數(shù)控磨削過程能耗-碳排放模型分析與優(yōu)化研究.pdf

1、低碳制造是實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的必由之路,準確量化制造過程中的碳排放量是實現(xiàn)低碳制造的前提條件。磨削是制造加工中應用最廣泛的精密加工方法之一,磨床的比重反映了一個國家制造業(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程;并且磨削溫度高,需要大量磨削液進行冷卻,而磨削液的處理對環(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程。
　　本文利用公理化設計定性分析了實現(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)之間的關系,提出了數(shù)控磨削過程四能耗模型,重點研究了磨削過程ERWC碳排放量計算模型的建立及優(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。
　　首先詳細說明了課題研究目的和科學意義,并對國內(nèi)外在低碳制造領域的研究現(xiàn)狀進行了論述。接著對本課題的主要研究內(nèi)容和論文構架進行了描述

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

4、消耗、潤滑液消耗、磨屑產(chǎn)生與磨削參數(shù)之間的定量關系,利用碳排放因子數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)化為碳排放量,最終建立了磨削過程ERWC碳排放量計算模型。與此同時完成了實際磨床能耗測量實驗,得到了所需能耗數(shù)據(jù),并在Matlab環(huán)境下給出了模型計算比較結(jié)果,解析了關鍵影響因素。
　　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、導輪轉(zhuǎn)速、粗磨進給率、精磨進給率、粗磨時間和精磨時間為控制變量的多目標優(yōu)化模型,利用遺傳算法,得到一組可行解,實現(xiàn)加工效