取的正常负荷平面定位工件的重量。摩擦这样一个小负载所产生的力量往往相形见绌更大的夹持负荷。进行了分析，确定是否必须在这些定位器的摩擦效应占建模方法。 两套边界条件被应用到块与壁厚 7,8,9 毫米。第一组 ,案件一 ,包括所有三个主要的飞机受到定位 .先前所描述的表面到表面的接触边界条件。被指定为 M 值 0.18 。 第二个配置 ,案例 B,删除了所有 三主平面定位，只是抑制了在翻译的工件表面底部 z 方向 。 表 3 给出了一个结果摘要。有限元分析结果显示，预测变形之间的不同两个边界条件设置由平均只有 1.31 。这小的冲击，使有限元分析的底部定位无主平面定位将建造的模型从而节省了大量的计算时间。这个（案例 B ）边界条件设置使用的只有 77 和69 。完成平面模型的计算时间和球技巧 ,分别 遗漏的三个加上主平面与制约的底部定位 .工件表面是用于配置随后模型。应当指出，这逼近未必有效加工负载时还考虑到 。 4 网格密度的影响 虽然一些公开发表的文献使用的有限元分析分析工件 变形 ,严谨的学风的影响夹具，工件建模的网格密度符合缺乏。在确定的一个关键因素本次调查的适当有限元模型是选择理想的网格密度。可能会产生一个粗网格不准确的结果。然而 ,可能是太细网状不必要的以及计算成本为本研究 ,SMRT 的智能网格功能 ANSYSw 利用构建了坚实的网状。离散值从 1 （最密集的网状）至 10 （至少密集目）被分配到各种固体部分。宽组合夹具nts和工件网格谱 .大小来确定最佳网目尺寸。为了测试结果的准确性 ,变形工件 ,DC1 和 DC2,在两个夹子的位置是计算 。 实验结果被用来作为基准评估模拟结果的有效性。测试夹具与尺 寸相同的模型构建。这项研究的工件的壁厚均匀 .7 毫米。夹具元件固定 15 毫米 .厚钢板底座。上螺纹夹具提示主要飞机直接被拧成底座。 拧入钢支撑块等定位在打开每个固定在底板上，通过四个螺栓两个定位销压接。 两个夹子 ,同样被固定在通过钢支撑块底板 ,驱动由液压手动泵。钳驱动的顺序影响工件的挠度为由 otherresearchers 显示 20,21，作者在以往的工作 22。然而 ,在目前的研究 ,两个夹子同时由一个单一的液压泵驱动。被视为驱动倍差异的两个夹子是微不足道的。在每一个点的变形使用电涡流探头测量。改变目标补丁的磁 性检测通量传感器数据转换为位移值采集系统。超过五年的平均变形结果表 4 给出每个尖端和负载对试验。测量标准偏差为 0.43 毫米 。 5 和 6 之间的百分比误差 .实验测量值和有限元分析结果平面和球形尖端案件 ,分别。图 250 钳 1 N 在负载的情况下，球形和平面 .提示给每个墙厚度测试。类似的趋势被发现在 2 钳变形，以及为加载 350 N。作为描绘在图 ,工件的网格密度对模型精度的主导作用。粗糙的网格密度可产生高达 20 的错误结果。然而 ,图中可以观察。 6 影响结果的准确性夹具尖上的网格密度要少得多 。 工件和夹具 SMRT 的密度水平平 面的情况下 ,提供最准确的结果 ,为五，两 ,分别。没有有限元网格密度比这个组合改变预测的变形。对球形尖端案 ,1 SMRT 的网状 6 个密度水平工件和夹具元件 waschosen 。表 5 总结了这些结果。由于表表演 ,有限元模型提供解决方案指定的网格密度小于 5 的误差水平。选定的网格密度，适用于所有随后的分析。元素属性摘要选定的网格密度水平相对应的是载于表 6。 nts 5 验证选定的网格参数 一般的有限元网格的有效性以上参数获得工件夹具系统成立由申请到一个相同的网格指引不同的负载壁厚组合。相同的在第 4 节被用作实验装置。块 的壁厚是 8 毫米和375 列印夹紧负荷被利用。表 7 给出了相应的实验有限元分析结果。正如上表所示 ,有少有限元分析与实验值之间的误差超过 5 ,从而确立了选定的网格充足为给定的工件夹具系统的参数 。 nts 6 反应力预测 另一点是利益之间的反作用力 .定位和工件。反应部队的知识重要的是确保系统的稳定和平衡。使用所示的设置了一系列的实验运行图 4 ，以确定在 1-3 定位器反应部队。压力敏感（富士前级）薄膜被用来在每个三个定位工件的接触，以产生一种颜色烈度图。个人图像映射到 .密度阵列通过回归分析，以确定接触压力 23 。印记 的地区被发现使用照片编辑程序 ,导致的决心反应部队。网格参数在第 5 和建立的 0.18were 摩擦系数用来预测反应部队，在同一地点。 表 8 给出了分析结果。