基于遗传算法的铣削参数优化

依据高速铣削表面粗糙度预测模型,建立了以提高加工效率为目标的优化模型,运用遗传算法对铣削参数进行了优化计算,得到了不同表面粗糙度要求下较优的铣削参数组合方案。应用优化的参数进行加工,表面加工质量得到了保证,同时效率也有所提高。     

模具数控铣削工艺及切削参数优化

针对模具数控加工中效率和质量的矛盾,通过分析铣削基本理论确定铣削参数的计算方法。以某型芯为例,在NXCAM平台下通过不同的加工方法组合提高清除残料效率;通过细分区域精加工,优化了数控刀路;依据铣削参数计算公式和相关研究成果优化切削参数,提高了加工效率和表面质量。     

典型零件叶片高速五轴铣削加工的研究

叶片的高速五轴铣削是高速切削技术的一个典型应用，切削参数的优化是关系到加工效率和加工经济性的重要环节。笔者通过借鉴两种铝合金材料的试验数据来优化高速铣削参数，以提高叶片的加工质量和效率。     

薄壁零件高速铣削实验

通过高速铣削单因素实验，研究高速铣削参数对工件表面质量和铣削力变化的影响规律，优化薄壁零件高速铣削参数。在此基础上进行了薄壁零件的高速铣削实验，结果表明，采用优化后的高速铣削参数加工薄壁零件，能够有效地提高薄壁零件的加工精度和加工效率。     

盖板件高效铣削表面粗糙度预测与工艺参数优化

为了保证7075铝合金盖板件铣削表面质量和提高铣削加工效率,进行工艺参数优化,通过响应曲面法(RSM)构建铣削加工表面粗糙度预测模型,分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。基于表面粗糙度预测模型建立高效铣削工艺参数优化目标方程,采用改进的粒子群算法(PSO)对目标方程进行优化,运用优化后的工艺参数对某盖板件进行铣削加工。试验结果表明：采用优化后的工艺参数进行盖板件铣削加工可以满足表面粗糙度要求,验证了预测模型的准确性和改进PSO方法的可行性。     

基于回归遗传算法的高速铣削工艺参数优化

针对高速铣削加工中心效率低、经济性不高的特点,利用正交试验建立了表面粗糙度和铣削力的预测模型,并利用遗传算法优化高速铣削工艺参数,通过验证试验表明,优化后的工艺参数在实际生产中,加工效率、加工质量都有了很大提高.     

基于遗传算法的航空叶片铣削加工工艺参数优化

为了提高叶片加工效率和降低加工变形量,利用正交试验法确定了若干组工艺参数方案并完成CAM和CAE仿真试验,建立了加工效率和变形量的模型。为得到更好的加工效率和更优的变形量,采用遗传算法完成对铣削工艺参数的优化计算,对最优工艺参数解集进行二次试验和优化,最终获得满足更高加工效率和更优变形量的最佳工艺参数组合。结果表明:当每齿进给量0.05mm,刀具转速2860r/min,铣削宽度0.5mm,铣削深度0.1mm时,工艺参数最优。     

钛合金整体叶轮铣削参数多目标优化

钛合金整体叶轮是一种集合了钛合金难加工材料和整体叶轮难加工结构于一体的复杂零件。针对其加工困难、工艺参数选择难等问题,首先采用正交试验结果建立了铣削力和表面粗糙度经验预报模型;其次,根据叶轮粗加工特点建立工效率最高、加工成本最小的多目标规划模型,根据叶轮精加工要求建立加工效率最高、加工质量最优的多目标规划模型,并用优化的NSGA-Ⅱ算法进行求解;最后,进行加工效率试验对比,相比于初始设置的经验铣削参数,优化后参数进行加工,提高了24. 1%的加工效率。实际应用表明:优化的铣削参数最优解集,方便了工艺人员在不同生产状况下最优参数的选择和调整。     

核电稳压封头数控加工参数优化及加工仿真研究

核电稳压封头尺寸大,质量大,难以加工,生产效率低.目前,国内对提高核电稳压封头加工效率的研究很少.本研究首先以最高生产效率为目标建立铣削参数数学模型,通过遗传算法对数控加工参数优化,利用优化的参数对封头进行加工仿真.研究结果表明:适当的参数优化在保证加工要求的情况下,能够缩短加工时间,提高加工效率.     

