面向能量效率的数控铣削加工参数多目标优化模型

切削参数是数控加工工艺中的重要组成,切削参数的合理选择能够显著影响到机床能量效率。为提高机床能量效率,分析数控铣削加工的能耗构成特性和加工时段能耗特性,建立数控铣削加工能耗模型,并通过非线性回归拟合获取能耗模型的相关系数,建立了以最高能量效率和最小加工时间为目标的多目标优化模型,采用连续禁忌算法对模型进行优化求解。通过算法优化结果与试验结果进行对比分析,验证了能效模型的有效性。     

碳效率目标下的铣削切削参数优化研究

为了提高数控铣削加工过程的能量利用率,降低铣削加工过程中的碳排放量,基于铣削加工能耗分析的基础,建立了数控铣床能耗模型,并基于铣削工艺输入输出特性提出了铣削工艺碳排放评估函数,结合材料去除率提出碳效率概念,以此作为优化目标,并以机床主轴转速和进给量作为优化变量,考虑机床各项性能参数和工件的加工质量等约束,建立了基于碳效率的数控铣削切削参数优化模型,并通过案例,采用遗传算法对模型进行优化求解,验证了该模型的有效性。     

面向能耗的2.5D型腔数控铣削加工刀具组合优化选择

为降低数控机床的能量消耗,深入研究了2.5D型腔数控铣削加工过程中的刀具组合优选问题。系统地分析了刀具组合与2.5D型腔数控铣削加工过程能耗的映射关系,揭示了刀具直径和刀具可行域对加工能耗的影响,并构建了多刀具数控铣削加工能耗函数。建立了以可行刀具为优化变量、以能耗和成本为优化目标的数控铣削加工刀具组合多目标优化模型,提出一种基于有向图和Dijkstra算法的刀具组合优化求解方法。以某2.5D型腔数控铣削加工刀具组合优选为例开展实验,验证了所提模型与方法的有效性和实用性。     

数控切削加工工艺参数的多目标优化

基于数控车削和数控铣削加工工艺参数优化的数学描述 ,采用主要目标法和线性加权和法建立了多目标优化的数学模型 ,给出了以简便可靠的直接寻优算法实现多目标优化的计算实例     

面向节能优化的数控铣削参数优化方法研究

切削参数的选择直接关系到产品加工过程的节能生产。为实现零件加工过程的节能优化,针对加工中心一次铣削加工下切削参数的优化问题,考虑加工过程机床设备性能和刀具寿命的实际约束条件,建立了以数控铣削过程的铣削速度和每齿进给量为优化变量,以最少电能消耗和最低加工成本为优化目标的多目标节能优化模型。引入加权求和法将多目标优化模型转换成单目标优化模型,并采用粒子群算法对模型进行优化求解。最后,以某具体实例的加工过程为例验证了所建模型的有效性,并对优化结果进行了分析。     

基于过程集成优化的复杂曲面数控铣削性能分析

针对复杂自由曲面变曲率、大扭曲的特征及其铣削性能难预测的问题,提出加工过程的集成优化的切削性能分析方法,在曲面多轴铣削工作流程中综合评价和提高切削加工效率和质量。建立了自由曲面体零件多轴加工集成优化铣削模型,集成切削加工刀位轨迹计算、切削仿真与机床运动仿真、切削力预测、工艺参数优化工作流程及其输入输出文件,实时从输出文件中解析提取计算结果参数,有效分析预测切削参数与切削力对加工效率和质量的影响,实现复杂自由曲面铣削过程的集成与全局优化。将该方法应用于大型混流式水轮机叶片的数控铣削性能分析,并与生产数据进行对比,进一步验证了所提加工过程集成优化方法可有效分析和预测大型自由曲面的数控铣削性能。     

面向重型数控机床的加工工艺参数优化方法

为提高重型数控机床的加工质量与效率,提出一种基于数值模拟与优化算法相结合的加工工艺参数优化方法。通过为重型数控机床的加工过程所构造的非线性动力学模型,建立加工工艺参数与加工表面粗糙度的映射关系,以加工工艺参数组合为决策变量,以加工表面粗糙度和加工尺寸精度等为目标函数,建立重型数控机床加工工艺参数多目标数学优化模型,并采用网格直接寻优算法对数学优化模型进行寻优求解,最终得到重型数控机床的最优加工工艺参数组合。以某重型数控机床的铣削加工过程为例进行实例验证,并通过对比单目标优化结果验证了该多目标优化方法的优越性。     

基于GA-BP与NSGA-Ⅱ的数控铣削参数优化研究

高效低碳制造是可持续发展的关键,而数控铣削作为常用的金属表面加工方法存在刀具寿命短、碳排放量高的问题。提出基于NSGA-Ⅱ的GA-BP多目标优化方法,通过分析不同加工参数条件下的数控铣削刀具寿命及碳排放数据集,建立GA-BP神经网络刀具寿命及碳排放预测模型。基于NSGA-Ⅱ算法建立以刀具寿命、碳排放量为目标的主体优化模型,调用构建的GA-BP神经网络模型作为目标函数进行优化求解,得到Pareto最优解集。对Pareto最优解集进行TOPSIS最优解决策,得到综合优化刀具寿命与碳排放量的加工参数组合。优化结果表明：该方法既可以对数控铣削刀具寿命及碳排放量进行准确预测,还可以对两者进行有效优化,对数控铣削参数优化具有一定的理论指导意义。     

面向功率和制孔质量的CFRP钻削工艺参数多目标优化方法

航空、航天等高端制造领域碳纤维增强复合材料(CFRP)使用比例大幅增长,CFRP构件大规模生产已经展开,虽可降低CFRP成本,但所面临的降耗减排与质量提升等问题也会日渐突出。为提高CFRP构件质量,同时降低加工过程中的能源消耗和碳排放,开展针对CFRP构件钻削工艺加工参数的多目标优化研究。首先,确定以主轴转速、进给速度和复材层铺顺序为优化变量,以钻削过程钻削功率和CFRP构件孔口处分层因子为目标的多目标优化模型;然后,通过全因子实验,利用仪器采集钻削功率和分层因子数据;进而,基于响应曲面法,分析各加工参数对钻削功率和分层因子的影响;最后,再利用多项式拟合和NSGA-Ⅱ算法对多目标模型进行优化求解。研究结果表明：构建的多目标优化模型和提出的优化方法能够获得最优参数组合,优化结果可显著提高加工质量和钻削功率。     

数控铣削加工工艺参数优化方法综述

介绍了铣削力、铣削用量等数控铣削加工工艺参数,分析了材料去除率、表面粗糙度、能耗、铣刀颤振等工艺指标,并给出了数控铣削加工工艺参数的优化目标、优化方法、现有试验研究,以及近似模型。所做研究可以为数控铣削加工工艺参数的选择和优化提供理论参考。