可以看出，从表有限元分析的预测是在 5 的实验值，从而进一步验证模型 。 nts 7 夹具身体遵守的影响 在前面的章节中所描述的模型只用了考虑到工件和夹具的秘诀。最夹具公布的分析认为是刚性夹具相比，由于其相当高的刚度工件。从而 ,这些研究没有模拟夹具本身并不能占到任何的变形效果夹具元件。本文 ,然而 ,寻求探讨夹具遵守的贡献的整体工件变形预测建模各种夹具要素。组件除了接触提示 仿照夹具支撑块 ,底座 ,和钳支持所示图 7。一系列车型纳入构建这些组件的各种组合 。 支持块和底座构造坚实的棱形块匹配那些在尺寸物理设置。支持块有尺寸 63.5 毫米， 50.8 毫米， 73.8 毫米。钢底板尺寸 305 毫米， 305 毫米， 15 毫米。平面和球形尖端夹具元件尺寸相同前面提到的文件。夹具提示建模为固定支撑块通过的 vglue 命令的ANSYSw 。同样是支持块 .贴于底板和螺栓和销钉孔 werenot 蓝本。模型，包括底板使用 。 vglue 命令追究主要平面定位元素板。对于包括支持块模式，但不是底座 ,块的底面限制自由，所有这三 个平移度模拟被牢牢地固定在底板上的块。为蓝本的固体圆柱钳支持气瓶只能沿轴的翻译夹紧力。所产生的夹紧压力液压泵是仿照作为一个均匀分布整个区域的压力钳背面 。 FEA 模型工件壁的厚度 7,8,和 9 毫米，用于分析。加载条件使用表 5 中的相同。工件变形也被评估在相同的位置网格密度的研究。平面尖端案件的结果在表 9 给出。 2的预测误差 ,平均超过负荷条件和变形位置 ,是给予包括各种夹具元件的有限元分析模型。表中还给出了计算时间 .含夹具的技巧和模型相对工件。这是显而易见的，造型的额外个别夹具元件提高了精度有限元只有轻微。完整的夹具模型显示模拟结果的显着改善 ,屈服结果在实验值的 1 。然而 ,完整的模型需要 653 的计算时间需要的只是工件和模型夹具的提示。对于球形提示夹具 ,建模夹具元件没有改善的准确性结果 。 额外的夹具元件建模了更准确地反映夹具，工件为平面接触的情况下的相互作用。变形灯具本身 ,而小的比较工件 ,影响整体系统符合。有限 元分析表明， 2.4 的测量变形 。 nts实际上变形的夹具。仿真结果表明：遵守夹具的 22.7 发生在提示其余 77.3的支持系统。从而 ,原模型只包含工件和夹具提示捕获 98.1 的整体系统符合 。 7.1 支持块遵守的意义 进行了分析，看到在如何改变夹具遵守改变整体系统的初始配置夹具模型以及作为案件的支持块有不同的深度 e,被运行。最初的深度 ,D0 的 ,如图。 8。图 9 地块的百分比在发生系统变形夹具本身的各种归 D 的值，这将是预计更薄块量比较大的偏转的 ,把更多的变形夹具。这假设被证实的阴谋 。 nts 8 结论 本 文侧重于影响因素利用有限时，工件变形的预测有限元方法。特别 ,它分析的影响如接触不同的有限元模型参数摩擦 ,网格密度和夹具机构遵守有关预测工件变形。 实验验证。模拟研究表明，模型工件和夹具的接触面到面的基础上 .接触单元可以预测工件变形和反应部队，在实验值的 5 。网密度的工件被认为是更重要的模型的准确性比夹具尖端密度。为夹具本文分析了工件系统 ,所有超过 98 变形系统可以捕获包含模型 。 工件和夹具的提示。余系统的变形，是目前在夹具本身。 遵守捕捉建模整个夹具身体。然而 ,一个完整的夹具模型需要超过 6 倍的计算时间 。 9.致谢 这项工作是由部分由卡特彼勒技术中心和一个从格鲁吉亚的配对补助金研究联盟 。 nts10.参考文献 1 Y.C. Chou, V. Chandru, M.M. Barash, A mathematical approach to automatic configuration of machining fixtures: analysis and synthesis, ASME Journal of Engineering for Industry 111 (4) (1989) 299306. 2 E.C. DeMeter, Restraint analysis of fixtures which rely on surface contact, ASME Journal of Engineering for Industry 116 (1993) 207 215. 