面向加工中心的機(jī)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(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，機(jī)床作為制造業(yè)的生產(chǎn)“母機(jī)”，其節(jié)能運(yùn)行研究是國家實(shí)施節(jié)能減排戰(zhàn)略的需要，也是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。加工中心作為機(jī)床系統(tǒng)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車制造等高精密工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，其生產(chǎn)性能和擁有量已成為當(dāng)今衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平與綜合國力的重要標(biāo)志，是國家工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)與支撐。相比于普通數(shù)控機(jī)床，加工中心能耗特性復(fù)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(jī)床系統(tǒng)整體能效水

2、平的提升至關(guān)重要?；诖?，本課題依托國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)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(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目“典型機(jī)床綠色生產(chǎn)工藝技術(shù)評估及應(yīng)用支持系統(tǒng)研究”（編號:2014AA041504）對數(shù)控加工中心機(jī)械加工工藝過程的節(jié)能優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。主要工作如下:
　　首先，對加工中心機(jī)械加工系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與能量流動特性進(jìn)行分析，確定加工中心的能量流組成，在此基礎(chǔ)上建立加工中心

3、機(jī)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(jìn)行分析研究，搭建加工中心機(jī)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(chǔ)。
　　其次，對加工中心切削加工過程的切削用量優(yōu)化方法進(jìn)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(chǎn)機(jī)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(quán)法將多目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)，并基于自適應(yīng)粒子群算法對目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)求解，為加工中心實(shí)

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(jìn)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(guān)系的條件下，構(gòu)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(jié)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(shí)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