钛合金铣削加工参数多目标优化研究

为解决钛合金铣削加工存在的高成本、低效率问题,以生产效率最大和刀具寿命消耗率最小为目标,建立了铣削参数优化模型。提出了扩展非支配排序遗传算法（ENSGA-Ⅱ）,对种群初始化子过程进行规范化处理,保证了种群的多样性和均匀性;根据Pareto最优原理将非支配概念从目标函数空间扩展到约束空间,使得多目标多约束问题的处理更具有适应性和有效性。实例表明,该方法具有良好的寻优能力,能够获得满意的Pareto解集。借助于该方法,工艺人员可根据优化目标灵活地选择铣削参数,更好地协调生产效率、生产成本和表面质量之间的关系。     

圆周铣削参数多目标模糊优化建模

金属切削加工参数优化问题本质上是一个模糊问题。分析了圆周铣削传统优化模型的缺点 ,建立了圆周铣削参数多目标模糊优化模型 ,并根据模糊集合原理 ,将其转化为一个传统的单目标约束优化问题 ,从而可用任一非线性规划求解器进行求解。算例表明 ,模糊优化解具有优越性。     

整体叶盘铣削参数的优化

针对刀具的磨损和加工效率的问题,通过使用硬质合金刀具对整体叶盘(TC4)切削加工获取参数,根据试验数据建立数学模型,运用遗传算法对目标函数进行优化来解决。以Visual Studio 2010为开发工具,MATLAB为算法工具,SQL Server 2008为数据库系统管理软件,建立了铣削参数优化模块,提高了加工效率,降低了刀具磨损。     

高效高质量铣削参数多目标优化方法研究

机床的切削参数决定着机床加工的质量及加工效率,传统的切削参数选择方法基于工人经验,很难实现加工质量与效率的最优。针对以上问题,提出了一种面向高效、高质量加工的数控机床铣削参数多目标优化算法。算法以铣削四要素(切削速度、每齿进给量、切削深度和切削宽度)为优化变量,以最小切削力和最大材料去除率为优化目标;采用基于Tent映射的混沌初始化多目标粒子群优化模型进行参数优化,采用优化前后不同参数组合构建四因素四水平的正交实验,以表面粗糙度值作为加工质量主要表征,比较优化前后参数组合的实验结果。结果验证了优化方法和优化模型的有效性。     

整体叶轮车铣复合加工工艺多目标优化

整体叶轮作为复杂曲面零件中典型的一类,如何实现其高效率、高质量加工一直是许多学者和工程技术人员研究的重点。以整体叶轮车铣复合加工工艺为研究对象,提出一套工艺参数多目标优化方案。针对整体叶轮车铣加工工艺特点,以主轴转速n、进给速度vf、切削深度ap、切削宽度ae等工艺参数为优化变量,以加工工时、叶片变形量为目标函数,从机床性能、刀具性能、加工质量三方面界定约束条件,构建工艺参数多目标优化模型,用SQP优化算法进行求解。应用表明:采用优化后的工艺参数车铣加工整体叶轮,能大幅减小整体叶轮加工时间和叶片变形量。     

铣削加工过程多目标优化专家系统

建立了铣削加工多目标优化专家系统,采用带宽容约束方法的多目标优化问题求解控制机,利用Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ神经网络进行优化求解。通过神经网络和专家系统的集成,为切削加工的多目标优化提供了一种新方法。     

TC21钛合金数控车削参数多目标优化研究

为实现TC21钛合金数控车削加工表面粗糙度达标和车削温度可控,利用中心复合试验法设计试验方案,并对试验结果进行极差分析和加工机理分析,以明确车削参数对加工结果的影响规律。基于响应面法建立表面粗糙度和车削温度的单目标预测模型,并通过统计学分析验证预测模型的精度。运用NSGA-Ⅱ遗传算法计算多目标最优车削参数,经实际加工对比验证得出：利用多目标最优车削参数加工所得的表面粗糙度和车削温度与预测值相符,且均满足实际工程要求。     

航空用钛合金TC4精密铣削参数优化

采用二次回归通用旋转组合方法设计实验.利用回归分析建立了铣削力预测模型,选出适合于钛合金TC4铣削的铣刀,刀具前角γ0=12.5°,螺旋角β=34.5°.以切削力F、表面粗糙度Ra和表面峰谷高度Pv最小为目标,利用优化设计软件优选出最佳的切削用量组合,最终达到提高加工效率和加工质量,降低成本的目的.     

TC4钛合金大进给铣削参数优化试验

为提高TC4钛合金的铣削加工效率,基于材料去除率和刀具后刀面磨损量,通过大进给铣削加工方式对TC4钛合金进行铣削参数优化试验。通过试验确认,切削速度对刀具耐用度的影响最大,在切削速度50 m/min、进给量0.5 mm/Z、切削宽度15 mm、切削深度1.2 mm时,TC4钛合金大进给铣削的材料去除率达到16 110 mm³/min,且刀具处于正常磨损状态。     

基于数字孪生的铣削参数动态多目标优化策略

为解决机床性能动态变化过程中的铣削参数动态多目标优化问题,提出一种基于数字孪生的铣削参数动态多目标优化策略.首先采用梯度提升回归树算法构建加工参数与加工结果间的非线性映射关系;然后基于动态非支配排序遗传算法进行铣削参数动态寻优;最后在Pareto最优解的基础上,结合层次分析法和理想解相似度顺序偏好法建立决策分析模型并进...     

