随着能源价格上涨、环境日益恶化,能源和环境问题日益受到人们的关注,提高制造业能效、降低加工碳排放成为可持续发展的必然趋势。数控铣削作为零件生产过程中常用的加工方法,对其加工过程中碳排放建模及优化不仅能够有效提高机械加工的效率,还能降低加工碳排放节约加工成本。本文对数控加工系统碳排放特性进行分析研究,在此基础上建立了碳排放与加工成本约束下数控铣削刀具切削路径及参数优化模型,使用具体实例验证了模型实用性,同时开发了碳排放与加工成本约束下数控铣削刀具切削路径与参数优化的人机界面。具体研究内容如下:首先,从数控加工系统的输入和输出角度出发,确定了其碳排放源评估边界,并分析了其碳排放的特性,将数控加工系统碳排放划分为电能碳排放和辅助碳排放,并建立了相应的碳排放评估模型。其次,在数控加工系统碳排放评估模型的基础上,将数控铣削电能碳排放分为非切削状态电能碳排放、切削状态电能碳排放,并建立了数控铣削电能碳排放模型,结合刀具碳排放和切削液碳排放建立了数控铣削辅助碳排放评估模型,最终建立了数控铣削加工总碳排放评估模型和加工成本模型。同时,建立了三种常用铣削刀具切削路径下的加工时间模型。随后,以碳排放和加工成本最小化为优化目标,以机床主轴转速、每齿进给量和铣削宽度为优化变量,以机床、刀具性能和加工质量等为约束,建立了碳排放与加工成本约束下数控铣削刀具切削路径及参数优化模型。最后,针对所建立的数控铣削碳排放模型,展开实验对其可靠性进行实验研究,并讨论了铣削参数对碳排放的影响。本文采用遗传算法对建立的优化模型进行优化求解,根据具体实例验证了模型的实用性,优化后的最佳刀具切削路径和最优铣削参数组合能有效降低碳排放和加工成本。在此基础上,使用C#语言,开发了碳排放与加工成本约束下数控铣削刀具切削路径及参数优化的人机界面。