王德超:面向绿色制造的数控铣削参数优化方法研究论文

王德超:面向绿色制造的数控铣削参数优化方法研究论文

本文主要研究内容

作者王德超(2019)在《面向绿色制造的数控铣削参数优化方法研究》一文中研究指出:目前,我国装备制造业在国民经济和社会发展中起重要支柱产业,机床作为装备制造业的基础单元,适用范围广泛、能量消耗巨大。随环境和能源问题的日益突出,全球制造业普遍存在能耗高、能量效率低、资源材料利用率低和环境保护认识不清等问题备受全球制造业瞩目。基于数控机床加工过程中总能耗消耗过高、能量效率较低的特性,分别对数控机床各时段能耗消耗情况进行分析,探寻数控机床节能优化方法实现数控机床的绿色制造。机床能耗分析是机床生产过程中施行节能使用的基础,因此,本文首先根据数控机床各子系统组成部分的能耗消耗特性及加工过程的关联性,建立了加工过程的各子系统能耗函数模型。然后对机床的能耗消耗影响程度和原因进行了直观分析与方差分析。最后根据铣削参数对机床的切削比能和能量效率的影响趋势进行了研究。基于数控铣床开展实验,采用数控机床功率监测系统实时采集和监测机床的时刻能耗变化,通过分析实验的功耗数据,初步验证了能耗模型的合理性和可靠性。铣削参数的变化也会影响工件的表面质量,为了准确合理的评估与分析铣削参数对工件表面质量的影响,采用表面粗糙度分析仪测量工件表面,并对影响参数建模与分析。为了探索铣削参数对数控机床能量效率、切削比能和工件表面质量影响,开展了数控铣床单工步干式、顺铣工艺的铣削Cr12MoV模具钢的单因素实验和交互作用的正交试实验。分别探索改变工艺参数后机床能量效率、工件表面质量变化规律。分析结果表明:铣削参数中的任一参数增大均会提高机床能耗消耗,主轴转速相对影响程度最大,为降低机床能耗损耗,应尽量避免机床主传动系统空载运转。从机床节能角度考虑,优先选取较大的每齿进给量和背吃刀量,然后选取较小的主轴转速和侧吃刀量均有利于降低机床切削比能:从机床能量效率角度考虑,任一参数增大均会提升机床能量效率,但在选取铣削参数时优先选择较大的侧吃刀量和每齿进给量,然后选取适宜的主轴转速和背吃刀量:从表面质量考虑优先选取较小的每齿进给量和背吃刀量,然后适宜的主轴转速与侧吃刀量。同时,需要兼顾铣削参数间交互作用对表面质量的影响研究与分析。综合考虑数控机床加工过程中的粗/半精加工工艺,首先以切削比能、能量效率和表面粗糙度为目标,建立了面向绿色制造的数控铣床铣削参数的优化数学模型。然后基于铣削参数为优化变量,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)运用MATLAB语言编程对优化模型进行求解。最后采用验证实验检测优化模型的可靠性。优化结果表明:若加工状态为粗加工时,优化参数同经验参数结果对比切削比能SEC降低了 47.6%。能量效率η提高了 46.7%;若加工状态为半精加工时,优化参数同经验参数结果对比平均粗糙度Ra降低了203.9%。数控铣削C12MoV的参数优化采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)的多目标遗传算法,可以有效地优化模具钢加工过程中的参数,为实现绿色制造的数控加工工艺参数设计与应用提供借鉴。

