[绿色制造工艺和系统]面向节能高效需求的数控加工系统多目标优化模型

针对数控加工系统复杂的多源动态能耗特性,提出了一种基于单元工作状态的能耗建模与优化方法。首先,对数控加工系统能耗单元及其工作状态的能耗特性进行分析,建立了时变能耗单元和非时变能耗单元的工作状态能耗模型;其次,构建以切削速度和进给量为变量,以最小系统能耗和最短加工时间为目标的数控加工系统节能高效多目标优化模型,提出一种基于小生境遗传算法的模型求解方法;最后,通过某机床中心架底座加工案例对所提方法和模型进行了验证,并对优化结果、算法性能进行了对比分析,说明了上述模型和方法的有效性。     

面向高效节能的数控滚齿加工参数多目标优化模型

数控滚齿加工工艺是应用较为广泛的齿形加工方式,合理的加工参数选择能够显著影响加工过程能耗和加工时间。为降低滚齿加工过程能耗和加工时间,提出一种面向高速干切的高效节能数控滚齿加工参数多目标优化模型。首先,系统地分析了数控滚齿加工过程的能耗特性,建立了数控滚齿加工过程能耗模型;然后,以数控滚齿加工的滚刀转速和轴向进给量为优化变量,建立了以最低能耗和最少加工时间为目标的多目标优化模型,并采用帝国竞争算法对模型进行优化求解;最后,以某车间的齿轮加工过程为应用案例,验证了该模型的有效性和实用性。     

面向高效低碳的数控加工参数多目标优化模型

数控加工是目前机械制造系统广泛采用的一种加工方法,为实现数控加工的低碳化,研究数控车削加工的高效低碳切削参数优化问题。建立切削加工过程时间目标函数和包含电能碳排放、刀具碳排放、切削液碳排放的碳排放目标函数。然后,考虑加工过程中机床设备性能和加工质量的实际约束条件,建立以数控加工的切削速度和进给量为优化变量,以最小加工时间(高效)和最低碳排放(低碳)为优化目标的多目标优化模型。引入权重系数将其转化单目标优化模型,并应用复合形法对优化模型进行优化求解。通过某具体实例验证了所建模型的有效性,并对优化结果和优化变量的灵敏度进行了分析。     

面向低碳的数控加工多目标优化模型设计

本文面向低碳的数控加工多目标优化模型将数控加工的切削速度和进给量作为模型的优化变量,从机床主轴的转速约束、进给量约束等约束条件建立了最短加工时间和最低碳排放的优化模型,并简单介绍了求解数值优化问题的常用方法和MATLAB优化工具箱。     

面向节能高效的电弧焊工艺参数多目标优化方法

为降低电弧焊加工过程的能量消耗、减少环境排放,对电弧焊加工节能高效工艺参数优化问题进行了研究。建立了电弧焊加工过程电能消耗目标函数及热效率目标函数,在考虑焊接质量及设备、工艺对等实际约束的基础上,建立了以焊接电流和焊接速度为优化变量,以最小电能消耗(节能)和最大热有效利用率(高效)为优化目标的多目标优化模型;利用自适应进化梯度小生境遗传算法对模型进行了寻优求解;通过某阀座密封面手工电弧焊加工实例对所建模型及方法的可行性和有效性进行了验证,并将优化结果与实际结果及传统遗传算法的结果进行了比较分析。     

面向高效低碳的机械加工工艺路线多目标优化模型

本文首先分析工艺线路优化模型的建立,其次利用遗传算法求解模型,最后进行实践应用。     

面向绿色高效制造的数控加工参数优化研究

数控加工是当今机械制造业系统中普遍采取的一种加工方法,为实现数控切削加工中的高效性及减少碳排放,建立以加工过程中最小加工时间和最小碳排放量为目标函数的的多目标的切削参数优化模型,综合考虑实际加工生产中的各种约束条件,实现基于多工步环境下对切削速度和进给量的同步优化。运用粒子群算法与人工鱼群算法融合以改善人工鱼群算法的优化性能,并将其用于对所建模型的优化,通过具体案例验证了改进的人工鱼群算法具有较高的精度和较好的收敛性。     

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。     

面向高效低碳的机械加工工艺路线多目标优化模型分析

当前,机械设备产品的加工工艺路线规划存在问题。从实践角度出发,分析了多目标优化模型构建方法,并提出了优化控制的方法策略。实践结果表明,运用面向高效低碳的机械加工工艺路线多目标优化模型时,人们应明确产品加工特征,对优化模型进行计算求解,进而确定最佳的加工工艺规划路线。     

面向低能耗少切削液的多目标加工参数优化

数控加工是一种广泛采用的机械制造加工方法,为实现数控加工的高能效,从数控铣削加工的低能耗少切削液两个方面对切削参数进行优化,建立切削加工过程能量消耗目标函数和切削液消耗目标函数。考虑加工过程中数控机床设备性能和加工质量的实际约束条件,建立以数控加工的切削速度和进给量以及切削液流速为优化变量,以最低加工能耗和最少切削液消耗为目标的多目标优化模型,并应用非支配排序遗传算法-II对优化模型进行优化求解。最后,通过某具体实例验证了所建模型的有效性。     

