单位生产成本与加工精度的多工序车削优化

切削参数优化对于加工质量、生产效率、加工成本、产品利润具有非常重要的意义.数控加工过程中,单位生产成本和加工精度很大程度上决定了零件加工成本的高低和加工质量的好坏.建立以单位生产成本与加工精度为双目标的多工序车削优化模型进行切削参数优化选择十分必要.多工序车削模型同时充分考虑了粗精的刀具耐用度、切削功率、切削进给力、稳定切削区域、刀具表面切削温度及精车表面粗糙度等实际约束条件.运用高斯变异和多项式变异的NSGA-Ⅱ算法对多工序车削模型进行比较优化计算,优化实例表明多项式变异的NSGA-Ⅱ算法获得了更好的加工精度、单位生产成本的Pareto最优解集以及相应的粗精切削参数.用多项式变异的NSGA-Ⅱ算法得到的优化粗精切削参数进行切削试验,得到与NSGA-Ⅱ算法优化的加工精度、单位生产成本基本相符,为多工序车削切削参数优化提供了实践指导.     

精密成形铣齿切削参数优化研究

大模数齿轮精密成形铣齿具有多切削刃、非自由、断续重切削的特点,其加工过程中切削参数的变化对加工效益影响较大。为了提高综合加工效益,需综合考虑加工成本、残余高度以及刀具耐用度。分析成形铣齿加工过程及原理,建立了各待优化目标数学模型,提出以多目标遗传算法建立刀具耐用度、加工成本及加工残余高度的多目标优化模型,得到了以切削速度、每齿进给量为决策变量的多种工艺参数组合。优化结果与实际加工参数范围吻合,提出了切合实际加工条件的切削工艺参数范围,为下一步刀具磨损状态监测研究提供了理论依据。     

7075-T651铝合金铣削参数与刀具几何参数的多目标同步优化方法

目的 降低铣削力和铣削热,以减小7075-T651铝合金工件的加工变形,并提高金属去除率。方法 提出一种面向2类参数（铣削参数和刀具几何参数：转速、进给量、径向切深、轴向切深、前角、后角）旨在实现多个目标（铣削力、铣削温度和金属去除率）同步优化的方法。基于偏最小二乘法回归模型和7075-T651铝合金工件铣削有限元仿真模型,建立关于2类参数的铣削力、铣削温度及金属去除率的函数关系,并采用8种典型多目标优化算法进行求解。结果 通过Pareto前沿曲面的可视化和HV性能指标,筛选出适合解决本文问题的优化求解算法,获得的部分铣削参数,转速为5 966.30 r/min,进给量为0.08 mm/z,径向切深为4.53 mm,轴向切深为4.99 mm。刀具几何参数分别为前角17.95°、后角2.00°,此时对应的铣削力为232.12 N、铣削温度为22.56℃、金属去除率为33.08 mm3/min。结论 上述优化结果可实现较低铣削力和铣削温度以及较高金属去除率等综合控制目标,对7075-T651铝合金工件铣削加工时降低工件变形量和提高加工效率等方面具有实际应用价值。     

城轨底架多特征加工中的空走刀路径优化北大核心

为实现城轨底架加工效率的提升,建立了以刀具空走刀路径和换刀次数为优化目标的数学模型并改进NSGA-Ⅱ算法进行求解。首先,通过MSOS染色体对特征和刀具进行编码;其次,采用动态拥挤度排序方式和精英保留策略选择个体,保证子代种群的多样性和保留优秀个体;最后,为增加种群的多样性依据迭代次数改变变异操作。实例计算结果表明,与传统分组规划法取得的目标值相比较,采用改进NSGA-Ⅱ算法所获得的刀具空走刀路径和换刀次数最多分别减少34.2%和25%,验证了该算法在城轨底架多特征加工中的可行性和有效性,提高了生产效率。     

