一种基于可靠性的刀具优化设计方法技术

本申请涉及刀具设计技术领域，公开了一种基于可靠性的刀具优化设计方法，本方法以刀具寿命为边界条件，通过刀具磨损试验获取待优化结构参数，采用单一因素寿命可靠性试验，获取刀具寿命分布曲线，同时根据线性无偏估计建立刀具寿命可靠度函数，并基于寿命可靠度函数获得刀具结构待优化参数的理论数值，最后通过假设检验的方式得到最佳的刀具结构待优化参数具体的数值。具体的数值。具体的数值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠性的刀具优化设计方法


[0001]本申请涉及机械设计
，尤其涉及刀具设计，更具体的说涉及一种基于可靠性的刀具优化设计方法。

技术介绍

[0002]刀具和机床是影响产品数控机加质量的重要因素。而机床作为多领域交叉结合的产物，受到各领域技术发展的限制，其技术进步相对比较缓慢。为提高产品机械加工质量，对刀具进行优化则成为了主要的技术研究方向，其中，刀具结构参数是影响切削过程的重要因素，因此，一直是刀具优化设计研究的重点。
[0003]国内外对刀具结构优化设计的研究颇深，其提出的新想法、新技术能很好的满足设计及加工需求。但国内外基于刀具结构优化设计的理念，多数围绕着切削力、表面质量以及刀具寿命这三个维度开展。而刀具寿命作为产品加工效率的影响因素之一，现有的研究思路通常为逆向研究，即先设计刀具然后通过寿命试验研究刀具切削寿命。逆向研究的优势在于所有结论均基于试验所得，获得的结果更加贴近于真实加工工况，但逆向研究需要不断迭代优化，其优化设计周期较长、成本较高。随着统计学理论的发展，现目前基于数理统计思维的刀具优化设计的正向研究方法逐渐被研究学者所采纳，但通过查阅文献，目前鲜有基于刀具寿命可靠性的刀具结构参数优化的正向研究成果。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提出了一种基于可靠性的刀具优化设计方法，以刀具寿命为边界条件，确定待优化的刀具结构参数，并通过刀具寿命试验及无偏估计确定刀具寿命失效率函数，基于失效函数确定待优化的刀具结构参数的最佳范围，并通过假设检验最佳刀具结构参数范围，从而获取基于寿命的刀具结构参数优化最优解。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本申请的技术方案如下：
[0006]一种基于可靠性的刀具优化设计方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1.基于刀具寿命试验，确定刀具结构待优化的参数；
[0008]步骤S2.基于刀具寿命可靠性试验，确定刀具寿命指数分布模型；
[0009]步骤S3.基于刀具寿命指数分布模型，通过线性无偏估计，确定刀具寿命可靠度函数；
[0010]步骤S4.基于刀具寿命可靠度函数，获取刀具结构待优化参数所对应的可靠度；
[0011]步骤S5.基于最小二乘法拟合，建立刀具结构待优化参数与可靠度之间的函数关系；
[0012]步骤S6.基于刀具结构待优化参数与可靠度之间的函数关系，确定刀具结构待优化参数的理论数值，在该理论数值条件下，获取刀具寿命以及刀具寿命可靠度的置信区间；
[0013]步骤S7.判断刀具寿命置信区间以及刀具寿命可靠度置信区间是否满足要求，若
满足要求，则最终确定刀具结构待优化参数的具体数值，否则返回至步骤S2，对刀具寿命指数分布模型进行修正后重新执行上述步骤。
[0014]可选地，所述步骤S1，包括：
[0015]使用待优化刀具进行刀具寿命试验，并通过刀具磨损观测试验，获取对刀具寿命影响最大的结构参数，该参数即为刀具结构待优化的参数。
[0016]可选地，所述步骤S2中，刀具寿命可靠性试验为单因素刀具寿命可靠性试验，即在固定其他参数不变的情况下，进行单因素的t[n，无，t0]无替换定数截尾寿命试验；其中，n为样本数量，无表示无替换定数截尾试验，t0为失效个数。
[0017]可选地，所述步骤S2中，基于刀具寿命可靠性试验，获取刀具寿命指数分布模型，包括：
[0018]基于刀具寿命可靠性试验，获取刀具平均寿命估计值以及刀具失效率估计值，最终确定刀具寿命指数分布模型的计算表达式。
[0019]可选地，所述步骤S2中，刀具寿命指数分布模型计算表达式如下
[0020][0021]其中，表示指数分布模型的系数；t为制孔数；e为自然数。
[0022]可选地，所述步骤S3中，刀具寿命可靠度函数的计算表达式如下
[0023][0024]其中，表示指数分布模型的系数；t为制孔数；e为自然数。
[0025]可选地，所述步骤S7中，所述刀具寿命置信区间以及刀具寿命可靠度置信区间满足要求，是指在刀具结构待优化参数理论数值条件下，刀具的预期设计寿命以及经计算得到的刀具寿命可靠度分别位于上述刀具寿命置信区间以及刀具寿命可靠度置信区间内。
