通过夹具布局设计和夹紧力的优化控制变形
多目标的装夹方案优化及变夹紧力优化_倪丽君
多目标的装夹方案优化及变夹紧力优化倪丽君陈蔚芳（南京航空航天大学机电学院，南京２１００１６）Ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｉｘｔｕｒｅｓｃｈｅｍｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｌｔｅｒａｂｌｅｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＮＩＬｉ－ｊｕｎ，ＣＨＥＮＷｅｉ－ｆａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"【摘要】夹具布局和夹紧力大小影响切削变形的大小和分布。
基于遗传算法和有限元方法，提出一种夹具布局和夹紧力优化设计方法。
该方法将同步优化夹具布局和夹紧力大小以及施加变夹紧力相结合，首先以加工变形最小化和变形分布最均匀为目标同步优化夹具布局和夹紧力大小，然后在优化后的夹具布局的基础上求解使得加工变形最小的变夹紧力大小。
使用该方法进行底座薄壁零件的夹具优化设计，结果表明优化得到的设计优于经验设计和多目标优化方法，该方法有效地降低了加工过程中工件的变形，提高变形均匀度。
关键词：变夹紧力；夹具布局；遗传算法；有限元【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｆｉｘｔｕｒｅｌａｙｏｕｔａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｓｃａｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｖａｌｕｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＢａｓｅｄＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ａｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｆｉｘｔｕｒｅｌａｙｏｕｔａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｓｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｆｉｘｔｕｒｅｌａｙｏｕｔａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｓｉ－ｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙａｎｄａｌｔｅｒａｂｌｅｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｓ．Ａｉｍｉｎｇａｔｒｅｄｕｃｉｎｇｍａｃｈｉｎｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｆｉｘｔｕｒｅｌａｙｏｕｔａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｓａｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｆｉｘｔｕｒｅｌａｙｏｕｔ，ａｉｍｉｎｇａｔｒｅｄｕｃｉｎｇｍａｃｈｉｎｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｌｔｅｒａｂｌｅｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｓａｒｅｆｉｇｕｒｅｄｏｕｔ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈｒｏｕｇｈａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆａｔｈｉｎ－ｗａｌｌｅｄｂａｓｅｐａｒｔｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｙｉｅｌｄｓａｄｅｓｉｇｎｆａｒｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｔｉａｌｏｎｅａｎｄｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌｔｅｒａｂｌｅｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅ；Ｆｉｘｔｕｒｅｌａｙｏｕｔ；ＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＧＡ）；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ中图分类号：ＴＧ７５，Ｏ２４１．８２文献标识码：Ａ＊来稿日期：２００６－１１－１７文章编号：１００１－３９９７（２００７）０７－０００７－０３１引言在机械加工中，机床、夹具、刀具和工件构成工艺系统。
夹具设计方案的分析与优化
夹具设计方案的分析与优化夏宝林【摘要】对夹具设计方案的分析任务和分析方法进行了研究.分析了夹具在方案设计过程中可能出现的定位、夹紧、对刀导向、安装调试、夹具精度、工艺性等问题.结合具体案例进行具体的分析,并提出了优化的方案.通过对夹具方案设计的分析,能使夹具在方案设计过程趋于合理化,有效的缩短夹具的设计、制造周期.【期刊名称】《四川职业技术学院学报》【年(卷),期】2019(029)001【总页数】4页(P144-147)【关键词】机床夹具;加工要求;生产类型;设计方案;夹具精度;工艺性;优化【作者】夏宝林【作者单位】四川职业技术学院机械工程系,四川遂宁 629000【正文语种】中文【中图分类】TG751.前言机床夹具是机械制造中十分重要的工艺装备，其设计的合理化程度直接影响零件的加工质量和效率，还会影响夹具的零部件制造、装配及安装调试，因此夹具设计完成后的分析和审核尤为重要，通过其可以优化夹具的设计方案，消除设计方案实施前的一些不合理因素，避免产生不必要的经济损失。
2.分析的基本任务夹具总体方案设计完成后，设计者应对设计方案进行分析，然后通过审核才能具体实施，审核过程也是对设计方案的分析[1]。
其基本任务如图1所示。
3.分析方法3.1 定位方案（1）结合粗、精基准的选择原则，分析定位基准选择是否合理。
图1 夹具设计方案分析的基本任务（2）根据加工要求和生产类型，分析定位类型的应用是否合理。
欠定位是绝对不允许采用的，重复定位必须消除其产生的不良后果方能使用。
（3）根据零件的定位表面，分析定位元件设计或选择是否合理。
3.2 夹紧方案（1）根据夹紧力的方向和作用点的确定原则，分析夹紧力的方向和作用点的确定是否合理。
（2）根据生产纲领分析夹紧装置的自动化和复杂化程度是否合理。
（3）手动夹紧时，应分析夹紧机构的自锁性及是否操作方便、省时、省力。
3.3 对刀导向方案普通机械加工通过对刀导向装置确定刀具与夹具的正确位置。
可防止工件变形的新型夹具设计
可防止工件变形的新型夹具设计作者：叶子华，陆栋青，曹建波，张海艇，颜粒粒，叶志伟来源：《科技视界》 2015年第31期叶子华1 陆栋青2 曹建波2 张海艇2 颜粒粒1 叶志伟1(1.浙江师范大学行知学院，浙江金华 321004；2.浙江师范大学工学院，浙江金华321004)【摘要】为解决传统夹具对薄壁零件夹持时产生的变形，本文通过对传统夹具进行改进和创新，设计了一种新型夹具，通过UG软件绘制了可防止工件变形新型夹具的效果图和装配图。
整个结构分为主体与辅助配件两部分，具有夹紧力设定和可调的功能，能够防止被夹工件的变形。
该新型夹具提高了工件的加工精度，具有方便快捷、结构简单等优点，应用前景广阔。
【关键词】防止变形；夹具；机械结构※基金项目: 浙江师范大学行知学院2014年度开放实验项目；浙江师范大学第十六期学生课外学术科技活动课题。
作者简介：叶子华(1993—)，男，浙江金华人，主要从事机电系统设计研究。
通讯作者:曹建波，博士，副教授，主要从事机电系统节能技术研究。
０引言夹具是一种在加工中用来固定加工对象，使加工对象有正确的位置，来接受加工和检测的装置，如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等[1-3]。
