制造业是国民经济的支柱产业之一,然而,随着自然资源的日趋紧缺和环境的日益恶化,资源与环境问题逐渐成为制约制造企业发展的因素。其中作为制造业母机的数控机床,其能耗与排放问题受到越来越多学者的关注。本文针对数控铣削加工过程,开展面向低碳制造的建模与参数优化研究,主要研究内容包括:首先,从数控机床系统的能耗结构入手,分析机床的能耗分布情况,并基于多源能量流建立数控机床系统的功率平衡方程。深入研究铣床的功率损耗和切削功率模型,建立数控铣床系统的输入功率模型。搭建铣削加工能耗实验平台,获取数控铣床系统的输入功率函数,通过与文献模型对比,验证提出的数控铣床系统输入功率模型的简洁性和预测精度。其次,基于数控铣床系统的输入功率模型和铣削加工的不同阶段划分,建立铣削加工过程的能耗、碳排放和单位时间利润率目标函数。结合铣削加工过程的实际约束,提出数控铣削过程面向低碳制造的多目标优化模型。设计一种多目标的非支配排序引力搜索算法求解该模型,获得一个互不支配的Pareto最优铣削参数方案集合,供决策者根据企业实际生产情况自主合理选择。然后,针对更具普遍性的多工步铣削加工过程,建立面向低碳制造的多工步优化模型。对全局目标函数进行解耦分析,将多工步优化问题分解为多道单工步过程分别进行优化。对于每个单工步过程,采用多目标非支配排序引力搜索算法求解Pareto最优解,采用层次分析法进行交互决策,最终获得一组满足企业需求的铣削参数组合。最后,在理论研究的基础上,设计“机械加工车间能效管控系统”的“面向低碳制造的数控铣削参数优化”原型子系统。将数控铣床系统输入功率函数求解、多目标参数优化等功能整合到能效管控系统中,为企业生产提供理论指导。