数控铣削加工过程碳排放量影响因素的分析

数控加工低碳制造正越来越受到重视,但其准确有效的定量分析及实现方法一直是低碳制造研究和工业应用的瓶颈.综合考虑数控铣削过程中涉及的能源、资源、废物,分析了切削加工过程碳排放的影响因素,明确了相互间的关联关系,揭示了加工中碳足迹的本质.通过对铣床耗能、破损刀具等废弃物量的计算,建立ERWC碳排放模型,并以Visual Basic 6.0和SQL Server 2008为开发工具编制软件,从数控程序文件中提取加工信息,可以预测某数控加工工序产生的碳排放量.     

基于磨削去除率的无心磨削ERWC碳排放模型与实验

为准确量化无心磨削过程中的碳排放，提出一种新的无心磨削ERWC碳排放计算模型，该模型用基于功率信号的磨削材料去除率计算材料去除能耗、砂轮磨损碳排放等，相比以往基于经验公式计算得到的无心磨削碳排放，有效降低了与实际加工过程碳排放之间的误差。深入分析无心磨削碳排放的影响因素，提出建立无心磨削碳排放模型的方法；基于监测功率信号的无心磨削材料去除率模型，综合考虑能源消耗、资源消耗和废弃物对无心磨削碳排放的影响，建立无心磨削ERWC碳排放模型。将无心磨削ERWC碳排放等效模型用于企业工厂柱塞芯磨削加工实验表明，该无心磨削碳排放模型对无心磨削加工过程中的碳排放进行了准确量化，为后续优化磨削工艺参数、降低无心磨削加工过程中的碳排放打下了理论基础。     

面向低碳的工艺规划与车间调度集成优化

为更好地减少制造过程中的碳排放,弥补将工艺规划与车间调度分开碳排放优化时忽略了工艺规划方案中加工方法和工艺路线对调度阶段各工序加工机床分配方案、搬运距离以及工件加工顺序的影响,提出一个集成优化工件各特征加工方法、工艺路线、工件加工顺序以及各工序的机床分配,以实现制造过程碳排放和最大完工时间最小的多目标集成优化模型;针对集成优化模型中优化参数较多且相互影响的特性,提出一种前后相关联的四段式编码方法,采用NSGA-II算法求解,通过将所得的集成优化结果与先进行面向低碳的单目标工艺规划优化,再进行面向低碳的多目标车间调度分开优化结果进行对比,说明提出的集成优化模型可以得到更低的制造过程碳排放和完工时间,从而验证了集成优化模型的有效性。     

磨削过程知识学习

磨削加工光磨时间、加工节拍直接体现磨削加工参数,粗磨过程的好坏是磨削过程的关键,磨削过程声发射信号粗磨段上升部分包含着磨削过程最丰富的信息,采用平均三角分配模糊规则对磨削过程声发射信号粗磨段上升部分进行知识获取和自学习,建立磨削加工光磨时间、加工节拍与磨削声发射曲线粗磨段上升部分斜率之间的对应关系,据此可得到任意光磨时间、加工节拍时对应的磨削声发射曲线粗磨段上升部分斜率。以此判断加工参数选择的合理性,以实现磨削加工的加工参数自动选择和智能控制,确保加工质量,实现磨削过程加工参数在线调整、磨削智能化。     

基于GA-BP与NSGA-Ⅱ的数控铣削参数优化研究

高效低碳制造是可持续发展的关键,而数控铣削作为常用的金属表面加工方法存在刀具寿命短、碳排放量高的问题。提出基于NSGA-Ⅱ的GA-BP多目标优化方法,通过分析不同加工参数条件下的数控铣削刀具寿命及碳排放数据集,建立GA-BP神经网络刀具寿命及碳排放预测模型。基于NSGA-Ⅱ算法建立以刀具寿命、碳排放量为目标的主体优化模型,调用构建的GA-BP神经网络模型作为目标函数进行优化求解,得到Pareto最优解集。对Pareto最优解集进行TOPSIS最优解决策,得到综合优化刀具寿命与碳排放量的加工参数组合。优化结果表明：该方法既可以对数控铣削刀具寿命及碳排放量进行准确预测,还可以对两者进行有效优化,对数控铣削参数优化具有一定的理论指导意义。     

非圆磨削加工过程中磨削能耗建模与分析

非圆磨削加工过程的磨削能耗研究对实现曲轴、凸轮轴等复杂轴类零件大批量生产的低碳制造具有重要意义。分析异形零件非圆磨削运动特点,建立异形零件非圆磨削加工过程中的磨削力经验模型,并结合零件的受力情况,构建非圆磨削中工件所受扭矩以及磨削能耗的计算模型。通过仿真分析发现,在扭矩计算模型的参数中切向与法向磨削力比值?对其计算结果影响较大。为此在模型参数辨识中,提出以扭矩计算值和实测值对应各点间及峰峰值间相对误差为目标函数构造关于参数?的多目标约束优化问题,通过求解该优化问题得到最优的参数?。试验证明该方法能有效提高扭矩模型在实际应用中的可信度。以RV减速器偏心轴非圆磨削过程中的磨削能耗为例,利用提出的能耗计算模型,分析了不同磨削参数和磨除率对非圆磨削过程磨削能耗的影响,指导了非圆磨削低能耗加工参数的选取,为进一步优化非圆磨削加工能效提供了基础。     