传统夹具对薄壁零件夹持时经常会使工件产生变形，本文针对该问题，采用测力装置进行改进，夹具与工件接触时，使夹紧力保持一定的值，具有更准确、方便的特点。
１问题的提出如图1中，在加工薄壁零件时，夹具夹持工件进行加工，由于工件壁厚较薄，无法承受过大的压力而会产生变形[4-5]，这种变形将直接影响到工件所需要的精度，破坏了工件本身的尺寸，使很多这样的工件成为废品，造成了大量的损失，也浪费了大量的资源。
２新型夹具与测力装置的研究本文以机用平口钳为原型，增加固定构件，减小夹具本身体积，让夹具更方便携带并非成为固定专用夹具，使新型夹具应用更加广泛。
如图2，测力装置可以保证测量面的测力恒定，获得准确的测量结果。
利用该原理进行改进后，增大弹簧或者调解棘轮齿的角度可对其力进行调解，使其获得所需要的力，从而更好的使夹具表面与工件夹持，同时也不破坏工件原有的尺寸量。
工装夹具精度控制方案
工装夹具精度控制方案引言工装夹具是在制造过程中用于固定和定位工件的工具。
工装夹具的精度对产品的质量和生产效率具有重要影响。
本文将介绍一个工装夹具精度控制方案，包括设计、制造和使用过程中的精度控制措施。
设计阶段工装夹具的设计是精度控制的第一步。
在设计阶段，需要考虑以下因素来确保工装夹具的精度：1.工装夹具的刚性：工装夹具应具备足够的刚性，以确保工件在夹紧过程中不发生位移或变形。
对于大型工件，可能需要使用加强筋或支撑结构来增强工装夹具的刚性。
2.夹具夹持力的控制：工装夹具的夹持力应在一定范围内可控，以确保工件夹紧时不会造成变形或损坏。
可以通过设计合适的夹具结构，使用可调节的夹紧力装置等方式来控制夹持力。
3.工装夹具的精度要求：根据工件的精度要求，确定工装夹具的精度等级。
通常，工装夹具的精度要求要高于工件的精度要求，以确保在工装夹具使用过程中能够保持工件的精度。
4.材料选择：选择适当的材料来制造工装夹具，以确保其具备足够的刚度和稳定性。
常用的工装夹具材料包括铝合金、钢等。
5.结构设计：设计合理的结构来提高工装夹具的刚度和稳定性。
可以采用加强筋、托盘支撑等结构来增强工装夹具的稳定性。
制造阶段制造是精度控制的关键环节之一。
在制造阶段，需要采取以下控制措施来确保工装夹具的精度：1.制造工艺控制：采用适当的制造工艺，如数控加工、磨削等，以确保工装夹具的关键尺寸和孔位的精度。
2.检测和校正：在制造过程中，需要进行定期检测和校正，以确保工装夹具的形状和尺寸的精度。
可以使用测量仪器，如千分尺、百分表等进行检测，如果发现偏差，则需要及时进行调整和校正。
3.组装和调试：在制造过程中，需要严格按照设计要求进行组装和调试，确保工装夹具的部件能够正确配合，并具备足够的刚度和稳定性。
使用阶段在使用阶段，需要采取以下控制措施来确保工装夹具的精度：1.定期维护：定期进行维护保养，检查夹具的磨损情况，并及时更换损坏的部件，以确保夹具的精度。
机械装配中的装夹力研究与优化方法
机械装配中的装夹力研究与优化方法引言：机械装配是现代制造业中不可或缺的环节之一。
装配过程中，装夹力的合理设定对于保证产品的质量、提高装配效率具有重要的意义。
本文将探讨机械装配中装夹力的研究与优化方法，以期为工程师们提供一定的参考。
装夹力的定义：装夹力是指将工件固定在夹具上时所施加的力。
合理的装夹力能够保证工件的固定稳固，避免在装配过程中产生位移和变形。
而过大或过小的装夹力都会带来问题，如过大的装夹力可能导致工件损坏，过小的装夹力可能导致工件松动。
装夹力的影响因素：在研究装夹力的优化方法之前，我们首先需要了解装夹力的影响因素。
装夹力的大小可由以下几个因素决定：工件材料的性质、夹具的结构、夹具与工件接触的面积、夹紧装置的性能等。
这些因素的合理选择将直接影响装夹力的大小和稳定性。
装夹力的研究方法：1. 实验研究：实验研究是研究装夹力的常用方法之一。
通过在实际装配过程中测量装夹力的大小和稳定性，工程师们可以对装夹力进行科学研究。
利用适当的测量仪器，如压力传感器或称重传感器，可以准确地获取装夹力的变化情况，进而分析其产生的原因。
2. 数值模拟：数值模拟是近年来被广泛应用于装夹力研究的方法之一。