Abstract

mu qian ,wo guo zhuang bei zhi zao ye zai guo min jing ji he she hui fa zhan zhong qi chong yao zhi zhu chan ye ,ji chuang zuo wei zhuang bei zhi zao ye de ji chu chan yuan ,kuo yong fan wei an fan 、neng liang xiao hao ju da 。sui huan jing he neng yuan wen ti de ri yi tu chu ,quan qiu zhi zao ye pu bian cun zai neng hao gao 、neng liang xiao lv di 、zi yuan cai liao li yong lv di he huan jing bao hu ren shi bu qing deng wen ti bei shou quan qiu zhi zao ye zhu mu 。ji yu shu kong ji chuang jia gong guo cheng zhong zong neng hao xiao hao guo gao 、neng liang xiao lv jiao di de te xing ,fen bie dui shu kong ji chuang ge shi duan neng hao xiao hao qing kuang jin hang fen xi ,tan xun shu kong ji chuang jie neng you hua fang fa shi xian shu kong ji chuang de lu se zhi zao 。ji chuang neng hao fen xi shi ji chuang sheng chan guo cheng zhong shi hang jie neng shi yong de ji chu ,yin ci ,ben wen shou xian gen ju shu kong ji chuang ge zi ji tong zu cheng bu fen de neng hao xiao hao te xing ji jia gong guo cheng de guan lian xing ,jian li le jia gong guo cheng de ge zi ji tong neng hao han shu mo xing 。ran hou dui ji chuang de neng hao xiao hao ying xiang cheng du he yuan yin jin hang le zhi guan fen xi yu fang cha fen xi 。zui hou gen ju xi xiao can shu dui ji chuang de qie xiao bi neng he neng liang xiao lv de ying xiang qu shi jin hang le yan jiu 。ji yu shu kong xi chuang kai zhan shi yan ,cai yong shu kong ji chuang gong lv jian ce ji tong shi shi cai ji he jian ce ji chuang de shi ke neng hao bian hua ,tong guo fen xi shi yan de gong hao shu ju ,chu bu yan zheng le neng hao mo xing de ge li xing he ke kao xing 。xi xiao can shu de bian hua ye hui ying xiang gong jian de biao mian zhi liang ,wei le zhun que ge li de ping gu yu fen xi xi xiao can shu dui gong jian biao mian zhi liang de ying xiang ,cai yong biao mian cu cao du fen xi yi ce liang gong jian biao mian ,bing dui ying xiang can shu jian mo yu fen xi 。wei le tan suo xi xiao can shu dui shu kong ji chuang neng liang xiao lv 、qie xiao bi neng he gong jian biao mian zhi liang ying xiang ,kai zhan le shu kong xi chuang chan gong bu gan shi 、shun xi gong yi de xi xiao Cr12MoVmo ju gang de chan yin su shi yan he jiao hu zuo yong de zheng jiao shi shi yan 。fen bie tan suo gai bian gong yi can shu hou ji chuang neng liang xiao lv 、gong jian biao mian zhi liang bian hua gui lv 。fen xi jie guo biao ming :xi xiao can shu zhong de ren yi can shu zeng da jun hui di gao ji chuang neng hao xiao hao ,zhu zhou zhuai su xiang dui ying xiang cheng du zui da ,wei jiang di ji chuang neng hao sun hao ,ying jin liang bi mian ji chuang zhu chuan dong ji tong kong zai yun zhuai 。cong ji chuang jie neng jiao du kao lv ,you xian shua qu jiao da de mei chi jin gei liang he bei chi dao liang ,ran hou shua qu jiao xiao de zhu zhou zhuai su he ce chi dao liang jun you li yu jiang di ji chuang qie xiao bi neng :cong ji chuang neng liang xiao lv jiao du kao lv ,ren yi can shu zeng da jun hui di sheng ji chuang neng liang xiao lv ,dan zai shua qu xi xiao can shu shi you xian shua ze jiao da de ce chi dao liang he mei chi jin gei liang ,ran hou shua qu kuo yi de zhu zhou zhuai su he bei chi dao liang :cong biao mian zhi liang kao lv you xian shua qu jiao xiao de mei chi jin gei liang he bei chi dao liang ,ran hou kuo yi de zhu zhou zhuai su yu ce chi dao liang 。tong shi ,xu yao jian gu xi xiao can shu jian jiao hu zuo yong dui biao mian zhi liang de ying xiang yan jiu yu fen xi 。zeng ge kao lv shu kong ji chuang jia gong guo cheng zhong de cu /ban jing jia gong gong yi ,shou xian yi qie xiao bi neng 、neng liang xiao lv he biao mian cu cao du wei mu biao ,jian li le mian xiang lu se zhi zao de shu kong xi chuang xi xiao can shu de you hua shu xue mo xing 。ran hou ji yu xi xiao can shu wei you hua bian liang ,cai yong dai jing ying ce lve de kuai su fei zhi pei pai xu wei chuan suan fa (NSGA-II)yun yong MATLAByu yan bian cheng dui you hua mo xing jin hang qiu jie 。zui hou cai yong yan zheng shi yan jian ce you hua mo xing de ke kao xing 。you hua jie guo biao ming :re jia gong zhuang tai wei cu jia gong shi ,you hua can shu tong jing yan can shu jie guo dui bi qie xiao bi neng SECjiang di le 47.6%。neng liang xiao lv ηdi gao le 46.7%;re jia gong zhuang tai wei ban jing jia gong shi ,you hua can shu tong jing yan can shu jie guo dui bi ping jun cu cao du Rajiang di le 203.9%。shu kong xi xiao C12MoVde can shu you hua cai yong kuai su fei zhi pei pai xu wei chuan suan fa (NSGA-II)de duo mu biao wei chuan suan fa ,ke yi you xiao de you hua mo ju gang jia gong guo cheng zhong de can shu ,wei shi xian lu se zhi zao de shu kong jia gong gong yi can shu she ji yu ying yong di gong jie jian 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自延边大学的王德超,发表于刊物延边大学2019-07-16论文,是一篇关于绿色制造论文,铣削参数优化论文,能耗论文,表面质量论文,非支配排序遗传算法论文,延边大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自延边大学2019-07-16论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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