GH99高温合金高效铣磨加工参数的优化

研究了铣磨参数对磨削力和加工表面粗糙度的影响规律,确认磨削深度是影响磨削力大小的主要因素,磨削宽度是影响加工表面粗糙度的主要因素。在此基础上优化了GH99高温合金铣磨的加工参数,并对优选参数下的表面粗糙度、砂轮寿命、磨削力等指标进行了测试。测试结果表明,参数优化提高了GH99高温合金的加工效率和质量。     

砂带深磨加工磨削热分布研究

砂带深磨加工工艺是常用的高效磨削加工方式,但容易产生较高的磨削温度.磨削温度是影响磨削加工质量的重要参数,确定砂带深磨过程中磨削热分布变化十分重要.采用试验方法研究了砂带深磨过程中磨削区的热分布变化规律.结果表明砂带磨削深磨加工具有较低的磨削温度,且磨削高温持续时间较长,其分布大致呈钝倒三角状.     

主动量仪控制下的外圆磨削精度分析与研究

为了提高传统磨削加工的加工效率及智能化程度,主动测量技术现已广泛应用于半自动磨床、自动磨床以及数控磨床等磨床上。磨削加工是一项精密加工工序,加工中诸多因素会对加工精度产生影响。通过构建多元线性回归模型以及相关性分析,研究了工件输入尺寸、系统误差(如工艺系统热变形)对磨削精度的影响。基于对比分析法研究了进给速度对磨削精度和产品表面质量的影响。实验结果对比分析表明,主动量仪控制下的磨加工有效地抑制了误差因素对磨削精度的影响,大大提高了产品的质量和一致性。同时,该分析与研究对磨加工主动量仪的功能优化也起到了积极作用。     

机械制造全工艺碳排放量化方法

实施低碳制造是为实现我国2020年减排任务提供重要保障,也是解决我国制造业碳排放压力大的主要途径。根据典型机加工工艺制造特点,分析了机加工工艺碳排放源,建立了包括能源碳排放、物料排放以及过程碳排放的机加工工艺碳排放评估模型,用于评估和量化机加工工艺碳排放量,为工艺决策者提供了较为准确的环境影响数据,并基于该模型,进行机加工全工艺碳排放量化。文中举例说明了该方法的有效性。     

面向绿色制造的干式齿轮加工过程碳排放分析

为了研究干式切削齿轮加工过程碳排放特性,对齿轮加工过程的物料、能源消耗、废物处理及碳排放特性进行了分析,提出了齿轮加工过程碳排放边界条件,建立了齿轮加工过程碳排放计算模型;根据某制造企业提供的数据,将同批次齿轮的绿色干式切削和湿式切削加工过程的碳排放量进行计算与对比分析,结果显示,与湿式切削相比,干式切削齿轮加工过程碳排放总量约少55.69%,废弃物处理碳排放量少15.57%,表明面向绿色制造的干式齿轮加工的能源消耗、成本费用较低且环保,高速干式齿轮加工技术将成为未来齿轮制造业发展的主要趋势。     

三维模型驱动的零件切削过程碳排放评估

针对传统产品生命周期碳排放评估方法对产品开发周期的延拓问题,将零件切削过程作为研究对象,以典型加工工步特征为核心,构建了输入-加工-输出切削工步系统模型;在分析典型机床加工特点及其碳排放影响因素的基础上,建立了零件机加工工艺过程碳排放量化公式,提出了基于Pro/E环境的零件切削过程碳排放量化评估方法。该方法在Pro/E平台上利用Pro/Toolkit函数自动识别与提取零件模型信息,再结合工艺方案与工艺过程量化公式,在零件设计过程中就可实现其工艺碳排放的量化评估。     

面向清洁生产的磨削工艺方案多层多目标优化模型及应用

为了实现磨削过程的节能减排,提出了一种面向清洁生产的磨削工艺方案多层多目标优化模型。从清洁生产“三流（物料流、能量流、环境排放流）”的角度建立了面向清洁生产的磨削能耗与碳排放模型。从工艺路线和工序工艺参数层建立了以磨削能耗、磨削碳排放和磨削时间为目标的多层多目标优化模型,采用基于层次分析法和客观赋权法(CRITIC)法组合赋权的改进遗传算法进行优化求解。以某轴承套圈为研究对象进行磨削工艺实验,结果表明：通过算法优化得到的加工方案相较于传统的加工方案,在工艺层面节约了6.48%的加工时间、降低了42.81%的能耗、减少了8.26%的碳排放;在工序层面缩短了25%的磨削时间、降低了18.84%的能耗、减少了8.69%的碳排放。结果验证了模型和方法的有效性。最后依据上述研究结果提出了相应的节能减排策略。     

