數(shù)控磨削過(guò)程能耗-碳排放模型分析與優(yōu)化研究.pdf

1、低碳制造是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的必由之路,準(zhǔn)確量化制造過(guò)程中的碳排放量是實(shí)現(xiàn)低碳制造的前提條件。磨削是制造加工中應(yīng)用最廣泛的精密加工方法之一,磨床的比重反映了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展水平。但是磨削的比能耗比一般切削大,是能耗效率較低的加工過(guò)程;并且磨削溫度高,需要大量磨削液進(jìn)行冷卻,而磨削液的處理對(duì)環(huán)境影響十分巨大;砂輪的定期修整也是電能與資源的損耗。因此磨削是高耗能、高消耗資源和高排放的過(guò)程。
　　本文利用公理化設(shè)計(jì)定性分析了實(shí)現(xiàn)高效低碳磨

2、削的影響因素,綜合考慮能源(Energy)、資源(Resource)、廢棄物(Waste)與碳排放量(Carbon)之間的關(guān)系,提出了數(shù)控磨削過(guò)程四能耗模型,重點(diǎn)研究了磨削過(guò)程ERWC碳排放量計(jì)算模型的建立及優(yōu)化,并基于該模型提出了高效低碳磨削的加工策略,為數(shù)控加工低碳制造更深入的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　首先詳細(xì)說(shuō)明了課題研究目的和科學(xué)意義,并對(duì)國(guó)內(nèi)外在低碳制造領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了論述。接著對(duì)本課題的主要研究?jī)?nèi)容和論文構(gòu)架進(jìn)行了描述

3、。
　　針對(duì)數(shù)控磨床進(jìn)行了多元能耗分析。在此基礎(chǔ)上,利用經(jīng)驗(yàn)公式及理論公式量化探究了磨削過(guò)程的能耗,提出四能耗模型,將磨削過(guò)程磨床能耗分為材料去除能耗、基本能耗、變頻能耗以及響應(yīng)能耗。給出了這四種能耗與磨削參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式,繼而為能耗對(duì)碳排放的定量分析奠定了基礎(chǔ)。
　　初步建立了以高效低碳磨削為功能需求的公理化模型,繼而對(duì)數(shù)控磨削過(guò)程消耗的資源與產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行了量化分析,根據(jù)實(shí)際磨削過(guò)程,依次研究了砂輪磨損、磨削液

4、消耗、潤(rùn)滑液消耗、磨屑產(chǎn)生與磨削參數(shù)之間的定量關(guān)系,利用碳排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)化為碳排放量,最終建立了磨削過(guò)程ERWC碳排放量計(jì)算模型。與此同時(shí)完成了實(shí)際磨床能耗測(cè)量實(shí)驗(yàn),得到了所需能耗數(shù)據(jù),并在Matlab環(huán)境下給出了模型計(jì)算比較結(jié)果,解析了關(guān)鍵影響因素。
　　從優(yōu)化磨削參數(shù)的角度完善公理化模型,建立了以砂輪轉(zhuǎn)速、導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速、粗磨進(jìn)給率、精磨進(jìn)給率、粗磨時(shí)間和精磨時(shí)間為控制變量的多目標(biāo)優(yōu)化模型,利用遺傳算法,得到一組可行解,實(shí)現(xiàn)加工效