应用正交试验优化铣削参数及降低能耗研究

铣削加工是一个复杂的能量消耗的过程,可以通过选取合理的铣削参数,降低铣削加工过程中设备的能量消耗。本研究将铣削加工过程的能耗简化为铣削加工功率和时间的线性关系,经过铣削试验,获得在不同铣削参数下的铣削设备功率消耗及铣削加工时间;应用正交试验设计的方法,将选取的铣削参数做进一步的优化,从试验中可以看出不同的铣削参数对铣削设备输出功率的影响;同时,对不同铣削参数下的加工时间进行了对比分析。试验表明,在选取的铣削参数中,每齿进给量对铣削设备加工时的输出功率和加工时间影响最大,其次是切削速度,影响最小的是背吃刀量。从而对铣削参数进行优化选取,在保证加工效率及质量的前提下,将铣削设备能耗降至最低。     

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。     

基于模糊分析方法的钛合金插铣加工切削参数优化

合理的切削参数有利于提高刀具的使用寿命和切削效率,因此,进行切削加工过程中的切削参数优化尤为重要。本文以提高钛合金插铣加工效率,减小加工过程中的切削力为目的,对钛合金TC4进行插铣试验。基于切削试验数据,选择切削速度、切削宽度和每齿进给量作为评价因子,以材料去除率与切削力作为评价指标,运用模糊分析方法对切削参数进行综合评价,得出切削参数对综合指标的影响程度从大到小依次为:切削速度、切削宽度和每齿进给量,并实现切削参数的优化,为实际生产加工提供参考依据。     

复杂曲面环形刀五轴端铣加工的刀具轨迹规划方法

为了降低复杂曲面类零部件加工的刀具路径,减小刀具路径条数,提高加工效率,提出了一种新的复杂曲面环形刀五轴端铣加工刀具轨迹优化方法。在局部可铣性基础上对刀轴矢量角进行自适应优化,采用新型加工带宽计算方法——等残留高度算法,给出了等残留高度算法的刀具轨迹生成具体步骤。仿真结果表明:与传统等残留高速算法相比,刀具轨迹优化算法的刀具路径更短、条数更少,能够有效提高复杂曲面加工效率。     

基于有限元数值模型和进给速度优化的薄壁件侧铣变形在线控制

为实现在加工过程中对薄壁件侧铣产生的较大切削变形进行在线控制,提出基于有限元数值模型和进给速度优化的在线控制策略。根据薄壁件切削过程的有限元仿真结果,建立数控机床进给速度、切削力、工件切削变形间的数值模型,进而确定用于控制变形的最优目标切削力。在具有开放式模块化的数控系统平台上开发了切削力信号实时采集、滤波功能和基于Brent-Dekker算法的进给速度在线优化策略,并根据滤波后的切削力及相应算法在加工过程中实时调整机床进给速度,保证切削力逐渐接近最优控制目标而实现切削变形的在线控制。试验结果表明,经过进给速度在线优化后的切削过程可将薄壁件侧铣变形控制在规定范围内,同时提高了切削效率。     

高速铣削工艺优化研究在数控加工中的应用

以降低数控实践教学成本,提高加工效率为目标,构建了高速铣削加工参数多目标优化方案,合理设定了各类约束条件,并利用复合形法进行优化。具体分析了数控铣削加工切削要素及各类冷却加工形式,对切削速度、径向切削量、背吃刀量等较主要的切削用量的优化选择进行了探讨,为合理选择铣削加工工艺参数提供了参考依据。通过最高生产效率、最低生产成本、综合优化原则构建了最佳切削用量数学模型,为计算结果的准确性取得充实的保障。通过在实例教学中的应用,验证了优化方案的可行性,提高了加工效率,降低了实验材料成本。     

Response sensitivity analysis of the dynamic milling process based on the numerical integration method