利用有限元分析等数值模拟软件，工程师们可以对夹具和工件进行建模，并模拟装夹过程中的力学行为。
通过调整夹具结构、材料和接触面积等参数，可以预测装夹力的变化规律，以实现装夹力的优化。
装夹力的优化方法：1. 优化夹具结构：夹具结构的合理设计是实现装夹力优化的重要手段。
通过分析装配零件的几何形状特征和力学特性，设计夹具的强度、刚度和接触面积等参数，可以提高装夹力的稳定性和均匀性。
2. 优化夹具材料：夹具材料的选择也是影响装夹力的重要因素。
夹具材料应具有足够的强度和硬度，以保证装夹过程中的稳定性和可靠性。
此外，夹具材料的表面处理也可能对装夹力的优化起到积极的作用。
3. 优化接触面积：接触面积的大小直接影响装夹力的大小和稳定性。
夹紧顺序与夹具布局的同步优化及稳定性分析的开题报告
夹紧顺序与夹具布局的同步优化及稳定性分析的开
题报告
一、研究背景与意义
在机械加工中，夹紧顺序和夹具布局对零件加工质量和效率具有重要影响。
夹紧顺序和夹具布局的不合理会导致工件变形和加工误差等问题，进而降低产品质量和加工效率。
因此，对夹紧顺序和夹具布局进行同步优化及稳定性的研究具有一定的实际意义。
二、研究内容与方法
本文拟从夹紧顺序和夹具布局两个方面入手，对同步优化及稳定性进行研究。
1. 夹紧顺序优化分析
通过分析不同夹紧顺序对加工精度的影响，结合实际加工需求，探究夹紧顺序的最优化组合，并通过仿真实验验证优化效果。
2. 夹具布局优化分析
针对夹具布局不合理导致工件变形和加工误差等问题，基于有限元仿真技术和实验研究，优化夹具布局，实现夹具布局优化与夹紧顺序优化的同步。
3. 针对同步优化后的夹紧顺序和夹具布局进行稳定性分析
对同步优化后的夹紧顺序和夹具布局进行稳定性分析，通过实验验证，确定最优夹紧顺序和夹具布局的稳定性。
三、预期结果与意义
本文旨在通过对夹紧顺序和夹具布局进行同步优化及稳定性分析，实现工件加工的高效性和精度的提升。
通过实验验证，确定最优夹紧顺序和夹具布局的稳定性，实现夹紧顺序和夹具布局的同步优化，为提高工件加工质量和效率提供一定的理论和实践依据。
夹具设计夹紧力
夹具设计夹紧力嘿，朋友们！今天咱来聊聊夹具设计夹紧力这个事儿。
你说这夹具设计夹紧力像不像咱拔河比赛时候的那股劲儿？得用对了地方，用够了力，才能把东西牢牢抓住。
要是劲儿使小了，那工件可能就松松垮垮，加工的时候还不得出乱子呀！要是劲儿使大了呢，又可能把工件给弄坏了，这可就得不偿失啦。
在实际操作中，可得好好琢磨琢磨这夹紧力。
比如说，不同的工件材质，那需要的夹紧力能一样吗？就像对付一块软木头和一块硬钢铁，你总不能用同样的力气吧！软木头你稍微使点劲可能就够了，可硬钢铁你不得加把劲呀！这就需要我们根据具体情况去调整啦。
还有啊，夹具的结构也很重要呢。
就好像一个好的拔河队伍，得有合理的站位和配合。
夹具的各个部分也得协同工作，才能让夹紧力发挥到最佳效果。
要是结构不合理，那夹紧力就可能分布不均匀，有的地方紧得要命，有的地方却还是松松的，这怎么行呢！咱再想想，要是在夹紧的过程中突然出了点意外情况，那可咋办？这就要求我们在设计的时候多留个心眼儿，考虑到各种可能出现的问题。
就像出门得看天气预报一样，咱得有未雨绸缪的意识呀！而且啊，这夹紧力还和加工的工艺有关系呢。
不同的加工方法，对夹紧力的要求也不一样。
这就好比不同的运动项目，跑步和举重需要的力量能一样吗？所以说呀，咱得根据具体的工艺来调整夹紧力，让它恰到好处地为我们服务。
大家想想，要是没有合适的夹紧力，那加工出来的东西质量能有保证吗？那肯定不行呀！就像盖房子，根基不牢怎么能行呢？这夹紧力就是我们加工的根基呀！所以啊，在夹具设计的时候，可千万别小瞧了这夹紧力。
得认真对待，反复试验，找到最合适的那个点。
只有这样，我们才能做出高质量的工件，才能让我们的工作顺顺利利的呀！这可不是开玩笑的事儿，大家可得上点心哟！总之，夹具设计夹紧力这事儿啊，真的太重要啦，得好好琢磨琢磨，才能让一切都稳稳当当的！。
数控木工钻孔机床的夹紧力控制与优化
数控木工钻孔机床的夹紧力控制与优化随着工业自动化程度的不断提高，数控木工钻孔机床在加工过程中的效率和精度要求也越来越高。
夹紧力的控制是数控木工钻孔机床正常运行的重要环节之一，而对夹紧力进行优化则是提高机床运行效率和工件加工质量的关键。
本文将从夹紧力控制和优化两个方面进行探讨。
