本文關(guān)鍵詞：面向能效的數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法研究及應(yīng)用

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【摘要】：隨著社會的快速發(fā)展,能源危機日漸嚴峻。機械制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè),在創(chuàng)造巨大財富的同時也消耗了大量能源。針對我國機械制造業(yè)高能耗和低能效率的現(xiàn)狀,分析機械加工過程的能耗特性,研究降低機床能耗的重要規(guī)律和提高機床能效的方法是機械制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。本論文在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“機床產(chǎn)品機械加工制造系統(tǒng)能效優(yōu)化提升技術(shù)及應(yīng)用”(編號:2014AA041506)和國家自然科學(xué)基金面上項目“面向廣義能量效率的數(shù)控加工工藝規(guī)劃理論與方法研究”(編號:51475059)的資助下,對面向能效的數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法及支持系統(tǒng)進行了研究,可為我國機械制造企業(yè)的節(jié)能減排以及提高能量高效利用提供理論參考。因此,具有重要的研究意義。首先,分析數(shù)控加工過程的能耗構(gòu)成特性和能耗時段特性,基于分析能耗特性構(gòu)建數(shù)控加工能量效率函數(shù);然后,通過工藝參數(shù)能效提升實驗研究工藝參數(shù)變化對能效的影響規(guī)律。其次,在能耗特性分析的基礎(chǔ)上進行非線性回歸擬合獲取數(shù)控加工能耗模型,并對得到的能效模型可靠性進行了驗證;最后分析了工藝參數(shù)對能效和時間的影響規(guī)律。然后,建立了以比能最小和加工時間最短為優(yōu)化目標(biāo)的工藝參數(shù)優(yōu)化模型;然后基于禁忌算法對所建模型進行了優(yōu)化求解,并以典型數(shù)控車削和數(shù)控銑削加工工藝進了參數(shù)優(yōu)化,對兩種加工工藝下的優(yōu)化結(jié)果以及物料去除率對能效和時間的影響規(guī)律進行了分析。再次,基于提出的面向能效的數(shù)控加工系統(tǒng)工藝參數(shù)優(yōu)化模型與方法,開發(fā)了數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化支持系統(tǒng)。闡述了支持系統(tǒng)的總體框架及工作流程、主要功能模塊。最后,將數(shù)控加工工藝參數(shù)能效優(yōu)化支持系統(tǒng)在機械加工車間進行應(yīng)用實施。對支持系統(tǒng)的車間應(yīng)用實施的環(huán)境及所需配置進行了闡述。以車間典型數(shù)控加工工藝為案例進行了應(yīng)用實施,并對系統(tǒng)車間應(yīng)用實施后的能效提升數(shù)據(jù)進行了對比分析,驗證了系統(tǒng)的實用性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控加工 工藝參數(shù) 能量效率 多目標(biāo)優(yōu)化 支持系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 論文的選題背景及意義9-10
• 1.1.1 論文的選題背景9-10
• 1.1.2 論文的選題意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 數(shù)控加工能效研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文的研究目的意義及項目來源14-15
• 1.3.1 論文的研究目的14
• 1.3.2 論文的研究意義14-15
• 1.3.3 論文項目來源15
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 2 數(shù)控加工過程能耗的特性分析17-27
• 2.1 數(shù)控加工過程能耗特性分析及能效函數(shù)建立17-22
• 2.1.1 數(shù)控加工過程的能耗構(gòu)成特性17-19
• 2.1.2 數(shù)控加工系統(tǒng)的能耗時段特性19-21
• 2.1.3 數(shù)控加工過程能效函數(shù)建立21-22
• 2.2 數(shù)控加工工藝參數(shù)能耗的影響規(guī)律實驗研究22-25
• 2.2.1 各工藝參數(shù)對能耗影響規(guī)律22-23
• 2.2.2 物料去除率對能耗影響規(guī)律23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-27
• 3 基于能耗模型擬合的工藝參數(shù)對能效的影響規(guī)律研究27-47
• 3.1 數(shù)控加工能耗模型的相關(guān)系數(shù)實驗擬合及可靠性驗證27-38
• 3.1.1 實驗設(shè)備及方法27-29
• 3.1.2 空載功率系數(shù)擬合29-33
• 3.1.3 切削功率及附加載荷功率系數(shù)擬合33-36
• 3.1.4 驗證模型的可靠性36-38
• 3.2 工藝參數(shù)對能效和時間的影響規(guī)律分析38-45
• 3.2.1 工藝參數(shù)對能效的影響規(guī)律分析38-41
• 3.2.2 工藝參數(shù)對時間的影響規(guī)律分析41-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 4 面向能效的數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型與方法47-59
• 4.1 建立面向能效的數(shù)控加工多目標(biāo)優(yōu)化模型47-49
• 4.1.1 優(yōu)化變量確定47
• 4.1.2 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)建立47-48
• 4.1.3 約束條件48-49
• 4.2 基于禁忌算法的優(yōu)化模型求解49-53
• 4.2.1 禁忌算法簡介49
• 4.2.2 基于禁忌算法的多目標(biāo)優(yōu)化模型求解49-53
• 4.3 應(yīng)用案例53-58
• 4.3.1 實驗條件53
• 4.3.2 車削工藝參數(shù)優(yōu)化及結(jié)果分析53-55
• 4.3.3 銑削工藝參數(shù)優(yōu)化及結(jié)果分析55-56
• 4.3.4 MRR對能效和時間的影響規(guī)律分析56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 數(shù)控加工工藝參數(shù)能效優(yōu)化支持系統(tǒng)59-69
• 5.1 數(shù)控加工工藝參數(shù)能效優(yōu)化支持系統(tǒng)總體框架及工作流程59-61
• 5.1.1 系統(tǒng)總體框架59-60
• 5.1.2 系統(tǒng)工作流程以及功能模塊60-61
• 5.2 數(shù)控加工工藝參數(shù)能效優(yōu)化支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫以及功能界面61-68
• 5.2.1 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫62-64
• 5.2.2 系統(tǒng)功能界面開發(fā)與實現(xiàn)64-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 6 數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化支持系統(tǒng)車間應(yīng)用實施69-75
• 6.1 系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境及配置69-71
• 6.1.1 系統(tǒng)硬件69-70
• 6.1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)70-71
• 6.2 車間典型加工工藝的工藝參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)用實施71-74
• 6.2.1 應(yīng)用案例71
• 6.2.2 加工工藝信息分析71-72
• 6.2.3 系統(tǒng)車間應(yīng)用實施能效提升數(shù)據(jù)分析72-74
• 6.3 本章小結(jié)74-75
• 7 結(jié)論與展望75-77
• 致謝77-79
• 參考文獻79-83
• 附錄83
• A 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表或錄用的論文83
• B 作者在攻讀碩士學(xué)位期間獲得授權(quán)或申請的發(fā)明專利及軟件著作權(quán)83
• C 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目83
• D 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所獲獎勵83

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