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。     

基于正交试验的钛合金叶轮切削参数优化

应用正交试验的理论与方法,利用SPSS软件处理试验数据,在建立加工表面粗糙度、后刀面磨损和切削工时多目标隶属函数的基础上,对钛合金切削参数进行优化,获得了较为满意的结果。     

基于ANSYS的薄壁结构件的多目标铣削参数优化

薄壁结构件具有重量轻、节约材料和结构紧凑等优点,但此类零件也存在着结构形状复杂、外形协调性要求极高和刚性差等严重问题,使得工件在加工过程中极易产生变形。以ANSYS为平台,建立多目标铣削参数优化数学模型,利用ANSYS软件的参数化语言APDL开发一套薄壁结构件的专用分析及优化系统,实现铣削工艺参数的多目标优化。以铝合金基座薄壁结构件为例,通过该系统得出优化结果。该系统的开发可以省去工作人员大量而繁琐的试验工件,对于协助薄壁结构件的加工有着重要的意义。     

基于CFD和多目标算法的离心叶轮参数优化

为了研究叶片出口安装角和叶片数对叶轮气动性能优化的影响,对某离心压缩机叶轮建立理论数值模型,利用多目标遗传算法对模型寻优。对优化的结果圆整处理后进行参数化建模,并通过CFD叶轮在设计工况点压缩比提高3.57%,等熵效率提高0.79%,叶轮整体情况得到改善,可为离心压缩机叶轮的优化设计提供参考。     

基于钛合金三维铣削仿真的立铣刀设计参数优化

以钛合金圆角立铣刀的槽前角、芯厚、齿间角和螺旋角为因子,采用正交实验设计方法,对9种采用不同参数组合的铣刀设计方案侧铣加工Ti-6Al-4V(TC4)进行了三维铣削仿真。根据仿真结果,以切削力和切削温度为刀具性能评价指标,初步优选了3个刀具优化设计方案。通过切削实验,将3个初选方案铣削加工TC4的切削性能与现有方案进行了对比,结果表明3个初选方案中有2个方案的性能要显著好于现有方案,从而证明了有限元切削仿真在刀具设计优化方面有效性,并最终确定了一个最佳方案。     

数控加工钛合金TC18的铣削参数优化研究

钛合金具有无磁性、抗腐蚀性好、热强度高、质量轻等优点,在航空航天领域中占有很重要的地位。但是其硬度高、弹性模量低、导热性差等特点使其铣削加工质量差、效率低。针对钛合金TC18的加工过程,以表面粗糙度和材料去除率为目标函数,利用改进遗传算法对钛合金TC18铣削参数进行优化,得到合适的铣削参数,使加工质量和效率处于最佳平衡关系。     

基于表面形貌仿真模型的球头铣削参数多目标优化

切削参数的选择对铣削加工的表面质量影响较大,在保证加工效率的前提下提高球头铣削加工的表面质量具有重要的意义。采用数学建模的方式,建立基于响应曲面法的球头铣削三维表面形貌仿真模型,以表面形貌(三维表面形貌算数平均偏差)S_(ba)作为衡量表面质量的技术指标,分析各切削参数对其影响规律,并结合加工效率数学模型,多目标优化切削参数。研究表明,在保证其它加工条件不变的前提下,三维表面形貌的算术平均偏差与每齿进给量f_z和径向切深a_e呈正相关关系,而切削速度v_c和轴向切深a_p的影响不显著。优化后的5组切削参数在表面形貌和加工效率方面都有较好表现。     

基于能耗的铣削功率分析及切削参数多目标优化

数控加工过程中的能源消耗与环境问题密切相关,为实现低碳制造,利用功率测试系统对机床加工过程中的功率进行实时记录,研究切削参数对机床功率的影响。首先,根据工业三相电的功率计算方法及数控机床中电能的分配情况设计了功率测试硬件的连接方法,并结合LabVIEW虚拟仪器编程完成了数控机床功率测试平台的搭建。然后,根据加工合金铸铁的推荐切削参数范围,运用响应曲面法设计了铣削实验,确定优化目标及约束条件,分析切削速度、每齿进给量、轴向切削深度和径向切削深度对机床加工过程功率的影响,并建立了切削参数与目标函数之间的回归方程和对应的响应面模型。最后,对回归方程进行优化,使其预测目标函数值更准确,同时对四个切削参数进行了优化,得到低碳高效的切削参数组合。实验结果表明：优化切削参数后,机床Y轴功率减小了11.34%,材料去除率MRR增大了9.96%;优化切削参数后提高了加工效率,降低了机床的功耗,能够实现缸体铣削过程的低碳高效化。     

钛合金车削过程中基于遗传算法的切削参数多目标优化

通过正交试验法对钛合金TC4进行了车削试验并对试验数据处理,得到切削温度、表面粗糙度关于切削三要素的多元线性回归方程。以切削速度、进给量和背吃刀量为优化变量,以最低切削温度、最好表面粗糙度、最大材料去除率为目标构建了切削参数的多目标优化模型。利用MATLAB中基于遗传算法的多目标优化函数对优化模型进行求解,得到优化问题的Pareto最优解并加以分析。