基于强繁殖NSGA-Ⅱ算法的柔性车间调度多目标优化

为了实现减少车间完工时间、机器总负荷和车间能耗等优化目标,提出了基于强繁殖NSGA-Ⅱ算法的柔性车间调度优化方法。对柔性车间调度问题进行了描述,建立了车间调度的多目标优化模型,给出了调度问题编码和甘特图解码方法。以NSGA-Ⅱ算法为基础,根据繁殖能力的不同将染色体分为强繁殖子群和普通子群,两个子群根据自身特点使用不同的遗传操作,从而给出了强繁殖NSGA-Ⅱ算法。将强繁殖NSGA-Ⅱ算法应用于柔性车间调度优化,改进算法求解的Pareto解集分布优于传统NSGA-Ⅱ算法;选择一个折中解进行验证,强繁殖NSGA-Ⅱ算法解的甘特图完工时间、机器总负荷、车间能耗均小于传统NSGA-Ⅱ算法解的参数,验证了NSGA-Ⅱ算法在柔性车间调度多目标优化中的优越性。     

整体硬质合金铣刀加工航空用2A90铝合金工艺研究

设计一组切削实验,分析使用硬质合金刀具切削航空铝合金时,工艺参数的改变对工件表面质量和加工效率的影响。实验结果表明:对于铝合金切削,刀具几何角度宜采用较大的前角和螺旋角组合以获得较高的加工表面质量;提高切削速度可以提高加工表面质量和加工效率,增大进给量则会降低工件表面质量;环切式刀轨加工效率高,加工表面质量差,一般用于粗铣或半精铣,往复式刀轨加工效率低,加工表面质量好,一般用于精铣。     

基于需求分类遗传算法的Al/15% SiC_p复合材料电化学加工工艺参数的优化

电化学加工（ECM）是一种重要的非传统加工工艺,主要用于加工难加工材料和错综复杂的型材。作为一个复杂的过程,很难确定最优参数去改善切削性能。金属去除率和表面粗糙度是最重要的输出参数,决定切削性能。由于切削参数对金属去除率和表面粗糙度的影响不一致,从而没有简单的切削参数的最佳组合。用多元回归模型来表示输出与输入变量之间的关系,并用基于需求分类遗传算法（NSGA-II）的多目标优化方法来优化ECM过程,得到一个需求解集。     

冲压车间调度的动态拥挤度NSGA-Ⅱ多目标优化方法

为了降低冲压车间总能耗、缩短冲压件完成时间,提出了基于动态拥挤度NSGA-Ⅱ算法的冲压车间调度优化方法。分析了冲压机各工作状态,针对多制件、多工序调度问题,建立了以能耗最低、完成时间最短为优化目标的多目标优化模型。针对NSGA-Ⅱ算法中拥挤度比较算子会降低基因的多样性的问题,给出了动态拥挤度策略,该策略在删除多余染色体的同时,动态更新各染色体拥挤度,从而提出了基于动态拥挤度NSGA-Ⅱ算法的模型求解方法。经实例验证,NSGA-Ⅱ算法搜索的Pareto前沿解集不是真正的前沿解,而是陷入了局部最优,动态拥挤度NSGA-Ⅱ算法搜索出了Pareto前沿解集,其优化结果在能耗和完成时间上均优于NSGA-Ⅱ算法。     

Inconel 718高温合金切削温度仿真及参数优化研究

为合理选用Inconel 718的切削用量,利用切削仿真和遗传算法开展了工艺参数优化研究。在仿真结果的基础上以背吃刀量、进给量、切削速度为自变量,以刀具最高温度为响应值,采用Box-Behnken试验设计和多元回归拟合技术建立二次多项式回归方程预测模型,应用方差分析方法检验了切削用量对刀具最高温度的交互影响。以刀具最高温度为优化目标,应用遗传算法对切削用量三要素进行了优化,通过切削仿真验证最优参数。结果表明:采用的优化方法能够获得最优加工参数,且该参数具有较好的可靠性。     