一、夹紧力控制1. 夹紧力的作用和重要性夹紧力是指在数控木工钻孔机床的工作过程中，夹持工件的力量。
夹紧力的大小直接影响到工件在机床上的稳定性和加工质量。
如果夹紧力过大，容易导致工件变形或损坏；而夹紧力过小，则会造成工件在加工过程中的移动和振动，从而影响加工精度。
因此，准确控制夹紧力对于保证加工质量至关重要。
2. 夹紧力控制的方法夹紧力的控制方法有很多种，常见的有气动夹紧、液压夹紧和机械夹紧等。
不同的夹紧方式适用于不同的工件和加工需求。
气动夹紧：通过气动元件产生气压，实现工件的夹紧和释放。
该方法具有夹紧力调节范围大、夹紧速度快等优点，在加工过程中操作方便，适用于大批量、高效率的加工。
液压夹紧：通过液压元件产生油压，实现工件的夹紧和释放。
液压夹紧具有夹紧力稳定、夹紧速度可调等优点，适用于需要较高夹紧力的加工工艺。
机械夹紧：通过机械传动原理实现工件的夹紧和释放。
机械夹紧结构简单、稳定性好，适用于一些对夹紧力要求不高的加工需求。
3. 夹紧力的调节和监测夹紧力的调节可以通过控制夹紧装置的工作原理和参数来实现。
夹紧力的大小可以通过传感器对夹紧装置的压力进行实时监测和反馈，从而实现对夹紧力的控制。
通过调节夹紧装置的工作参数，可以实现夹紧力的调节和优化。
二、夹紧力优化1. 优化夹紧力的目标夹紧力的优化主要目标是保证工件在加工过程中的稳定性和加工质量。
在具体操作中，通过合理调整夹紧力的大小，可以实现以下优化目标：提高工件加工精度：适当提高夹紧力可以减小工件在加工过程中的振动和位移，从而提高加工精度和表面质量。
降低工件变形风险：通过控制夹紧力的大小，可以避免工件因受力不均匀而产生的变形和损坏。
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附录二：中文翻译通过夹具布局设计和夹紧力的优化控制变形摘要工件变形必须控制在数值控制机械加工过程之中。
夹具布局和夹紧力是影响加工变形程度和分布的两个主要方面。
在本文提出了一种多目标模型的建立，以减低变形的程度和增加均匀变形分布。
有限元方法应用于分析变形。
遗传算法发展是为了解决优化模型。
最后举了一个例子说明，一个令人满意的结果被求得，这是远优于经验之一的。
多目标模型可以减少加工变形有效地改善分布状况。
关键词：夹具布局；夹紧力；遗传算法；有限元方法1 引言夹具设计在制造工程中是一项重要的程序。
这对于加工精度是至关重要。
一个工件应约束在一个带有夹具元件，如定位元件，夹紧装置，以及支撑元件的夹具中加工。
定位的位置和夹具的支力，应该从战略的设计，并且适当的夹紧力应适用。
该夹具元件可以放在工件表面的任何可选位置。
夹紧力必须大到足以进行工件加工。
通常情况下，它在很大程度上取决于设计师的经验，选择该夹具元件的方案，并确定夹紧力。
因此，不能保证由此产生的解决方案是某一特定的工件的最优或接近最优的方案。
因此，夹具布局和夹紧力优化成为夹具设计方案的两个主要方面。
定位和夹紧装置和夹紧力的值都应适当的选择和计算，使由于夹紧力和切削力产生的工件变形尽量减少和非正式化。
夹具设计的目的是要找到夹具元件关于工件和最优的夹紧力的一个最优布局或方案。
在这篇论文里，多目标优化方法是代表了夹具布局设计和夹紧力的优化的方法。
这个观点是具有两面性的。
一，是尽量减少加工表面最大的弹性变形；另一个是尽量均匀变形。
ANSYS软件包是用来计算工件由于夹紧力和切削力下产生的变形。
遗传算法是MATLAB的发达且直接的搜索工具箱，并且被应用于解决优化问题。
最后还给出了一个案例的研究，以阐述对所提算法的应用。
2文献回顾随着优化方法在工业中的广泛运用，近几年夹具设计优化已获得了更多的利益。
夹具设计优化包括夹具布局优化和夹紧力优化。
King 和Hutter提出了一种使用刚体模型的夹具-工件系统来优化夹具布局设计的方法。
DeMeter也用了一个刚性体模型，为最优夹具布局和最低的夹紧力进行分析和综合。
他提出了基于支持布局优化的程序与计算质量的有限元计算法。
李和melkote用了一个非线性编程方法和一个联络弹性模型解决布局优化问题。
两年后，他们提交了一份确定关于多钳夹具受到准静态加工力的夹紧力优化的方法。
