制造业作为一个国家的支柱型产业,与航空航天、军工、食品工程等行业有密切关联,体现着一个国家的综合国力。制造业不仅创造大量的财富,也耗费了大量的能源。绿色制造就是要节约资源。实现绿色制造,需要控制好制造业消耗的能耗,因此需要研究机床加工生产过程消耗的能量。机床切削加工生产过程中的能耗消耗源较多,如何准确快速地预测并降低机床切削加工生产中的能耗,对于实现绿色制造具有重要意义。本文研究了数控铣床能耗系统建模与加工参数优化问题。建立了数控铣床系统能耗模型,将数控铣床系统能耗分为机床空载能耗和金属切削加工能耗两个部分。机床空载能耗模型主要通过机床主轴空载能耗实验获得。建立金属切削加工能耗模型首先需要建立微元铣削力模型,通过铣削力系数识别,建立铣削力系数关于铣削要素的函数关系。然后通过单位量纲之间的转换,得到能耗系数与铣削力系数之间的转换关系,从而建立铣削能耗模型。最后在微元能耗模型的基础之上建立金属切削加工单位体积能耗模型。验证高速铣削45钢能耗模型。以45钢为实验材料,选取主轴转速n、每齿进给量f_z、铣削深度a_p、铣削宽度_ea为实验因素,分别进行单因素和多因素加工实验,测量铣削力和机床功率。通过单因素实验,研究主轴转速对机床空载功率和机床空载进给功率的影响规律,建立机床空载功率模型;识别铣削力系数,研究铣削四要素对铣削力系数的影响规律,研究铣削四要素对单位体积金属切削能耗的影响规律,研究铣削四要素对机床切削单位体积材料能耗影响规律。通过多因素正交实验,建立铣削力系数关于主轴转速n、每齿进给量f_z、铣削深度a_p的函数关系,结合机床空载能耗模型,建立高速铣削45钢能耗模型,分析主轴转速n、每齿进给量f_z、铣削深度a_p、铣削宽度a_e对单位铣削能、单位去除能耗的影响规律,随着铣削四要素参数的增加,单位去除能耗降低。开发高速铣削45钢能耗预测优化软件。研究了高速铣削45钢优化目标函数、优化变量、约束条件等问题。选择高速铣削45钢能耗模型和工件的切削加工时间为优化目标函数,选用遗传算法进行加工参数优化,与单目标优化结果相比,优化后的加工参数在机床能耗和加工时间方面得到合理的值。利用MATLAB软件GUI功能,开发了高速铣削45钢能耗预测优化软件开发。该软件既能优化高速铣削加工45钢的加工参数,达到降低机床加工能耗和提高生产效率的目的,又能预测机床切削加工的能耗,对于优化生产工艺,实现绿色制造具有十分重要意义。