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面向绿色高效制造的铣削工艺参数多目标优化

2017-10-17邓朝晖符亚辉万林林

中国机械工程 2017年19期
关键词:效率工艺优化

邓朝晖 符亚辉 万林林 张 华

1.湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭,411201 2.湖南科技大学智能制造研究院,湘潭,411201

面向绿色高效制造的铣削工艺参数多目标优化

邓朝晖1,2符亚辉1,2万林林1,2张 华1,2

1.湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭,411201 2.湖南科技大学智能制造研究院,湘潭,411201

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。

绿色高效;能量效率;碳排放;灰色关联;响应曲面法;量子遗传算法

Abstract:In order to realize CNC machine green high-performance manufacturing, a multi-objective optimization model with the highest energy efficiency, the lowest carbon emissions and the highest material removal rate was established by considering the actual constraint conditions of tool life and surface quality. The face centered composite experiment was designed to obtain experimental data and the signal to noise ratio methods were used to convert the different requirements of the optimization objectives into the same signal to noise ratio, the grey correlation analysis method based on combined weights was used to transform the multi-objective optimization into a single objective optimization problem. The second order relation model of the relational degree and processing parameters was established based on response surface method, the optimization model was solved by quantum genetic algorithm. The effectiveness of the proposed method was verified by experiments.

Keywords:green high-performance; energy efficiency; carbon emission;grey correlation; response surface method; quantum genetic algorithm

0 引言

在数控加工过程中,合理地选择切削用量对所加工产品的产品质量、生产效率、生产成本等有着非常重要的意义。随着能源价格的飙升、环境的日益恶化和相关法律法规的不断完善,企业对节能减排工作越来越重视。考虑加工过程中能耗、能源利用效率和碳排放问题,对工艺参数进行优化选择,是绿色制造背景下一个迫切需要解决的基础科学问题。……

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