面向加工中心的機械加工工藝過程節(jié)能優(yōu)化方法研究.pdf

1、制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，機床作為制造業(yè)的生產“母機”，其節(jié)能運行研究是國家實施節(jié)能減排戰(zhàn)略的需要，也是制造業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。加工中心作為機床系統(tǒng)的重要組成部分，廣泛應用于航空、航天、汽車制造等高精密工業(yè)生產領域，其生產性能和擁有量已成為當今衡量一個國家科技發(fā)展水平與綜合國力的重要標志，是國家工業(yè)發(fā)展的基礎與支撐。相比于普通數(shù)控機床，加工中心能耗特性復雜，有效能量利用率低，節(jié)能潛力巨大，提高其能量利用率對于機床系統(tǒng)整體能效水

2、平的提升至關重要?；诖耍菊n題依托國家自然科學基金資助項目“基于工件能耗屬性的制造系統(tǒng)能效提升方法研究”(編號:51275365)與國家高技術研究發(fā)展計劃資助項目“典型機床綠色生產工藝技術評估及應用支持系統(tǒng)研究”（編號:2014AA041504）對數(shù)控加工中心機械加工工藝過程的節(jié)能優(yōu)化方法進行了研究。主要工作如下:
　　首先，對加工中心機械加工系統(tǒng)的運行特點與能量流動特性進行分析，確定加工中心的能量流組成，在此基礎上建立加工中心

3、機械加工過程的能耗量化公式，并對各能耗系統(tǒng)的功率平衡方程進行分析研究，搭建加工中心機械加工系統(tǒng)的總能耗模型，為后續(xù)節(jié)能優(yōu)化方法的研究奠定理論基礎。
　　其次，對加工中心切削加工過程的切削用量優(yōu)化方法進行研究，確定優(yōu)化變量，搭加工中心切削加工過程的成本函數(shù)和能耗函數(shù)，綜合考慮生產機床、加工刀具等約束條件，建立加工中心切削加工參數(shù)的節(jié)能優(yōu)化模型，采用加權法將多目標函數(shù)轉化成單目標，并基于自適應粒子群算法對目標函數(shù)尋優(yōu)求解，為加工中心實

4、施工藝參數(shù)的節(jié)能優(yōu)化提供支持。
　　再次，對加工中心切削加工過程的工藝路線優(yōu)化問題進行分析，提出了工步元的概念用于描述待加工零件的特征;在充分考慮工步元之間的優(yōu)先約束關系的條件下，構建加工中心工步排序問題的節(jié)能優(yōu)化模型;提出了一種基于約束分析的工步鏈智能生成算法與遺傳算法相結合的混合式算法用于求解建立的優(yōu)化模型，為加工中心實施工藝路線的節(jié)能優(yōu)化提供支持。
　　最后，分別以平面銑削工藝和乳化液泵箱體的加工過程為例，在TH635