As one of the bases of gradient-based optimization algorithms, sensitivity analysis is usually required to calculate the derivatives of the system response with respect to the machining parameters. The most widely used approaches for sensitivity analysis are based on time-consuming numerical methods, such as finite difference methods. This paper presents a semi-analytical method for calculation of the sensitivity of the stability boundary in milling. After transforming the delay-differential equation with time-periodic coefficients governing the dynamic milling process into the integral form, the Floquet transition matrix is constructed by using the numerical integration method. Then, the analytical expressions of derivatives of the Floquet transition matrix with respect to the machining parameters are obtained. Thereafter, the classical analytical expression of the sensitivity of matrix eigenvalues is employed to calculate the sensitivity of the stability lobe diagram. The two-degree-of-freedom milling example illustrates the accuracy and efficiency of the proposed method. Compared with the existing methods, the unique merit of the proposed method is that it can be used for analytically computing the sensitivity of the stability boundary in milling, without employing any finite difference methods. Therefore, the high accuracy and high efficiency are both achieved. The proposed method can serve as an effective tool for machining parameter optimization and uncertainty analysis in high-speed milling.     

Determining the effect of process parameters on particle size in mechanical milling using the Taguchi method: Measurement and analysis

Micro and nano-particles have been successfully and widely applied in many industrial applications. The mechanical milling process is a popular technique used to produce micro and nano-particles. Therefore, it is very important to improve milling process efficiency and quality by determining the optimal milling parameters. In this study, the effects of the main mechanical milling parameters: milling time, process control agent (PCA), ball to powder ratio (BPR) and milling speed in the planetary ball milling of nanocrystalline Al 2024 powder were optimized by the Taguchi method. Mean particle size (d₅₀) was used to evaluate the effect of process parameters on the mechanical milling process. The orthogonal array experiment is conducted to economically obtain the response measurements. Analysis of variance (ANOVA) and main effect plot are used to determine the significant parameters and set the optimal level for each parameter. The as-received and milled powders were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) and a laser particle size analyzer, respectively. The results indicate that the process control agent significantly affects (84% contribution) the mean particle size (d₅₀) while other parameters have a lower effect (16% contribution). The developed model can be used in the mechanical milling processes in order to determine the optimum milling parameters for minimum particle size.     

An efficient approach for milling dynamics modeling and analysis with varying time delay and cutter runout effect

An efficient approach for milling stability and surface location error (SLE) prediction with varying time delay and cutter runout effect is presented in this paper. Firstly, based on the tooth trochoid motion, the paper proposes a varying time delay model during cutter/workpiece engagement with taking cutter runout into account, establishes a milling dynamic model under arbitrary feed direction, and then derives the state transition matrix in one cutter rotation period by using the Cotes numerical integration formula. The milling stability of the dynamics system are obtained by using Floquet theory. According to the fixed point theory, the displacement response of the dynamic system and the method for solving the SLE are both developed. Later, a series of numerical and experimental works are conducted. The numerical verification shows that the proposed method can achieve a faster convergence rate and higher calculation efficiency than other previous methods. Meanwhile, the prediction of stability and SLE are in good agreement with the experimental results, and have a high accuracy for stability prediction when cutter runout and varying time delay considered. In the end, the numerical studies show that the milling stability and SLE strongly depends on the actual milling conditions, including milling parameters, cutter runout, cutter geometric parameters, and asymmetric structural dynamic parameters, which are helpful for milling process optimization.     

自适应参数驱动的装配界面形状主动设计方法

应力分布均匀程度是衡量精密机电产品装配精度和性能稳定性的重要指标,均匀的应力分布也是当前精密机电产品装配过程所追求的目标之一。形状设计是改善装配界面接触应力分布的重要途径,针对当前基于应力分布的装配界面形状主动设计方法中初始参数取值难以确定,且相关参数对优化过程计算效率、数值计算稳定性影响较大的问题,提出了一种根据优化过程中接触应力分布均匀程度变化信息来调节优化参数的自适应参数计算方法。并以典型单螺栓连接结构为设计对象,对比了采用自适应参数设计方法与采用固定参数设计方法分别进行装配界面形状主动设计后的结果。理论分析结果表明：该方法可以很好地解决基于应力分布的装配界面形状主动设计方法中初始参数难以确定的问题,同时提高了优化效果、计算效率和优化过程中的数值计算稳定性。