多目标粗加工数控车削优化

以工件挠度、工件表面粗糙度、切削温度、切削功率、主轴扭矩、进给机构强度、刀杆强度及刀片强度为约束条件,建立了金属切除率与刀具耐用度的粗车车削多目标优化模型。通过实例采用NSGA-II算法对目标优化模型进行仿真,得到金属切除率与刀具耐用度Pareto最优解集以及背吃刀量、进给量、切削速度的优选取值,从而有助于粗加工的切削优化选择。     

面向高效节能的复杂曲面分区数控铣削加工优化方法

复杂曲面加工常采用统一的切削参数和刀具路径完成整个曲面加工,未考虑复杂曲面几何特性变化对能耗和加工时间的影响关系。以复杂曲面为研究对象,根据曲面曲率特性并运用模糊聚类算法对复杂曲面进行分区。在此基础上,针对每一个分区曲面,采用正交试验方法确定能耗和加工时间综合最优的切削参数和刀具路径,即实现复杂曲面加工总能耗最低和加工时间最短。最后,将所提出的曲面分区铣削优化方法与传统曲面整体铣削方法作对比,验证了所提方法的有效性。     

高效数控加工切削参数优化技术

数控加工切削参数的合理选择对高效数控切削加工技术的实现至关重要,数控切削加工工艺参数的优化有利于数控加工技术水平及效率的提高。本文针对300M钢在的正交实验结果进行切削参数分析,建立飞机起落架的切削参数优化模型,具有较高的推广价值。     

面向绿色高效制造的铣削工艺参数多目标优化

为了实现数控机床的绿色高效制造,考虑加工过程中刀具寿命和零件表面质量的实际约束条件,建立了以能量效率最高、碳排放最低和材料去除率最高为目标的多目标优化模型。通过设计面中心复合试验获取试验数据,采用信噪比方法将不同要求的优化目标转换成同要求的信噪比,使用基于组合权重的灰色关联分析法将多目标优化转化为单目标优化问题,基于响应曲面法建立关联度与工艺参数的二阶关系模型,应用量子遗传算法对优化模型进行求解。最后通过试验验证了该多目标优化模型的有效性。     

数控加工工艺参数的多目标优化与决策算法研究

为了提高汽油机活塞数控车削加工的质量和生产效率,提出了基于非支配排序差分进化算法的多目标优化方法与基于加权相对距离的决策方法.以加工件的表面粗糙度和材料去除速率为优化参数,建立了多目标优化模型.鉴于表面粗糙度的经验公式计算精度有限,且不具有生产设备和生产过程差异适应性,给出了学习因子自适应神经网络的拟合方法.使用非支配...     

面向STEP-NC的数控加工CAPP系统研究

CAPP系统开发和应用过程中最大的缺点是与CAD、CAPP和CAM信息系统集成的困难，在上游需要针对不同的CAD系统设计专门的信息提取模块，在下游，CAM则不能利用全部的产品工艺信息。STEP—NC标准作为新一代数控标准，继承了STEP标准中的产品信息，同时具有开放性。可以作为CAD／CAPP／CAM／CNC集成的桥梁。利用STEP—NC面向特征和面向对象的特点，直接从STEP中性文件提取产品信息，建立各制造特征的加工工步，就可以建立相应的CAPP系统。系统的输出将以STEP—NC中性文件形式存在，便于后续CAM和CNC系统的调用，从而达到CAD／CAPP／CAM／CNC信息集成的目的。     

面向STEP-NC控制器的数控加工工艺规划模型

STEP-NC是欧美提出的一种用以取代ISO 6983的新数控接口标准(ISO 14649)。分析了STEP-NC数据模型及其对数控系统的影响，基于STEP-NC的基本思想将数控加工中的工艺规划划分为离线规划、在线规划和实时规划，重点研究了基于STEP-NC控制器的在线规划问题。为了避免过多地占用加工时间，提出了按工步级规划→特征级规划→零件级规划的在线规划模式，并据此分别给出了工步级铣削用量的优化模型、特征级工艺路线的筛选方法以及基于启发式算法的工步排序方法。     

面向低碳低成本的磨削参数多目标优化动态模型

磨削是机械制造精加工中广泛采用的加工方法,为实现加工过程中的碳效益提升和成本节约两个目标,建立了磨削加工过程碳排放模型和加工成本模型,并引入根据速度改变的调整函数,动态拟合目标模型变化情况。综合考虑机床设备性能和加工质量要求的约束条件,选择砂轮线速度、工作台进给速度为优化变量,应用改进NSGA-Ⅱ算法对优化模型进行求解,最后通过模糊物元分析评价,得出最优加工方案。