3 M.Y. Wang, D.M. Pelinescu, Contact force prediction and force closure analysis of a fixtured workpiece with friction, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering 125 (2) (2003) 325332. 4 R.P. Sinha, J.M. Abel, A contact stress model for multi-fingered grasps of rough objects, Proceedings of the IEEE Conference on Robotics and Automation 1990; 10401045. 5 G. Xiuwen, J.Y.H. Fuh, A.Y.C. Nee, Modeling of frictional elastic fixtureworkpiece system for improving location accuracy, IIE Transactions 28 (1996) 821827. 6 J.F. Hurtado, S.N. Melkote, A model for the prediction of reaction forces in a 3-2-1 machining fixture, Transactions of NAMRI/SME 26 (1998) 335340. 7 J.D. Lee, L.S. Haynes, Finite element analysis of flexible fixturing system, ASME Journal of Engineering for Industry 109 (2) (1987) 124139. 8 R.J. Menassa, W.R. DeVries, Optimization methods applied to selecting support positions in fixture design, Transactions of ASME, Journal of Engineering for Industry 113 (1991) 412 418. 9 M.R. Rearick, S. Hu, S. Wu, Optimal fixture design for deformable sheet metal fixtures, Transactions of NAMRI/SME 21 (1993) 407 412. 10 E. DeMeter, Fast support layout optimization, International Journal of Machine Tools and Manufacture 38 (1998) 12211239. 11 Y.J. Liao, S.J. Hu, D.A. Stephenson, Fixture layout optimization considering workpiecefixture contact interaction: simulation results, Transactions of NAMRI/SME 26 (1998) 341346. nts12 S.L. Xie, S.J. Hu, W. Li, A. 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Melkote, Analysis of the effects of fixture clamping sequence on part location errors, Journal of Machine Tools and ntsManufacture 44 (2004) 373382. 23 S. Siebenaler, Finite element approach to modeling deformation in a fixtureworkpiece system, MS Thesis, Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2003 ntsntsntsntsntsntsntsntsnts编号： 毕业设计 (论文 )外文翻译 （译文） 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 徐杰 学 号： 1000110132 指导教师单位： 桂林电子科技大学 姓 名： 高成 职 称： 助理研究员 2014 年 5 月 26 日 nts采用遗传算法优化加工夹具定位和加紧位置 Necmettin Kaya* Department of Mechanical Engineering, Uludag University, Gorukle, Bursa 16059, Turkey Received 8 July 2004; accepted 26 May 2005 Available online 6 September 2005 摘 要 工件变形的问题可能导致机械加工中的空间问题。