集成设计参数和制造参数的工件机加工能耗建模及优化研究.pdf

中文摘要 摘 要 制造业作为国民经济的支柱产业的同时也消耗了大量的能源。从机加工工件 的角度出发，减少其机加工过程的能耗，是实现制造业可持续发展的重要途径。 工件机加工过程的能耗本质上是受设计参数和制造参数共同影响的，而目前工件 机加工能耗的研究集中在分析特定设计参数及制造参数对工件机加工能耗的影响， 缺少设计参数及制造参数协同作用下的工件机加工能耗特性研究。为此，本文针 对工件机加工过程能耗受多参数影响的特性，提出了一种集成设计参数及制造参 数的工件机加工能耗预测及优化。主要工作如下： 首先，针对工件机加工过程多能耗组成的特点，从时间维和空间维的角度对 工件机加工过程能耗特性进行了分析，在此基础之上对影响工件机加工能耗的设 计参数及制造参数进行了分析，并构建了工件设计参数及制造参数指标体系。 其次，在上述基础上，提出了一种集成设计参数及制造参数的工件机加工能 耗预测方法。首先在分析车削特征的形状特点基础上，构建了车削特征的特征识 别规则，提取工件的设计参数，以及生成了包括工件各特征加工工序刀具路径在 内的工件制造参数。工件的设计参数以工件特征字典的形式存储，工件制造参数 以token 集的形式集成。进一步，采用HOONet 模型构建了工件机加工过程动态能 耗模型，通过token 集驱动HOONet 模型对工件机加工过程能耗预测。 其次对工件机加工过程能耗受工件特征工序执行顺序和走刀策略协同影响的 特性进行分析，提出了一种集成工件特征工序执行顺序和走刀策略的工件机加工 能耗优化方法，以特征工序执行顺序及走刀策略为优化变量，建立工件机加工能 耗优化模型，并通过遗传算法对优化模型进行求解。 关键词：工件机加工过程；设计参数；能耗预测；制造参数；能耗优化 I 英文摘要 Abstract Manufacturing industry is the pillar industry of the national economy, meanwhile it consumes a lot of energy. From the perspective of machined part, reducing the energy consumption of the machining process is an important practical way to achieve sustainable development of the manufacturing industry. Considering that the energy consumption of the part machining process is essentially affected by the design parameters and manufacturing parameters, currently, most research foucuses on the influence of specific part design or manufacturing parameters on part machining energy onsumption, however, less research considering the influence of design parameters and manufacturing parameters on part machining energy simultaneously. So a method for predicting and optimization the machining energy consumption of the part with integrated design par