他们还提出了一关于夹具布置和夹紧力的最优的合成方法，认为工件在加工过程中处于动态。
相结合的夹具布局和夹紧力优化程序被提出，其他研究人员用有限元法进行夹具设计与分析。
蔡等对menassa和devries包括合成的夹具布局的金属板材大会的理论进行了拓展。
秦等人建立了一个与夹具和工件之间弹性接触的模型作为参考物来优化夹紧力与，以尽量减少工件的位置误差。
Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以确定所需的最低限度夹紧力，保证了被夹紧工件在加工的动态稳定。
大部分的上述研究使用的是非线性规划方法，很少有全面的或近全面的最优解决办法。
所有的夹具布局优化程序必须从一个可行布局开始。
此外，还得到了对这些模型都非常敏感的初步可行夹具布局的解决方案。
夹具优化设计的问题是非线性的，因为目标的功能和设计变量之间没有直接分析的关系。
例如加工表面误差和夹具的参数之间（定位、夹具和夹紧力）。
以前的研究表明，遗传算法（GA ）在解决这类优化问题中是一种有用的技术。
吴和陈用遗传算法确定最稳定的静态夹具布局。
石川和青山应用遗传算法确定最佳夹紧条件弹性工件。
vallapuzha在基于优化夹具布局的遗传算法中使用空间坐标编码。
他们还提出了针对主要竞争夹具优化方法相对有效性的广泛调查的方法和结果。
这表明连续遗传算法取得最优质的解决方案。
krishnakumar和melkote 发展了一个夹具布局优化技术，用遗传算法找到夹具布局，尽量减少由于在整个刀具路径的夹紧和切削力造成的加工表面的变形。
定位器和夹具位置被节点号码所指定。
krishnakumar等人还提出了一种迭代算法，尽量减少工件在整个切削过程之中由不同的夹具布局和夹紧力造成的弹性变形。
Lai等人建成了一个分析模型，认为定位和夹紧装置为同一夹具布局的要素灵活的一部分。
Hamedi 讨论了混合学习系统用来非线性有限元分析与支持相结合的人工神经网络（ANN ）和GA。
人工神经网络被用来计算工件的最大弹性变形，遗传算法被用来确定最佳锁模力。
Kumar建议将迭代算法和人工神经网络结合起来发展夹具设计系统。
Kaya用迭代算法和有限元分析，在二维工件中找到最佳定位和夹紧位置，并且把碎片的效果考虑进去。
周等人。
提出了基于遗传算法的方法，认为优化夹具布局和夹紧力的同时，一些研究没有考虑为整个刀具路径优化布局。
一些研究使用节点数目作为设计参数。
一些研究解决夹具布局或夹紧力优化方法，但不能两者都同时进行。
有几项研究摩擦和碎片考虑进去了。
碎片的移动和摩擦接触的影响对于实现更为现实和准确的工件夹具布局校核分析来说是不可忽视的。
因此将碎片的去除效果和摩擦考虑在内以实现更好的加工精度是必须的。
在这篇论文中，将摩擦和碎片移除考虑在内，以达到加工表面在夹紧和切削力下最低程度的变形。
一多目标优化模型被建立了。
一个优化的过程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夹具夹紧力。
最后，结果多目标优化模型对低刚度工件而言是比较单一的目标优化方法、经验和方法。
3 多目标优化模型夹具设计一个可行的夹具布局必须满足三限制。
首先，定位和夹紧装置不能将拉伸势力应用到工件；第二，库仑摩擦约束必须施加在所有夹具-工件的接触点。
夹具元件-工件接触点的位置必须在候选位置。
为一个问题涉及夹具元件-工件接触和加工负荷步骤，优化问题可以在数学上仿照如下：这里的△表示加工区域在加工当中j次步骤的最高弹性变形。
j其中￣△是△的平均值；jF是正常力在i次的接触点；niμ是静态摩擦系数；fhi是切向力在i次的接触点；pos(i)是i次的接触点；V是可选区域的i次接触点；i整体过程如图1所示，一要设计一套可行的夹具布局和优化的夹紧力。
最大切削力在切削模型和切削力发送到有限元分析模型中被计算出来。
优化程序造成一些夹具布局和夹紧力，同时也是被发送到有限元模型中。
在有限元分析座内，加工变形下，切削力和夹紧力的计算方法采用有限元方法。
根据某夹具布局和变形，然后发送给优化程序，以搜索为一优化夹具方案。
图1 夹具布局和夹紧力优化过程4 夹具布局设计和夹紧力的优化4.1 遗传算法遗传算法（GA ）是基于生物再生产过程的强劲，随机和启发式的优化方法。