支撑和定位器是用于减少工件弹性变形引起的误差。支撑、定位器的优化和夹具定位是最大限度的减少几何在工件加工中的误差的一个关键问题。本文应用夹具布局优化遗传算法（ GAs）来处理夹具布局优化问题。遗传算法的方法是基于一种通过整合有限的运行于批处理模式的每一代的目标函数值的元素代码的方法，用于来优化夹具布局。给出的个案研究说明已开发的方法的应用。采用染色体文库方法减少整体解决问题的时间。已开发的遗传算法保持跟踪先前的分析设计，因此先前的分析功能评价的数量降低大约 93%。结 果表明，该方法的夹具布局优化问题是多模式的问题。优化设计之间没有任何明显的相似之处，虽然它们提供非常相似的表现。 关键词： 夹具设计；遗传算法；优化 1. 引言 夹具用来定位和束缚机械操作中的工件，减少由于对确保机械操作准确性的夹紧方案和切削力造成的工件和夹具的变形。传统上，加工夹具是通过反复试验法来设计和制造的，这是一个既造价高又耗时的制造过程。为确保工件按规定尺寸和公差来制造，工件必须给予适当的定位和夹紧以确保有必要开发工具来消除高造价和耗时的反复试验设计方法。适当的工件定位和夹具设计对于产品质量的精密度、准确度和机制件的完饰是至关重要的。 从理论上说， 3-2-1 定位原则对于定位所有的棱柱形零件是很令人满意的。该方法具有最大的刚性与最少量的夹具元件。从动力学观点 来看定位零件意味着限制了自由移动物体的六自由度（三个平动自由度和三个旋转自由度）。在零件下部设置三个支撑来建立工件在垂直轴方向的定位。在两个外围边缘放置定位器旨在建立工件在水平 x 轴和 y 轴的定位。正确定位夹具的工件对于制造过程的全面准确性和重复性是至关重要的。定位器应该尽可能的远距离的分开放置并且应该放在任何可能的加工面上。放置的支撑器通常用来包围工件的重力中心并且尽可能的将其分开放置以维持其稳定性。夹具夹子的首要任务是固定夹具以抵抗定nts位器和支撑器。不应该要求夹子反抗加工操作中的切削力。 对于给定数量的夹具元 件，加工夹具合成的问题是寻找夹具优化布局或工件周围夹具元件的位置。本篇文章提出一种优化夹具布局遗传算法。优化目标是研究一个二维夹具布局使工件不同位置上最大的弹性变形最小化。 ANSYS 程序以用于计算工件变形情况下夹紧力和切削力。本文给出两个实例来说明给出的方法。 2. 回顾相关工程结构 最近几年夹具设计问题受到越来越多的重视。然而，很少有注意力集中于优化夹具布局设计。 Menassa 和 Devries 用 FEA 计算变形量使设计准则要求的位点的工件变形最小化。设计问题是确定支撑器位置。 Meyer 和 Liou 提出一个方法就是使用线性编程技术合成动态编程条件中的夹具。给出了使夹紧力和定位力最小化的解决方案。 Li 和 Melkote 用非线性规划方法解决布局优化问题。这个方法使工件位置误差最小化归于工件的局部弹性变形。 Roy 和 Liao 开发出一种启发式方法来计划最好的支撑和夹紧位置。 Tao 等人提出一个几何推理的方法来确定最优夹紧点和任意形状工件的夹紧顺序。 Liao 和 Hu 提出一种夹具结构分析系统这个系统基于动态模型分析受限于时变加工负载的夹具 工件系统。本文也调查了夹紧位置的影响。 Li 和 Melkote 提出夹具布局和夹紧力最优 合成方法帮我们解释加工过程中的工件动力学。本文提出一个夹具布局和夹紧力优化结合的程序。他们用接触弹性建模方法解释工件刚体动力学在加工期间的影响。 Amaral 等人用 ANSYS 验证夹具设计的完整性。他们用 3-2-1 方法。 ANSYS 提出优化分析。Tan 等人通过力锁合、优化与有限建模方法描述了建模、优化夹具的分析与验证。 以上大部分的研究使用线性和非线性编程方式这通常不会给出全局最优解决方案。所有的夹具布局优化程序开始于一个初始可行布局。这些方法给出的解决方案在很大程度上取决于初始夹具布局。他们没有考虑到工件夹具布 局优化对整体的变形。 