随着各国环保意识日益增强,低碳制造已成为研究热点。未来制造业需要高效地利用各种能源和资源,以减少制造过程的碳排放,提高企业竞争力。机械加工作为制造业中主要的生产过程,而车削加工约占机械加工的20%～35%,在制造业节能减排中起着举足轻重的作用。本文以低碳制造为研究背景,利用响应面法分析了车削工艺参数对切削比能、加工时间和碳排放目标函数的影响规律,据此建立了车削加工过程高效低碳优化模型,通过非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解得到最优车削工艺参数组合。并建立了车削加工测试试验系统,对所建模型进行了实验验证。本文主要内容如下:(1)基于响应面回归分析法以及Box-Behnken试验设计方案,利用方差分析和误差分析,分析车削工艺参数对车削加工过程中的切削比能、加工时间和碳排放等响应值的影响规律。并对其进行了显著性分析和回归拟合,得出了对各响应值具有显著影响的一次项、二次项和交互项。建立了车削过程中切削比能与车削工艺参数之间的数学回归模型,为车削加工高效低碳优化设计奠定了基础。(2)为解决车削加工过程中效率和碳排放问题,以切削深度、进给量和切削速度为优化变量,以切削比能、加工时间和碳排放为优化目标,引入机床加工过程中的机床功率、切削力、切削参数、工件表面质量和稳定性车削的动态特性等性能约束,建立了切削稳定性下的车削参数高效低碳优化模型。(3)基于切削稳定性约束下高效低碳多目标优化模型的特点,运用非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ寻优求解,获得Pareto最优解集,利用引入碳税的加工成本模型构建效用函数选择最优解。以CAK40100v1机床加工45钢棒料为例,分别得到最小碳排放、最小切削比能、最小加工时间和最小加工成本的工艺参数最优组合,建立车削加工过程测试系统,实验验证所建模型的有效性。