带约束的激光切割优化模型：二氧化碳激光切割低碳钢时材料去除率的最大化

摘要： 要充分利用激光切割技术以低成本、高生产率实现优质切割的优势，就需要对激光切割参数进行优化。这意味着需要建立并求解不同的激光切割优化问题。本文建立了低碳钢CO?激光切割的优化模型，将激光切割优化问题明确表述为一个包含五类非线性约束（等式、不等式及范围约束）的单目标优化问题。研究目标是确定激光切割参数值，在最大化材料去除率的同时，兼顾与熔渣形成、切缝宽度、垂直度偏差、表面粗糙度及切断能量相关的实际工艺约束条件。通过开展两种不同分辨率的交叉实验设计，建立了六个数学模型用于优化问题的构建。为求解该问题，采用穷举迭代搜索算法——因其能确保在给定输入变量值的离散空间中找到最优解。通过解决一个针对炉具行业零件切割的激光切割参数优化实际案例，验证了所开发激光切割优化模型的实用价值及所采用优化方法的有效性。