机械加工系统能耗建模与工艺优化

发布时间：2020-05-22 17:51

【摘要】：制造业极大的促进了我国经济的发展,给经济创造价值的同时,也伴随着高能耗、高排放和高污染的问题。针对我国机械制造业高能耗及低能量利用效率的特点,分析机械加工过程中系统能耗的组成部分,建立较为全面的机械加工系统的能耗模型。因为,工艺优化与系统能量效率有必然联系。基于此,本文从工艺参数和工艺路线两个层面对系统能效进行优化,从而探讨切削参数和工艺路线与能效间的关系。首先,从工艺参数层面上,通过田口法设计正交试验,选取刀尖圆弧半径、进给速度、切削深度、切削速度四个切削参数为优化变量。利用数控车床切削SiCp/Al复合材料得到的实验数据,采用Minitab计算每组试验数据的能量利用率和比能的信噪比,并利用田口法和方差分析法研究切削参数对数控车床能量效率的影响显著性大小,得出最佳切削参数组合。最后,从机械加工系统工艺路线层面分析系统能量效率问题,研究工艺路线优化与系统能量效率的变化规律。以工艺路线为优化对象,以机械加工系统能量效率与完工时间为优化目标,并采用遗传算法NSGA-Ⅱ进行多目标优化,得到最佳的工艺路线和对应的能量效率和完工时间。
【图文】：

论文章节的组织结构图

与工件加工直接相关的机床运行所产生的能量消耗，即直接能耗；而且还应包括物料能耗（刀具、夹具、切削液、压缩空气、切屑处理等）和辅助过程能耗两部分，这两部分能耗统称为间接能耗。机械加工系统的能量消耗框架，如图2-1显示。图 2-1 机械加工系统的能量消耗框架加工过程中间接能耗与工艺参数、工艺路线选择有很大关联，所以在论文的后续研究将主要从工艺优化的方面，去研究系统的能量效率。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH16

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本文编号：2676368