基于FAHP在研制环境友好钛合金切削液中的优化建模及应用

摘要

随着全球石油储量的日益减少和机械、航天、石油化工等工业技术装备的飞速发展，以及人类环保要求的不断提高，发展环境友好切削液已成为全球性的共识，以矿物油为主流的润滑时代必将慢慢远去，环境友好切削液终将取代危害环境的矿物基切削液。随着金属切削工艺和切削技术的不断创新，促使切削液的质量不断升级换代，各国对环境友好切削液的需求与日俱增。针对钛合金的切削加工，以矿物油为基础油的切削液已难以满足要求，加之可生物降解、节能环保等社会发展的必然要求，可见发展环境友好钛合金切削液是十分有必要的。
　　 本文针对环境友好钛合金切削液的基础油、添加剂、生物降解性、生态毒性、经济性等相互关联、相互制约，众多因素构成的复杂系统，且往往缺少定量数据。过去采取的办法常常是凭经验和消耗大量人力、物力和财力的实验，这种多靠主观判断和受模糊因数的影响，难免缺乏应有的合理性和科学性，因而往往不能兼顾研制液的最佳性能和最优设计。基于这种情况下，本文针对研制环境友好钛合金切削液遇到的问题，进行了较为深入的研究。通过采用全局优化的思想，构建了环境友好钛合金切削液从选型、基础油的优选、添加剂的优选到配方的确定整个设计流程，完成了切削液选型模型、基础油优选模型、添加剂优选模型、配方方案优选模型的建立工作，并分别运用模糊层次分析法(FAHP)作了优选。通过在系统总结现有适合于环境友好切削液基础油和添加剂的基础上，根据钛合金的切削加工性能要求，应用均匀设计，采用优选模型，辅之以必要的经验判断，运用模糊层次分析法(FAHP)确定了研制液的最佳配方。采用Excel和MATLAB软件相结合解决了模糊层次分析法(FAHP)带来的计算复杂性问题。
　　 基于模糊层次分析法(FAHP)研制的环境友好钛合金切削液，通过各项性能评价其性能较好，不仅能满足钛合金切削加工的苛刻要求，而且也能满足环保要求。本研究工作对加快我国机械工程、摩擦学科的发展，促进环境友好切削液的研发以及节能环保等都有着十分重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 钛及钛合金的性能

1.2 钛及钛合金的切削加工性能

1.3 金属切削过程与控制

1.3.1 切屑的形成、变形区的划分及切屑的类型

113.2 切削力、切削热和切削温度

1.3.3 金属切削加工液的选用

1.4 金属切削液

1.4.1 金属切削液及性能特点

1.4.2 金属切削液的作用

1.4.3 切削液的主要理化指标

1.5 课题来源及研究背景和意义

1.5.1 课题来源

1.5.2 研究背景和意义

1.6 环境友好切削液的研究现状

1.6.1 国内外对环境友好切削液的研究现状

1.6.2 国内外基于FAHP在环境友好切削液中的研究现状

1.7 研究的目标和内容

1.7.1 研究的目标

1.7.2 研究的内容

1.8 研究的方法及技术路线

1.8.1 模糊层次分析法

1.8.2 层次结构模型的建立

1.8.3 模糊一致判断矩阵的构造

1.8.4 层次单排序

1.8.5 层次总排序

1.8.6 软件辅助优化设计

1.8.7 均匀设计辅助优化设计

1.8.8 研究的技术路线

第二章 采用FAHP确定钛合金切削液选型

2.1 引言

2.2 金属加工液的分类及特点

2.3 建立切削液选型的层次结构模型

2.4 确定切削液选型的模糊判断矩阵

2.5 构造切削液选型的模糊一致矩阵

2.6 切削液选型的层次单排序

2.7 切削液选型的层次总排序

2.8 本章小结

第三章 采用FAHP优选钛合金切削液基础油

3.1 引言

3.2 切削液基础油的分类

3.3 切削液基础油的发展趋势及展望

3.4 环境友好切削液基础油

3.4.1 植物油基础油

3.4.2 合成酯

3.4.3 聚α-烯烃(PAO)

3.4.4 其他环境友好基础油

3.5 钛合金切削液基础油的优选

3.5.1 建立基础油的层次结构模型

3.5.2 确定基础油的模糊判断矩阵

3.5.3 构造基础油的模糊一致矩阵

3.5.4 基础油的层次单排序

3.5.5 基础油的层次总排序

3.6 本章小结

第四章 采用FAHP优选钛合金切削液添加剂

4.1 引言

4.2 切削液添加剂的分类

4.3 国内外添加剂的发展现状及趋势

4.4 环境友好切削液添加剂

4.5 钛合金切削液添加剂的优选

4.6 本章小结

第五章 采用FAHP确定钛合金切削液配方

5.1 引言

5.2 基于均匀设计的钛合金切削液配方设计

5.3 建立配方方案的层次结构模型

5.4 确定配方方案的模糊判断矩阵

5.5 构造配方方案的模糊一致矩阵

5.6 切削液配方方案的层次单排序

5.7 切削液配方方案的层次总排序

5.8 切削液复合配方的确定

5.9 本章小结

第六章 研制液的性能评价

6.1 引言

6.2 切削液的性能评价

6.2.1 氧化安定性的评价

6.2.2 承载能力的评价

6.2.3 防锈性能的评价

6.2.4 pH值的测定

6.2.5 生态毒性的评价

6.2.6 生物降解性的评价

6.3 研制液的各项指标评价结果

6.4 工程应用

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 本文结论

7.2 工作展望

参考文献

致谢

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