基于绿色制造的焊接工艺资源环境属性研究

针对焊接工艺较为突出的高能耗、高污染特点,运用绿色制造基本思想,建立了焊接工艺IPO过程模型.通过分析不同工艺及材料下焊接工艺的物料资源消耗特性、能量资源消耗特性和环境排放特性,对工件母材、填充材料等资源环境属性数据消耗量的计算方法进行了探讨,并设计了一种基于资源环境属性的焊接工艺清单分析表.研究成果可为焊接工艺能耗、物耗、污染物排放等数据的采集处理及计算提供科学的方法,为建立具有资源环境属性的焊接工艺数据库提供参考依据;同时,基于IPO过程模型的分析,也可为其他加工工艺资源环境属性分析提供一种思路和方法.     

机械加工工艺过程资源环境属性清单分析与评价

根据机械加工工艺过程资源环境属性,分析了制造工艺过程清单分析步骤,并基于工艺的IPO过程模型,详细描述了清单分析评价指标建立过程与数据获取、评价方法。根据上述步骤和评价方法,建立了某刨削工艺清单分析表,综合评价该工艺的绿色性,从而为改善其资源消耗和环境影响提供依据。     

常用加工制造工艺资源环境属性数据库系统研究

工艺的资源环境属性研究是绿色工艺规划技术的关键环节之一.现有许多工艺数据库缺乏对工艺资源环境属性因素方面的考虑,难以支撑绿色制造工艺规划技术的实施.运用绿色制造的思想,构建了基于B/S的常用加工制造工艺资源环境数据库系统,详细阐述了该数据库系统的体系结构并对工艺资源环境属性的量化方法及其实现方式进行了研究.     

生产过程资源环境属性综合评价支持系统

针对生产过程资源环境属性评价研究中缺乏实用方法和工具的问题,开发了一种制造企业生产过程资源环境属性综合评价支持系统.该系统主要由资源环境属性分析模块、资源环境属性评价模块、生产过程优化模块,以及支撑数据库和模型库模块等组成.在数据库和模型库等的支持下,对生产过程中的原材料消耗、辅助原材料消耗、能最消耗和环境排放物等进行综合评价,诊断生产过程中资源消耗和严重影响环境的关键工艺和过程,并辅助工艺人员改善和优化生产过程的绿色性.通过在某机床厂齿轮生产过程中的应用,验证了该系统的可行性.     

拔长工艺中锻造操作机液压系统能耗分析

扩展了锻造操作机整机的能量流模型和能耗计算模型,研究了拔长工艺下锻造操作机液压系统的控制特性和能耗特性,得出了液压系统的能耗分布规律,分析了能量浪费的关键环节,为锻造操作机液压控制系统的优化以及节能控制方法的提出提供指导。研究结果表明,锻造操作机液压系统的能耗特性具有如下特点：夹钳上升和旋转动作的能量传递效率较高,均可达60%以上;大车行走动作的能量传递效率仅为17%;夹钳下降时重力势能几乎全部转化为升降控制阀的节流损失;多执行器不同负载与单压力源不能合理匹配会造成巨大的节流损失。     

基于属性的网格资源动态聚类研究

为提高网格资源的搜索率与利用率,提出了基于属性的网格资源动态聚类法。首先以复合λ值模糊聚类树为基础,以资源簇内聚合度和资源簇间分离度为目标,构建资源聚类优化数学模型;然后运用并行遗传算法进行优化,建立了适合资源聚类模型的并行遗传算法操作流程。针对经典遗传算法存在“早熟”的不足,设计了一种新颖的矩阵交叉方法。最后,通过仿真证明了算法的高效性。     

新型四足机器人能耗分析与弹簧属性参数优选

为提高四足器人的能源利用率,以一种新型的四足机器人为研究对象,建立了在小腿部位加装弹簧减震系统前后的四足机器人虚拟样机模型,建立了四足机器人的移动能耗指标,对比研究加装弹簧减震系统前后步态参数对移动能耗指标的影响效果,证明加装减震系统对提高移动能耗指标的可行性。最后,采用单变量法研究了弹簧属性参数对机器人能耗的影响规律,优选具体弹簧属性参数为弹簧刚度10000N/m,阻尼为2N·s/mm,弹簧预压力为65N,弹簧长度为0.34m,并与未优选前的装置进行对比,结果表明优选弹簧属性参数具有显著节能的效果,为样机减震系统的设计奠定基础。     

基于LCA的机床切削单元能耗及环境排放研究

基于生命周期评价理论,建立了机床切削单元的能耗、物耗及环境排放模型,根据切削单元系统边界,对单元过程的输入输出数据清单进行整理,提出了4种重要的环境影响类别,即初次资源消耗、全球变暖、酸化和富营养化,并通过特征化和标准化之后得出环境影响结果。对金属车削进行了实例分析,结果表明"初次能源消耗"是车削单元重要的环境影响类别。模型可以为机床切削加工提供能耗及环境排放参考,从而采取减少制造工艺加工过程中资源消耗和环境排放的措施,实现绿色制造。     

属性重要性的启发式属性约简算法

属性约简是Rough集理论的核心问题之一,为了更好地获得属性约简,本文构造了一种属性重要性的度量公式,并在此基础上提出了一种以属性重要性为启发式信息的二进制可辨矩阵的属性约简算法,解决了当二进制可辨识矩阵的属性频率相同的情况下的属性选取问题.最后用实例表明,此方法是一种获得属性约简的简单而有效的方法.     

基于属性预测的产品概念设计

针时现有产品次要功能的创新开发,提出了基于属性预测的产品概念设计过程模型.在该模型中,产品经历了从功能域到组态域的转换,同时设计者通过对产品组件和属性进行属性预测操作得到概念设计方案,全面评估各个方案后得到最优解.最后以洗衣机的创新设计为例,验证上述概念设计过程模型的有效性和实用性.     

自由锻造油压机常锻工况能耗特性

为分析大功率自由锻造油压机电液比例控制系统能量分布规律,以常锻工况为例,综合考虑操作工操作影响,研究了操作手柄控制方式及系统控制流程,建立了油压机电液比例控制系统的能耗计算模型和仿真模型,并通过20MN快锻油压机实测数据验证了仿真模型的正确性。基于仿真模型,对20MN自由锻造油压机电液比例控制系统的能耗分布规律进行了仿真,重点研究了油压机不同载荷和操作工操作速度对系统能耗的影响。锻造油压机常锻过程存在较大的速度变化,恒定的流量源不能匹配负载变化,导致20MN自由锻造油压机满载时能量利用率仅为14.3%。研究结果还表明,载荷越大、操作工操作越熟练,系统的能量利用率越高。     

基于Petri网的砂型铸造工序能耗计算模型

为了实现对砂型铸造工序活动能量消耗的描述和计算,在活动成本法思想基础上,提出了一种基于Petri网的砂型铸造过程工序活动能量消耗模型。分析了砂型铸造过程能量消耗特点和设备工作时间,建立了砂型铸造工序活动模型。研究了工序活动与设备的关系,应用Petri网建模方法,对工序活动与设备及资源消耗进行了图形化的描述。在此基础上,分析并给出了砂型铸造工序活动能耗计算方法。以砂型铸造造型工艺过程为应用对象进行了能量消耗特性分析和计算,验证了所提方法的可行性。     

一种基于能量守恒原理的数控车削能耗模型

根据机床系统的能量守恒原理,提出了一种数控车床加工过程能耗精确评估方法。参照机床系统的能量流分布,分离各能量分支的功耗,对各分支分别独立建模,最终建立数控车床系统能耗与主轴转速、进给量和材料去除率之间的函数关系。由于各分支系统建模的独立性,使得能耗模型不仅适用于数控车床系统稳定切削阶段,也适用于稳定的待机、空转和空切阶段。实验结果显示,车削过程能耗评估精度超过98%。在该方法的基础上,进一步提出改进型的机床系统单位体积能耗模型。     

基于能耗指标的拟人机器人步态优化与分析

通过引入基于平均功率、平均功率偏差、平均力矩损耗三个能耗指标对拟人机器人步态进行了优化与分析.基于拉格朗日方程推导了各个关节驱动力矩的计算公式,建立了拟人机器人步态优化的数学模型.使用Matlab作为优化与仿真工具,得到了一組拟人机器人步态参数最优解,分析了拟人机器人各个步态参数与拟人机器人能量消耗之间的关系.并给出了拟人机器人步态优化与分析的数值实例.     

[绿色制造工艺和系统]高端金属零件微铸锻铣复合超短流程绿色制造方法及其能耗分析

基于绿色设计体系结构分析了绿色设计制造理念在增材制造技术中的体现,针对高端金属零件传统制造工艺流程长与能耗高这两个瓶颈问题,提出一种金属零件微铸锻铣复合超短流程绿色制造方法,并以一航空起落架外筒零件的制造过程为例,通过理论计算比较了新方法与传统方法的能源和材料消耗。研究结果表明：制造该外筒零件,传统制造方法与微铸锻铣复合制造方法相比,前者的能耗是后者的33.3倍,前者的材料消耗为后者的6.7倍,后者的生产周期由数月缩短为数天。该方法的提出,为我国大型复杂锻件的生产提供了一种超短流程、节能省材的绿色制造新模式。     

变频调速水泵的能耗分析

详细分析了变频调频速水泵的能耗,对如何合理应用变频调速水泵进行了探讨。     

开式变量泵控快锻油压机系统能耗特性实验研究

针对传统自由锻造油压机泵控系统发热大以及功率回收率较低等问题,提出了开式变量泵控快锻油压机系统,并根据系统的能量流流动状态,进行了能耗建模分析。以0.6 MN泵控油压机实验平台为依托,进行了常锻工况和快锻工况下的能耗特性实验研究, 得出了常锻工况下的能耗分布规律。实验结果表明：常锻工况下的有用功占系统能耗的50%,其有用功所占比值随负载力的增大而提高;快锻工况下的有用功占系统能耗的40%以上,其有用功所占比值随锻造频率的增大而提高;开式变量泵控快锻油压机系统具有较大的节能优势。     

采用OPC统一架构的锻造车间能耗数据采集与监管系统

针对锻造车间数据多源异构的特点,以及设备间存在信息孤岛且互联互通困难的现状,提出了一套面向锻造车间能耗数据的采集与监管系统。结合车间数据特点分析了系统具体需求,根据实地布局设计了数据感知、传输的网络架构,建立了基于过程控制统一对象模型的信息交互模型。最后以锻造车间为对象,实现了对锻造生产整个过程的能耗数据采集和信息统计监管。     

多级多出口离心泵的流动能耗计算分析

采用CFD技术对多级多出口离心泵的能量损耗进行分析研究。当泵出口设置在多级泵中段时,泵出口下游段泵级出现明显的大尺度涡旋,级内的液流处于自循环状态造成严重能耗。为定量掌握分析该部分能耗,将泵出口后下游段的流动域卸除进行模拟计算及性能预测,与原模型的性能对比得到能量损失结果。计算结果显示,随着泵出口下游段级数的增多,泵扬程没有明显变化,泵总效率却显著下降,但平均每级效率损失减少。