GAs 已被证明在解决工程中优化问题是有用的。夹具设计具有巨大的解决空间并需要搜索工具找到最好的设计。一些研究人员曾使用 GAs 解决夹具设计及夹具布局问题。 Kumar 等人用 GAs 和神经网络设计夹具。 Marcelin 已经将 GAs用于支撑位置的优化。 Vallapuzha 等人提出基于优化方法的 GA，它采用空间坐标来表示夹具元件的位置。夹具布局优化程序设计的实现是使用 MATLAB 和遗传算法工具箱。 HYPERMESH 和 MSC / NASTRAN 用于 FE 模型。 Vallapuzha 等人提出一些结果关于一个广泛调查不同优化方法的相对有效性。他们的研究表明连续遗传算法提出了最优质的解决方案。 Li 和 Shiu 使用遗传算法确定了夹具设计最优配置的金属片。 MSC/NASTRAN 已经用于适应度值评价。 Liao 提出自动nts选择最佳夹子和夹钳的数目以及它们在金属片整合的夹具中的最优位置。Krishnakumar 和 Melkote 开发了一种夹具布局优化技术，它是利用遗传算法找到了夹具布局，由于整个刀具路径中的夹紧力和加工力使加工表面变形量最小化。通过节点编号使定位器和夹具位置特殊化。一个内置的有限元求解器研制 成功。 一些研究没考虑到整个刀具路径的优化布局以及磨屑清除。一些研究采用节点编号作为设计参数。 在本研究中，开发 GA 工具用于寻找在二维工件中的最优定位器和夹紧位置。使用参考边缘的距离作为设计参数而不是用 FEA 节点编号。真正编码遗传算法的染色体的健康指数是从 FEA 结果中获得的。 ANSSYS 用于 FEA 计算。用染色体文库的方法是为了减少解决问题的时间。用两个问题测试已开发的遗传算法工具。给出的两个实例说明了这个开发的方法。本论文的主要贡献可以概括为以下几个方面： (1)开发了遗传算法编码结合商业有限元素求解； (2)遗传算法采用染色体文库以降低计算时间； (3)使用真正的设计参数，而不是有限元节点数字； (4)当工具在工件中移动时考虑磨屑清除工具。 3. 遗传算法概念 遗传算法最初由 John Holland 开发。 Goldberg 出版了一本书，解释了这个理论和遗传算法应用实例的详细说明。遗传算法是一种随机搜索方法，它模拟一些自然演化的机制。该算法用于种群设计。种群从一代到另一代演化，通过自然选择逐渐提高了适应环境的能力，更健康的个体有更好的机会，将他们的特征传给后代。 该算法中，要基于为每个设计计算适合性，所以人工选择取代自然环境选择。适应度值这个词用来指明染色体生存几率，它在本质上是该优化问题的目标函数。生物定义的特征染色体用代表设计变量的字符串中的数值代替。 被公认的遗传算法与传统的梯度基础优化技术的不同主要有如下四种方式： (1)遗传算法和问题中的一种编码的设计变量和参数一起工作而不是实际参数本身。 (2)遗传算法使用种群 类型研究。评价在每个重复中的许多不同的设计要点而不是一个点顺序移动到下一个。 (3)遗传算法仅仅需要一个适当的或目标函数值。没有衍生品或梯度是必 要的。 (4)遗传算法以用概率转换规则来发现新设计为探索点而不是利用基于梯度nts信息的确定性规则来找到这些新观点。 4. 方法 4.1 夹具定位原则 加工过程中，用夹具来保持工件处于一个稳定的操作位置。对于夹具最重要的标准是工件位置精确度和工件变形。一个良好的夹具设计使工件几何和加工精度误差最小化。另一个夹具设计的要求是夹具必须限制工件的变形。考虑切削力以及夹紧力是很重要的。没有足够的夹具支撑，加工操作就不符合设计公差。有限元分析在解决这其中的一些问题时是一种很有力的工具。 棱柱形零件常见的定位方法是 3-2-1 方法。该方法具有最大刚体度以及最小夹具元件数。在三维中一个工件可能会通过六自由度定位方法快速定位为了限制工件的九个自由度。其他的三个自由度通过夹具元件消除了。基于 3-2-1 定位原理的二位工件布局的例子如图 4。 图 4 3-2-1 对二维棱柱工件定位布局 定位面得数量不得超过两个避免冗余的位置。基于 3-2-1 的夹具设计原则有两种精确的定位平面包含于两个或一个定位器。因此，在两边有最大的夹紧力抵抗每个定位平面。夹紧力总是指向定位器为了推动工件接触到所有的定位器。定位点对面应定位夹紧点防止工件由于夹紧力而扭曲。因为加工力沿着加工面，所以有必要确保定位器的反应力在所有时间内是正
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