基于資環(huán)特性的毛坯生命周期優(yōu)化設(shè)計方法研究.pdf

1、毛坯設(shè)計階段決定了80％以上毛坯制成、進(jìn)一步加工過程的資源消耗和環(huán)境排放。因此，在“節(jié)能減排”及“中國制造2025”的大背景下，進(jìn)行基于資環(huán)特性的毛坯生命周期設(shè)計研究意義重大。
　　本文依托國家863計劃“機電產(chǎn)品綠色制造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與采集系統(tǒng)開發(fā)”(課題編號:2012AA040101)、國家自然科學(xué)基金“基于工件能耗屬性的制造系統(tǒng)能效提升方法研究”(基金編號:51275365)和國家863計劃“典型機床綠色生產(chǎn)工藝技術(shù)評估及應(yīng)用系

2、統(tǒng)”(課題編號:2014AA041504)等課題，基于生命周期設(shè)計、綠色制造、可持續(xù)發(fā)展等理論和技術(shù)，對基于資環(huán)特性的毛坯生命周期優(yōu)化設(shè)計方法及技術(shù)展開研究。主要研究內(nèi)容有:
　　(1)提出基于資環(huán)特性的毛坯生命周期設(shè)計框架
　　根據(jù)毛坯生命周期過程特點，系統(tǒng)分析毛坯生命周期過程資源環(huán)境特性?；谏芷谠O(shè)計理論，從“毛坯”和“毛坯生命周期過程”兩個方面分析毛坯生命周期設(shè)計方案，并歸納毛坯生命周期設(shè)計準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建基

3、于資環(huán)特性的毛坯生命周期設(shè)計框架。
　　(2)構(gòu)建基于資環(huán)特性的毛坯生命周期設(shè)計模型
　　基于毛坯生命周期設(shè)計需求分析，建立毛坯生命周期設(shè)計目標(biāo)體系、進(jìn)行目標(biāo)描述、定義環(huán)境目標(biāo)、分析目標(biāo)影響因素，確定從毛坯材料選擇和尺寸設(shè)計兩方面入手進(jìn)行基于資環(huán)特性的毛坯生命周期設(shè)計。提出“目標(biāo)設(shè)計因子”的概念作為設(shè)計過程與設(shè)計信息的橋梁。根據(jù)材料對環(huán)境的影響分析及材料選擇原則研究，提出毛坯生命周期設(shè)計材料選擇方法。提出“尺寸元”的概念，在

4、FBAS（功能-行為-支撐-載體）設(shè)計模式的基礎(chǔ)上，提出基于尺寸元的毛坯生命周期設(shè)計尺寸設(shè)計方法。在此基礎(chǔ)上，提出支持基于資環(huán)特性的毛坯生命周期設(shè)計信息模型。
　　(3)目標(biāo)設(shè)計因子提取及目標(biāo)量化研究
　　研究目標(biāo)設(shè)計因子提取和應(yīng)用機制，建立目標(biāo)設(shè)計因子效用映射模型、效用過程模型和目標(biāo)影響因素三坐標(biāo)識別模型，給出目標(biāo)重要影響因素提取流程、目標(biāo)設(shè)計因子量化表達(dá)過程，并對目標(biāo)設(shè)計因子的表達(dá)與尺寸元的關(guān)系進(jìn)行闡述。在現(xiàn)有生命周期目

5、標(biāo)研究的基礎(chǔ)上，將目標(biāo)分析擴展到整個毛坯生命周期，提出串行狀態(tài)變化過程目標(biāo)函數(shù)，針對毛坯生命周期各個階段目標(biāo)的變化進(jìn)行詳細(xì)分析，建立生命周期各階段目標(biāo)量化公式，給出毛坯生命周期各階段最高層目標(biāo)設(shè)計因子。
　　(4)基于資環(huán)特性的毛坯生命周期優(yōu)化設(shè)計
　　分析減速器軸毛坯生命周期設(shè)計需求，在基于資環(huán)特性的毛坯生命周期設(shè)計模型和目標(biāo)設(shè)計因子提取及目標(biāo)量化研究基礎(chǔ)上，運用組合賦權(quán)層次分析法進(jìn)行毛坯生命周期設(shè)計材料選擇;根據(jù)目標(biāo)設(shè)計