面向绿色制造的切削用量优化选择研究

在绿色制造中,切削用量的合理选择是关键因素,是提高产品绿色性能的有效手段。传统的切削用量选择往往依靠工人经验、切削试验或是查阅手册,这显然不符合绿色制造的要求。针对面向绿色制造的切削用量选择问题,本文综合考虑了加工时间(T)、生产成本(C)、资源消耗(R)、环境影响(E)四大目标,建立和分析了切削用量选择的决策模型和选择模型。采取模糊层次分析法和灰色关联分析法相结合对模型进行求解,同时以阶梯轴在加工过程中的切削用量选择为例,说明该优化模型的可行性。     

面向低碳制造的机械加工系统工艺优化模型及方法研究

低碳制造在现代化企业中是一种可持续发展的模式,在实际应用中具有明显的经济效益与社会效益,在当前的机械制造行业成为其显著的特点.低碳制造的实行主要以科学技术为支撑,在机械加工过程中对资源消耗和废弃物的排放具有重要的辅助作用.面对低碳制造的机械加工系统工艺优化模型及方法进行研究,对整个加工过程中的各要素以及各要素之间的关系进行了描述及分析,与机械加工系统在运行过程中产生的资源消耗与环境影响相结合,对工艺的优化进行了具体的分析,同时对优化的方法进行了简单的分析,希望可以为有关低碳制造方面的研究提供一些理论性的参考与借鉴.     

平头铣刀关键工序磨削参数的优化

以平头铣刀关键工序为例,分析在不同磨削方式下平头铣刀关键工序磨削优化模型的变量选取、约束条件及目标函数的设定。以平头铣刀端齿后角磨削工序为例,设计正交磨削试验,并用线性回归分析拟合该工序的磨削工件表面粗糙度预测模型。分别运用遗传算法和复合形法求解磨削参数优化模型,验证模型的适用性。结果表明:在保障磨削质量的前提下,建立的优化模型所推荐的磨削参数能有效提升磨削效率。     

复杂刀具磨削工艺数据库系统的研究与开发

针对复杂刀具的磨削效率与磨削烧伤之间的矛盾开展研究,采用虚拟加工优化复杂刀具制造的加工工艺和正交试验优选磨削用量参数,实现避免磨削烧伤和提高磨削效率的目的,同时建立了复杂刀具磨削工艺数据库系统,并开发了相应的应用程序.该数据库系统为复杂刀具的磨削制造提供了实用的磨削数据支持,满足了企业的生产制造要求.     

Stepwise approach to reduce the costs and environmental impacts of grinding processes

Grinding is a common finishing process to meet specific technological requirements; however, it is energy, resource and time consuming. Thus, the improvement of grinding processes should not only consider the technological requirements but also environmental and economic impacts. There are a number of factors involved in grinding processes. Besides the process parameters and workpiece properties, there are three enabling factors for improvement opportunities, such as tool, cutting fluid and machine tool. However, in practice, not all factors can be changed or modified easily at the same time. To support process improvement, this paper proposes a stepwise approach to compare alternative enabling factors in conjunction with the process parameters in order to reduce the costs and environmental impacts of a grinding process under consideration of technological requirements. The proposed approach is demonstrated by means of an internal cylindrical grinding process and applications of different tools, cutting fluid and machine tools.     

Strategies for grinding of chamfers in cutting inserts

In order to increase tool life and improve workpiece quality, cutting processes with geometrically defined cutters demand inserts with a prepared cutting edge. Chamfers are widely used in many processes, since they can provide edge strengthening without damaging the chip flow. In order to achieve a stable and reliable cutting process, uniform chamfer geometry along the insert and high edge quality are necessary. For this, proper grinding strategies for chamfer manufacturing must be taken into account. With the objective of getting knowledge about the chamfer manufacturing process, strategies for grinding of chamfers are investigated in this paper. Chamfers were ground on PCBN, mixed ceramic and cemented carbide cutting inserts with a vitrified bond diamond grinding wheel. A single grain chip thickness model is used to characterize the process and different grinding strategies are analyzed in terms of reduction of chamfer geometry deviation. It was found that high insert rotational speeds increase the edge chipping and that the cutting insert material has a considerable influence on the chamfer geometry deviation.     

浅析工作状态下影响数控机床切削能耗的因素分析

随着经济等方面的不断发展,居民生活以及生产力水平得到了极大地提高,就在工业化进程飞速加快当中,能源问题越发严峻,以至于各界人士对节能减排工作形成了高度重视.其中以我国制造行业为核心,面对严重能源消耗的现象,做到节能减排的关注核心,实际制造企业生产过程中,最基础的部分就是机械加工,那么制造行业实施节能减排处理,可以从加工...