基于GABP和改进NSGA-Ⅱ的高速干切滚齿工艺参数多目标优化决策#br#

针对高速干切滚齿过程中的工艺参数优化决策问题,提出一种基于加工工艺样本预测和多目标遗传优化算法的工艺参数优化决策方法。基于实际加工工艺样本集,以改进的多目标遗传算法（improved NSGA-Ⅱ）为主体模型,以最大刀具寿命、最小加工能耗为优化目标,以加工质量、加工时间为约束条件,利用遗传反向传播算法（GABP）神经网络建立关于加工优化目标的预测模型,将其作为多目标优化模型的适应度函数;通过DBSCAN算法获取待优化滚齿工艺问题的相似样本集,建立多目标优化问题输入区间;构建面向待优化滚齿工艺问题的多目标优化模型,迭代搜索最优工艺参数集。     

行星齿轮高速干式滚切工艺参数优化设计

齿轮的高速干式滚切加工工艺参数与常规滚切加工有显著差异,为获取行星齿轮干式滚切加工最优工艺参数组合,提出其工艺参数优化方法。以滚刀转速、机床X轴进给速度和Z轴进给量等参数作为优化变量,选取滚切能耗和时间为优化目标,分析了滚刀转速等优化变量对滚切能耗和时间的影响,建立了协调考虑滚切能耗和时间的多目标优化模型,并建立优化模型的约束条件。应用遗传算法对建立的多元非线性多目标优化模型进行最优解搜索,获取最优工艺参数组合。优化实例和加工实验验证了优化模型和模型求解算法的有效性。     

基于GABP和改进NSGA-Ⅱ的高速干切滚齿工艺参数多目标优化决策

针对高速干切滚齿过程中的工艺参数优化决策问题,提出一种基于加工工艺样本预测和多目标遗传优化算法的工艺参数优化决策方法。基于实际加工工艺样本集,以改进的多目标遗传算法(improved NSGA-Ⅱ)为主体模型,以最大刀具寿命、最小加工能耗为优化目标,以加工质量、加工时间为约束条件,利用遗传-反向传播算法(GABP)神经网络建立关于加工优化目标的预测模型,将其作为多目标优化模型的适应度函数;通过DBSCAN算法获取待优化滚齿工艺问题的相似样本集,建立多目标优化问题输入区间;构建面向待优化滚齿工艺问题的多目标优化模型,迭代搜索最优工艺参数集。     

考虑刀具磨损的数控车削批量加工工艺参数节能优化方法

在数控车削批量加工过程中,刀具磨损的加剧会导致能量消耗显著增大.针对现有节能优化研究忽略了刀具磨损状态和工艺参数对能耗的协同影响的问题,提出一种考虑刀具磨损的数控车削批量加工工艺参数节能优化方法.首先,分析刀具磨损和工艺参数对数控车削批量加工能耗协同影响机理;基于此,以批量加工总能耗最低和完工时间最小为目标,以不同刀具磨损状态下的工艺参数为优化变量,建立了考虑刀具磨损的数控车削批量加工工艺参数节能优化模型,并采用多目标模拟退火算法进行优化求解.与经验方案相比,通过算法优化得到的加工方案总能耗降低14.9％,总时间降低9.8％,验证了该方法的有效性和实用性.     

滚齿加工过程碳排放定量计算模型及其优化方法

针对滚齿加工过程中的碳排放定量计算问题,提出了一种滚齿加工过程碳排放定量计算模型及其优化方法。对滚齿加工过程中的物料、能源消耗和碳排放特性进行定量分析,以零件和零件加工时间为单位对各类碳排放量进行分摊,完成批量生产中对单个齿轮碳排放的定量计算;建立以完工时间和加工质量等为约束,以滚齿加工的主轴转速和进给量为优化变量,以碳排放量和加工成本为优化目标的多目标优化模型;采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)进行优化求解,旨在碳排放量得到较大改善的同时可以降低加工成本,通过仿真计算验证了定量计算模型及优化方法的可行性。     

面向高效低碳的数控加工参数多目标优化模型

数控加工是目前机械制造系统广泛采用的一种加工方法,为实现数控加工的低碳化,研究数控车削加工的高效低碳切削参数优化问题。建立切削加工过程时间目标函数和包含电能碳排放、刀具碳排放、切削液碳排放的碳排放目标函数。然后,考虑加工过程中机床设备性能和加工质量的实际约束条件,建立以数控加工的切削速度和进给量为优化变量,以最小加工时间(高效)和最低碳排放(低碳)为优化目标的多目标优化模型。引入权重系数将其转化单目标优化模型,并应用复合形法对优化模型进行优化求解。通过某具体实例验证了所建模型的有效性,并对优化结果和优化变量的灵敏度进行了分析。     