基本思路背后的遗传算法是模拟“生存的优胜劣汰“的现象。
每一个人口中的候选个体指派一个健身的价值，通过一个功能的调整，以适应特定的问题。
遗传算法，然后进行复制，交叉和变异过程消除不适宜的个人和人口的演进给下一代。
人口足够数目的演变基于这些经营者引起全球健身人口的增加和优胜个体代表全最好的方法。
遗传算法程序在优化夹具设计时需夹具布局和夹紧力作为设计变量，以生成字符串代表不同的布置。
字符串相比染色体的自然演变，以及字符串，它和遗传算法寻找最优，是映射到最优的夹具设计计划。
在这项研究里，遗传算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被运用的。
收敛性遗传算法是被人口大小、交叉的概率和概率突变所控制的。
只有当在一个人口中功能最薄弱功能的最优值没有变化时，nchg达到一个预先定义的价值ncmax ，或有多少几代氮，到达演化的指定数量上限nmax，没有遗传算法停止。
有五个主要因素，遗传算法，编码，健身功能，遗传算子，控制参数和制约因素。
在这篇论文中，这些因素都被选出如表1所列。
表1 遗传算法参数的选择由于遗传算法可能产生夹具设计字符串，当受到加工负荷时不完全限制夹具。
这些解决方案被认为是不可行的，且被罚的方法是用来驱动遗传算法，以实现一个可行的解决办法。
1夹具设计的计划被认为是不可行的或无约束，如果反应在定位是否定的。
在换句话说，它不符合方程（2）和（3）的限制。
罚的方法基本上包含指定计划的高目标函数值时不可行的。
因此，驱动它在连续迭代算法中的可行区域。
对于约束（4），当遗传算子产生新个体或此个体已经产生，检查它们是否符合条件是必要的。
真正的候选区域是那些不包括无效的区域。
在为了简化检查，多边形是用来代表候选区域和无效区域的。
多边形的顶点是用于检查。
“inpolygon ”在MATLAB的功能可被用来帮助检查。
4.2 有限元分析ANSYS软件包是用于在这方面的研究有限元分析计算。
有限元模型是一个考虑摩擦效应的半弹性接触模型，如果材料是假定线弹性。
如图2所示，每个位置或支持，是代表三个正交弹簧提供的制约。
图2 考虑到摩擦的半弹性接触模型在x ，y和z 方向和每个夹具类似，但定位夹紧力在正常的方向。
弹力在自然的方向即所谓自然弹力，其余两个弹力即为所谓的切向弹力。
接触弹簧刚度可以根据向赫兹接触理论计算如下：随着夹紧力和夹具布局的变化，接触刚度也不同，一个合理的线性逼近的接触刚度可以从适合上述方程的最小二乘法得到。
连续插值，这是用来申请工件的有限元分析模型的边界条件。
在图3中说明了夹具元件的位置，显示为黑色界线。
每个元素的位置被其它四或六最接近的邻近节点所包围。
图3 连续插值这系列节点，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ，18，17号和16号）和（26，27 ，34 ，41，40和33 ）。
这一系列弹簧单元，与这些每一个节点相关联。
对任何一套节点，弹簧常数是：这里，kij 是弹簧刚度在的j -次节点周围i次夹具元件，Dij 是i次夹具元件和的J -次节点周围之间的距离，ki是弹簧刚度在一次夹具元件位置,ηi 是周围的i次夹具元素周围的节点数量为每个加工负荷的一步，适当的边界条件将适用于工件的有限元模型。
在这个工作里，正常的弹簧约束在这三个方向（X ，Y ，Z ）的和在切方向切向弹簧约束，（X ，Y ）。
夹紧力是适用于正常方向（Z）的夹紧点。
整个刀具路径是模拟为每个夹具设计计划所产生的遗传算法应用的高峰期的X ，Y ，z切削力顺序到元曲面，其中刀具通行证。
在这工作中，从刀具路径中欧盟和去除碎片已经被考虑进去。
在机床改变几何数值过程中，材料被去除，工件的结构刚度也改变。
因此，这是需要考虑碎片移除的影响。
有限元分析模型，分析与重点的工具运动和碎片移除使用的元素死亡技术。
在为了计算健身价值，对于给定夹具设计方案，位移存储为每个负载的一步。
那么，最大位移是选定为夹具设计计划的健身价值。
遗传算法的程序和ANSYS之间的互动实施如下。
定位和夹具的位置以及夹紧力这些参数写入到一个文本文件。
那个输入批处理文件ANSYS软件可以读取这些参数和计算加工表面的变形。