基于NSGA Ⅱ算法的高速铣削参数多目标优化

采用正交试验法对3Cr2Mo模具钢进行高速铣削试验,建立了刀具磨损和表面粗糙度的预测模型。在此基础上,以生产效率最大、生产成本最小为目标建立优化模型,使用Matlab中以NSGA-Ⅱ算法为理论基础的多目标优化方法对其求解,得到了较优铣削参数。     

绿色电火花成型加工多目标工艺参数优化

为实现电火花成型加工的绿色制造,在保证加工效率和加工质量的基础上尽可能减少能耗和污染物排放,采用正交试验与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对加工参数进行多目标优化。选择脉冲电流(I)、周率(T)及效率(η)3个工艺参数作为因变量,表面粗糙度(Ra)、能耗(EEV)和环境污染物(EEC)作为响应值,对SKD11进行电火花成型加工试验。通过回归分析验证工艺参数与响应之间所建模型的正确性,并利用信噪比分析获得影响能耗和污染物排放的主要因素。得出了加工工艺参数与加工效果之间的回归关系,并通过NSGA-Ⅱ算法对其进行优化得到Pareto前沿。Ra、EEV和EEC预测结果的平均相对误差分别为6.46%、10.45%、9.58%,表明优化结果准确有效,对今后的研究以及企业的绿色加工具有一定参考意义。     

SKD11铣削刀具寿命试验研究及工艺参数优化

为提高SKD11模具钢铣削刀具的寿命,对SKD11模具钢进行了刀具寿命铣削试验,基于极差方法分析了各工艺参数对刀具寿命的影响规律。基于刀具寿命铣削试验,利用多元线性回归方法,推导并求解出了SKD11模具钢铣削刀具磨损的数学模型。利用最优化设计方法和MATLAB优化工具箱,以加工效率和刀具磨损为目标函数,针对实际的铣削问题优选了工艺参数。优化的工艺参数能兼顾刀具寿命和加工效率,为加工企业降低综合生产成本提供了重要的理论依据和案例参考。     

用金属陶瓷刀具加工淬硬钢薄壁件切削参数优化

通过典型金属陶瓷刀具切削加工淬硬钢薄壁件及其磨损的实验研究,在分析金属陶瓷刀具的磨损和断屑机制基础上,综合运用田口方法,主成分分析方法和表面响应法,以切削参数为优化对象,以切削力,切削功率,零件表面粗糙度以及材料去除率等参数为优化目标,获取最优的切削参数.用主成分分析法将多质量特性问题转化为单一质量特性并建立质量特征模型;再用田口法或表面响应法等优化方法进行加工工艺的实验分析,而求得最优的加工参数范围,达到降低生产成本和提高效率的目的.     

车辆A柱加强板热冲压工艺的NSGA-Ⅱ多目标优化

为了提高车辆A柱加强板的热冲压质量,提出了响应面法与NSGA-Ⅱ算法相结合的工艺多目标优化方法。以最小化冲压件的最大减薄率和最大增厚率为优化目标,选择板料初始温度、摩擦系数、上下模压料力等作为优化参数,使用Box-Behnken方法设计了4因素3水平实验,依据Autoform有限元软件得到了实验仿真结果。基于二阶响应面法,拟合质量参数-工艺参数之间的非线性关系,经决定系数法检验,响应面法的拟合精度较高。通过基因编码将优化问题转化为寻优问题,使用NSGA-Ⅱ算法搜索到多目标优化的Pareto前沿解。选择Pareto解集中的一个优化方案:初始温度为947.25℃、摩擦系数为0.429、上模压料力为3.06 MPa、下模压料力为1.05 MPa。经仿真和实验验证,优化后冲压件的最大减薄率均值减小了6.79%,最大增厚率均值减小了8.47%,说明优化后冲压件质量明显提高。另外,优化后冲压件的标准差略有下降,说明优化后冲压件质量的一致性略有提高。     

