隨著能源問題的日益突出,節(jié)能減排引起了全世界越來越多學(xué)者的關(guān)注。制造業(yè)每年耗能巨大,是節(jié)能減排的重點(diǎn)對象。機(jī)械加工是完成產(chǎn)品零件制造的重要途徑,因此,為待加工零件制定合理的數(shù)控加工方案是實(shí)現(xiàn)高效低耗加工的有效方法。建立機(jī)床加工過程能耗模型是實(shí)現(xiàn)面向節(jié)能的零件工藝規(guī)劃的基礎(chǔ)和前提,現(xiàn)有能耗模型主要用于揭示加工時(shí)的能耗規(guī)律,較少從待加工工件的角度建立模型。因此,本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,建立三軸銑床空載能耗模型。分析數(shù)控機(jī)床切削加工過程的能耗特性,分別建立機(jī)床待機(jī)及輔助狀態(tài)下各能耗部件的理論功率模型,在此基礎(chǔ)上,揭示了影響三軸數(shù)控銑床空載能耗的因素。為獲取數(shù)控機(jī)床能耗數(shù)據(jù),搭建數(shù)控機(jī)床能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái),采用機(jī)理與經(jīng)驗(yàn)分析并用的方法建立加工參數(shù)與數(shù)控機(jī)床能耗之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。建立數(shù)控機(jī)床主軸空載狀態(tài)功率模型和進(jìn)給軸空載功率模型,簡化理論模型,提出主軸功率與主軸轉(zhuǎn)速間存在分段的線性關(guān)系、進(jìn)給軸功率與進(jìn)給軸的速度間存在非線性關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),在每個(gè)轉(zhuǎn)速分段區(qū)間內(nèi),主軸功率隨轉(zhuǎn)速增加呈增長趨勢,且基本服從線性關(guān)系,進(jìn)給軸功率與進(jìn)給速度呈非線性函數(shù)關(guān)系。其次,建立考慮刀具刃口形狀的數(shù)控機(jī)床銑削過程切...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 數(shù)控機(jī)床加工過程能耗建模及優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.1 數(shù)控機(jī)床能耗建模研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于加工特征的切削能耗建模研究現(xiàn)狀
        1.2.3 面向節(jié)能的切削參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
    1.3 課題來源和本文的研究內(nèi)容與論文框架
第2章 三軸銑床空載能耗建模及分析
    2.1 三軸銑床主要能耗部件
    2.2 數(shù)控機(jī)床待機(jī)與輔助狀態(tài)功率建模
        2.2.1 數(shù)控機(jī)床待機(jī)狀態(tài)功率模型
        2.2.2 數(shù)控機(jī)床輔助狀態(tài)功率模型
    2.3 數(shù)控機(jī)床主軸與進(jìn)給軸空載狀態(tài)功率模型
        2.3.1 數(shù)控機(jī)床主軸空載功率建模
        2.3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸空載功率建模
    2.4 機(jī)床能耗測試原理及裝置
    2.5 實(shí)驗(yàn)案例
        2.5.1 待機(jī)與輔助功率模型驗(yàn)證
        2.5.2 主軸空載功率模型驗(yàn)證
        2.5.3 進(jìn)給軸空載功率模型驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 銑削過程切削能耗建模及分析
    3.1 切削能耗建模
        3.1.1 切削功率模型
        3.1.2 加工時(shí)間模型
    3.2 切削能耗模型有效性驗(yàn)證
    3.3 切削參數(shù)對切削能耗影響分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 典型加工特征的切削能耗模型
    4.1 加工單元的切削能耗建模
        4.1.1 直線加工單元
        4.1.2 曲線加工單元
        4.1.3 切入切出加工單元
        4.1.4 孔加工單元
    4.2 加工特征的切削能耗建模
        4.2.1 邊加工特征
        4.2.2 臺(tái)階加工特征
        4.2.3 槽加工特征
        4.2.4 平面加工特征
        4.2.5 型腔加工特征
        4.2.6 孔加工特征
    4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
第5章 面向高效節(jié)能的多目標(biāo)工藝參數(shù)優(yōu)化
    5.1 面向高效節(jié)能的數(shù)控工藝參數(shù)優(yōu)化模型
        5.1.1 優(yōu)化變量
        5.1.2 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)
        5.1.3 約束條件
        5.1.4 優(yōu)化模型求解算法流程
    5.2 加工過程能耗預(yù)測及優(yōu)化界面設(shè)計(jì)
        5.2.1 總體框架
        5.2.2 界面設(shè)計(jì)
    5.3 零件加工能耗優(yōu)化案例
        5.3.1 案例銑削過程時(shí)間函數(shù)
        5.3.2 案例銑削過程能耗函數(shù)
        5.3.3 案例銑削過程表面粗糙度函數(shù)
        5.3.4 案例約束條件
        5.3.5 案例求解結(jié)果與討論分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號(hào)：3833362