[0026]本申请的有益效果：
[0027]本申请针对刀具寿命，提出了一种基于可靠性及数理统计的刀具结构优化正向研究设计方法，相较于目前现有技术的逆向研究，本申请的方法更贴近于实际，从理论层面解决实际问题，研究成本更低，周期更短，并且研究结果也更加可靠，能够使刀具寿命可靠性可控。
附图说明
[0028]本申请的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
[0029]图1为本申请方法流程图；
[0030]图2为某双曲率桶状零件；
[0031]图3为刀具磨损试验结果图；
[0032]图4为刀具优化角度与寿命可靠性关系图。
具体实施方式
[0033]为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将通过几个具体的实施例来进一步说明实现本申请专利技术目的的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护
的技术方案包括但不限于以下实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0034]实施例1
[0035]刀具和机床是影响产品数控机加质量的重要因素。而机床作为多领域交叉结合的产物，受到各领域技术发展的限制，其技术进步相对比较缓慢。为提高产品机械加工质量，对刀具进行优化则成为了主要的技术研究方向，其中，刀具结构参数是影响切削过程的重要因素，因此，一直是刀具优化设计研究的重点。
[0036]国内外对刀具结构优化设计的研究颇深，其提出的新想法、新技术能很好的满足设计及加工需求。但国内外基于刀具结构优化设计的理念，多数围绕着切削力、表面质量以及刀具寿命这三个维度开展。而刀具寿命作为产品加工效率的影响因素之一，现有的研究思路通常为逆向研究，即先设计刀具然后通过寿命试验研究刀具切削寿命。逆向研究的优势在于所有结论均基于试验所得，获得的结果更加贴近于真实加工工况，但逆向研究需要不断迭代优化，其优化设计周期较长、成本较高。随着统计学理论的发展，现目前基于数理统计思维的刀具优化设计的正向研究方法逐渐被研究学者所采纳，但通过查阅文献，目前鲜有基于刀具寿命可靠性的刀具结构参数优化的正向研究成果。
[0037]基于此，本实施例提出了一种基于可靠性的刀具优化设计方法，以刀具寿命为边界条件，确定待优化的刀具结构参数，并通过刀具寿命试验及无偏估计确定刀具寿命失效率函数，基于失效函数确定待优化的刀具结构参数的最佳范围，并通过假设检验最佳刀具结构参数范围，从而获取基于寿命的刀具结构参数优化最优解。
[0038]本实施例公开了一种基于可靠性的刀具优化设计方法，参照说明书附图1所示，该方法主要包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠性的刀具优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1.基于刀具寿命试验，确定刀具结构待优化的参数；步骤S2.基于刀具寿命可靠性试验，确定刀具寿命指数分布模型；步骤S3.基于刀具寿命指数分布模型，通过线性无偏估计，确定刀具寿命可靠度函数；步骤S4.基于刀具寿命可靠度函数，获取刀具结构待优化参数所对应的可靠度；步骤S5.基于最小二乘法拟合，建立刀具结构待优化参数与可靠度之间的函数关系；步骤S6.基于刀具结构待优化参数与可靠度之间的函数关系，确定刀具结构待优化参数的理论数值，在该理论数值条件下，获取刀具寿命以及刀具寿命可靠度的置信区间；步骤S7.判断刀具寿命置信区间以及刀具寿命可靠度置信区间是否满足要求，若满足要求，则最终确定刀具结构待优化参数的具体数值，否则返回至步骤S2，对刀具寿命指数分布模型进行修正后重新执行上述步骤。2.根据权利要求1所述的一种基于可靠性的刀具优化设计方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：使用待优化刀具进行刀具寿命试验，并通过刀具磨损观测试验，获取对刀具寿命影响最大的结构参数，该参数即为刀具结构待优化的参数。3.根据权利要求1所述的一种基于可靠性的刀具优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，刀具寿命可靠性试验为单因素...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚清洪，胡智钦，袁信满，罗育果，任静，侯珺森，罗潘，王嘉颖，方岳文，胡立，刘中和，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：