涡轮叶片切削参数研究与仿真

为解决涡轮叶片可选加工参数较多、加工质量与效率难以保证的难题,提出一种涡轮叶片的五轴加工工艺。利用解析分析的方法建立切削力理论模型,对比验证切削力经验公式的模型精度。结合工件受力变形有限元模型,选取优化后的切削参数,并利用可视化软件实现对叶片无偏摆点铣与侧铣程序的编制与仿真。可视化仿真结果表明：该加工工艺及参数下,可获得加工精度较高的叶片表面;点铣法加工精度较高,通用性强,与侧铣法相比效率较低。铣削试验结果表明：仿真表面结果与试验表面在变化规律上吻合良好,证明了所提工艺与参数的有效性,提升了涡轮叶片的制造精度与效率。     

车-铣组合切削在钛合金加工中的应用研究

针对钛合金产品加工困难的问题,通过分析钛合金的切削加工性能,分别从刀具材料、刀具角度、切削用量及切削液等方面论述了钛合金产品车削加工工艺的优化策略,提出了采用楔形刀具和车-铣组合切削方式改善钛合金切削加工条件和提高加工效率的新思路,解决了传统切削加工钛合金产品的技术难题,对进一步研究钛合金的切削加工工艺具有一定的参考价值和生产指导意义。     

基于RSM与NSGA-Ⅱ的法兰件挤压成形工艺的多目标优化

通过分析实心法兰的结构特点，运用有限元模拟与响应曲面算法和NSGA-Ⅱ相结合的算法对实心法兰冷挤压成形进行了多目标优化分析。采用DEFORM-3D有限元模拟软件对实心法兰成形过程中的损伤与载荷进行了分析。选取摩擦因数、凹模圆角半径和挤压速度3个工艺参数为影响因素，损伤值与载荷力为优化目标，通过设计响应曲面试验进行仿真模拟。结合NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化，对优化解进行仿真试验对比，目标值误差位于合理范围内。工艺参数优化的最终结果为：挤压速度1.46 mm·s^-1、摩擦因数0.05、凹模圆角半径8.00 mm,采用优化后的参数进行模拟试验，结果表明，法兰的最大成形载荷由100 kN降低为50.9 kN,损伤值由1.29减小至0.70,工件的成形质量得到改善。     

基于NX-CAM的模具型腔板数控加工研究与实践

基于NX-CAM模块,针对鞋底模型腔板,通过平面铣、数控铣、固定轴曲面轮廓铣的方法,设置相应的刀具轨迹、切削用量、进退刀点等切削参数和非切削参数,通过NX-CAM后处理功能生成FAGOR系统的NC程序,将鞋底模型腔板在加工中心铣削加工。试验证明:经验证和优化的工艺设计与刀具轨迹达到了预期的加工效果,为复杂型腔板结构的铣削加工提供了工艺编程的实践依据。     

基于响应面法的A357铝合金金属型铸造工艺优化

设计了铝合金金属型铸造过程预测模型,研究了工艺参数之间的相互作用对A357铝合金试样微观结构和铸造缺陷的影响,并建立多目标优化模型,得到工艺参数优化解。采用基于Box-Behnken的响应面法建立了试验设计并进行数值模拟。以浇注温度、模具温度和浇注时间为研究因素,以α-Al的等效粒径、平均形状因子和缩松体积为目标响应。采用NSGA-Ⅱ进行多目标优化得到工艺参数优化解,并以优化后的参数进行试验验证。结果表明,铸件的等效直径为298.69"m,平均形状因子为0.532,缩松情况得到改善。     

Tialn涂层刀具干铣氟金云母陶瓷切削力试验研究

氟金云母陶瓷材料在工业生产和高技术领域应用广泛,但与金属材料相比,存在着加工效率低,刀具磨损快,机加工成本高等缺点,限制了氟金云母陶瓷材料的推广使用。为了优化氟金云母陶瓷材料的铣削加工参数,提高刀具的使用寿命,文章采用单因素试验设计方案,进行了Tialn涂层刀具干铣氟金云母陶瓷材料的切削力试验,分析了铣削参数的变化对切削力的影响规律,提出了高效加工的解决方案,为实际生产中铣削氟金云母陶瓷材料工艺方案的制定提供了重要的参考依据。