本文關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床典型加工過程仿真及能耗優(yōu)化方法研究

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【摘要】：能源枯竭的趨勢(shì)日趨嚴(yán)重,可持續(xù)發(fā)展成為人類面臨的重大難題。作為機(jī)床生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國,機(jī)床在我國的制造行業(yè)中扮演著重要的角色,然而機(jī)床的能耗利用率普遍偏低,過多的能量消耗增加了我國的能源負(fù)擔(dān)。歐美等國出臺(tái)的各種能源法案嚴(yán)重限制了我國機(jī)床的出口,成為我國機(jī)床貿(mào)易的綠色屏障。分析機(jī)床的能耗特性,優(yōu)化機(jī)床加工參數(shù)可以有效地減小這些問題帶來的負(fù)面影響。本論文將機(jī)床能耗分為主軸系統(tǒng)能耗、進(jìn)給系統(tǒng)能耗、換刀系統(tǒng)能耗、切削液系統(tǒng)能耗、輔助系統(tǒng)能耗、控制系統(tǒng)能耗和其他系統(tǒng)能耗,并對(duì)機(jī)床各加工階段能耗進(jìn)行了分析。根據(jù)機(jī)床實(shí)際加工的功率曲線以及現(xiàn)有的機(jī)床能耗模型的優(yōu)點(diǎn)和不足,建立了數(shù)控機(jī)床在加工過程中切削以及空切削的能耗模型。為了獲取機(jī)床的功率和能耗信息,在Lab VIEW環(huán)境下編制了CW240功率計(jì)的數(shù)據(jù)采集程序,為數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)提供了能耗采集條件。鑒于目前所建立的機(jī)床能耗模型通用性較差的問題,本文分別建立了數(shù)控鉆削、數(shù)控銑削、數(shù)控車削和數(shù)控磨削切削階段的能耗模型,并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。以Haas VF2數(shù)控加工中心為例,建立了切削液系統(tǒng)、換刀系統(tǒng)、機(jī)床快速進(jìn)給以及主軸空轉(zhuǎn)的能耗模型。根據(jù)所建立的能耗模型,分別對(duì)四種數(shù)控加工方式進(jìn)行了加工過程的仿真,包括加工路徑的仿真和加工能耗的仿真,并以實(shí)際的加工實(shí)驗(yàn)對(duì)仿真能耗的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)目前能耗仿真加工特征少的特點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了一個(gè)具有多種加工特征典型零件,并對(duì)其加工過程進(jìn)行仿真與能耗驗(yàn)證。針對(duì)數(shù)控加工過程中的時(shí)間最小以及加工能耗最小兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo),以銑削加工為例,通過遺傳算法對(duì)其進(jìn)行了賦權(quán)值優(yōu)化以及帕累托優(yōu)化。建立了考慮刀具耐用度的加工時(shí)間模型,通過歸一化處理將能耗和時(shí)間雙目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題。最后,給出了賦權(quán)值優(yōu)化和帕累托優(yōu)化的結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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1 施金良;劉飛;許弟建;謝東;;變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的功率平衡方程[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年03期

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1 邵志香;面向自由曲面數(shù)控加工的適應(yīng)性實(shí)時(shí)仿真關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（沈陽計(jì)算技術(shù)研究所）;2012年

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本文編號(hào)：1145749