高速干切滚齿工艺参数的多目标优化与决策方法

为降低高速干切滚齿加工能耗、提高滚齿加工质量,提出一种基于改进多目标灰狼优化（MOGWO）算法和逼近理想解排序法（TOPSIS）的高速干切滚齿工艺参数多目标优化与决策方法。分析了滚齿工艺参数,将切削参数和滚刀参数作为优化变量,构建了面向最小加工能耗和最优加工质量的多目标优化模型,采用改进MOGWO算法对所建的模型进行迭代寻优,利用TOPSIS对优化的工艺参数解进行多属性决策。实验结果验证了所提方法的有效性。      

面向低能耗少切削液的多目标加工参数优化

数控加工是一种广泛采用的机械制造加工方法,为实现数控加工的高能效,从数控铣削加工的低能耗少切削液两个方面对切削参数进行优化,建立切削加工过程能量消耗目标函数和切削液消耗目标函数。考虑加工过程中数控机床设备性能和加工质量的实际约束条件,建立以数控加工的切削速度和进给量以及切削液流速为优化变量,以最低加工能耗和最少切削液消耗为目标的多目标优化模型,并应用非支配排序遗传算法-II对优化模型进行优化求解。最后,通过某具体实例验证了所建模型的有效性。     

基于粒子群算法的滚齿切削参数优化研究

为了在滚齿加工过程中,能够实现滚齿切削参数优化,提高生产效率,本研究提出了一种基于粒子群算法的滚齿切削参数优化研究方法。该研究综合考虑了生产效率、加工成本等重要因素,引入了生产效率和加工成本等目标函数,建立了滚齿切削参数的多目标优化模型,并引入了协调系数,使其多目标优化模型转化为单目标优化模型。通过案例分析,优化得到的加工工艺参数与经验加工参数相比,其生产效率提高了2.44倍,工艺加工成本降低了56.7%。而在较大程度上为车间或企业的滚齿加工提高了生产效率,降低了成本。因此,该研究对于车间或企业的滚齿加工参数的确定与选择起着重要的参考作用。     

面向能量效率的数控铣削加工参数多目标优化模型

切削参数是数控加工工艺中的重要组成,切削参数的合理选择能够显著影响到机床能量效率。为提高机床能量效率,分析数控铣削加工的能耗构成特性和加工时段能耗特性,建立数控铣削加工能耗模型,并通过非线性回归拟合获取能耗模型的相关系数,建立了以最高能量效率和最小加工时间为目标的多目标优化模型,采用连续禁忌算法对模型进行优化求解。通过算法优化结果与试验结果进行对比分析,验证了能效模型的有效性。     

面向能耗的多刀具孔加工刀具直径及工艺参数集成优化模型

刀具直径和工艺参数对机床加工能耗影响显著。与单独优化刀具直径或单独优化工艺参数相比,开展刀具直径及工艺参数集成优化能进一步降低机床加工能耗。为实现面向低能耗的多刀具孔加工过程中刀具直径及工艺参数集成优化,首先,系统地分析了多刀具孔加工过程的加工时间和加工能耗;然后,建立以刀具直径和工艺参数为优化变量,以最小加工能耗和加工时间为优化目标的多刀具孔加工多目标集成优化模型,并采用粒子群算法对模型进行优化求解;最后,基于实际案例分析了刀具直径及工艺参数集成优化的必要性,并通过对比分析,验证了该模型的有效性和实用性。     

[绿色制造工艺和系统]面向节能高效需求的数控加工系统多目标优化模型

针对数控加工系统复杂的多源动态能耗特性,提出了一种基于单元工作状态的能耗建模与优化方法。首先,对数控加工系统能耗单元及其工作状态的能耗特性进行分析,建立了时变能耗单元和非时变能耗单元的工作状态能耗模型;其次,构建以切削速度和进给量为变量,以最小系统能耗和最短加工时间为目标的数控加工系统节能高效多目标优化模型,提出一种基于小生境遗传算法的模型求解方法;最后,通过某机床中心架底座加工案例对所提方法和模型进行了验证,并对优化结果、算法性能进行了对比分析,说明了上述模型和方法的有效性。     

基于工件材料去除率的滚齿机床能耗模型

开展了滚齿机床能耗建模与参数分析的研究。基于滚刀和工件的几何参数与空间运动分析，进行未变形切屑的数值计算，求取了滚齿加工过程中材料去除率的数值，建立了滚齿机床能耗预测模型，并通过正交试验进行了验证，平均预测准确率超过95%。基于实验结果与所提出的数值模型，对比分析了进给速度、滚刀转速与切削深度对表征能量利用效率的比能耗的影响，结果表明，所提出的模型可以准确预测滚齿加工过程中的机床能耗。     

基于粒子群算法的滚削齿面综合轮廓误差预测模型与试验研究

在配备有自主研发的数控滚齿系统的精密卧式滚齿机上,运用三因素两水平响应曲面法设计滚削试验,研究齿轮滚削加工刀具转速、轴向进给速度、背吃刀量对齿轮齿面轮廓误差的影响规律。根据试验结果,分析得出齿轮齿廓总偏差、齿轮螺旋线总偏差、齿距累计总偏差的预测模型及各工艺影响因素对齿面轮廓误差的作用显著程度,并以三个预测模型的附加权重值之和达到最小值为目标,建立可以评定多目标误差的齿面综合轮廓误差数学模型,运用粒子群优化算法对齿面综合轮廓误差数学模型进行分析优化,寻找最佳滚齿加工工艺参数。试验表明,采用粒子群优化算法对响应曲面法建立的齿面综合轮廓误差数学模型进行优化可以作为滚削加工前的工艺参数选取方案。     

面向绿色高效制造的数控加工参数优化研究

数控加工是当今机械制造业系统中普遍采取的一种加工方法,为实现数控切削加工中的高效性及减少碳排放,建立以加工过程中最小加工时间和最小碳排放量为目标函数的的多目标的切削参数优化模型,综合考虑实际加工生产中的各种约束条件,实现基于多工步环境下对切削速度和进给量的同步优化。运用粒子群算法与人工鱼群算法融合以改善人工鱼群算法的优化性能,并将其用于对所建模型的优化,通过具体案例验证了改进的人工鱼群算法具有较高的精度和较好的收敛性。     

基于差异演化算法的滚齿工艺参数优化决策

针对齿轮滚齿加工过程中,工艺参数决策低效的问题,提出一种基于差异演化算法的滚齿工艺参数优化决策方法,首先对滚齿工艺参数种群进行表示及编码;其次制定滚齿工艺参数种群优化学习策略;再次创建基于多源信息:加工质量、加工时间及资源消耗的适应度函数;最后进行基于差异演化算法的滚齿工艺参数优化决策。此方法与基于图论和模糊TOPSIS的高速切削工艺参数优化决策方法相比,综合加工效果更优。     

考虑节能条件下的自由曲面加工刀具路径优化研究

在数控加工过程中不同的刀具路径所产生的能耗和加工效率不同，为了降低自由曲面在数控加工过程中的能耗，提高加工效率，从节能和高效率两个方面对刀具路径进行优化。建立以节能和高加工效率为优化目标，以主轴转速、每齿进给量、径向切削深度、轴向切削深度和机床设备性能为约束条件的刀具路径数学模型。分析待加工自由曲面的面曲率和残余高度，对加工步长和行距进行合理计算，以此为依据将待加工曲面离散成点云即为刀触点。为避免遗传算法过早陷入局部最优解，引入模拟退火算法对遗传算法进行改进，使用改进后的混合算法对自由曲面刀具路径进行优化。通过仿真加工和实验加工对比了优化路径与传统路径，结果证明了优化方法的有效性。     

基于田口法和响应面法的数控铣削工艺参数能效优化方法

为研究机床能量效率与工艺参数耦合的复杂机理,提出一种基于田口法和响应面法的数控铣削工艺参数能效优化方法。分析加工过程中的能耗特性,建立了数控铣削加工能量效率函数。基于田口法规划优化实验,并基于响应面法建立工艺参数与比能和加工时间的回归方程,构建了以铣削加工工艺参数为变量、以高能效和高效率为优化目标的多目标优化模型。使用多目标粒子群优化算法对该模型进行求解,并通过实验数据和算法优化结果分析了加工过程中工艺参数与比能及加工时间的关联关系。     

车间生产过程的能量足迹建模与加工参数协同优化

为降低零件加工过程的生产能耗,提出一种面向节能的车间生产过程多装备加工参数协同优化方法。以包含机床与机器人的定制化生产车间为研究对象,建立了考虑刀具退化动态过程的生产车间系统能量足迹模型。考虑刀具寿命、机器人运输平稳性的成本指标函数,建立了多装备系统的加工参数协同多目标优化模型。以加工时间为约束条件,使用蜂群算法获取了最优参数。实验表明,以节能目标为主的优化方案可降低机床加工能耗17.97%,降低机器人运输能耗18.13%。     

基于粒子群算法的加工参数多目标优化技术研究

在数控加工中,为了尽可能提高生产效率和降低生产成本,采用粒子群优化算法对加工参数进行多目标优化。以切削速度、切削宽度和每齿进给量为决策变量,以加工时间和成本为目标函数,并以机床性能、刀具参数、工件质量等为约束条件,建立优化模型。采用罚函数法对约束条件进行处理,将多目标问题转化为单目标优化问题进行求解。为解决粒子群优化算法优化效果受参数影响较大的问题,提出了参数自适应协同粒子群优化算法(WCVPSO),算法参数按照一定规律变化,提高了优化算法的精度和收敛速度。实际加工试验表明,提出的优化方法提高了加工效率,降低了加工成本。