趙連柱

制造業(yè)生產(chǎn)過程就是對資源轉(zhuǎn)億成為產(chǎn)品或服務(wù)，在此過程中勢必造成大量能量的消耗，機械加工屬于制造韭之中的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如何能夠?qū)崿F(xiàn)能耗優(yōu)化，節(jié)省資源，是本研究中探討的重點。機械加工制造環(huán)節(jié)能耗優(yōu)化方案主要從以下幾個方面開展。

機械加工 制造 能耗

能量對國民經(jīng)濟發(fā)展的影響巨大，國際能源價格變動的情況下，使得全球能源競爭趨勢加強，尤其是當(dāng)前階段，能源主體仍然使用的是化石燃料。同時全球氣候問題以及環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，世界上各國均采取積極方法應(yīng)對，機械加工制造過程中能耗優(yōu)化則成為了當(dāng)前研究的重點，希望通過本研究能夠?qū)ξ磥砑夹g(shù)優(yōu)化與發(fā)展提供借鑒和幫助。

制造過程能耗定量計算

機械加工制造過程能耗所形成的定量計算是有效開展節(jié)能優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)的前提，因為機床本身屬于機械加工環(huán)節(jié)的好能行資源，為此，本研究從機械產(chǎn)品零件的制造環(huán)節(jié)的單臺機床所產(chǎn)生的能耗構(gòu)成以及影響因素加以分析。隨后，單臺機床所具有的能耗特性加以分析，并在合理利用的基礎(chǔ)上建立機床能耗模型，以此對后續(xù)能耗優(yōu)化設(shè)計提供幫助。

機床設(shè)備能耗特性分析

（1）時間維度

能耗屬于功率函數(shù)通過時間域形成的積分，為此，能耗特性決定了其本身無法脫離時間維度。設(shè)備能耗結(jié)合是否加工工件能將能耗劃分為時間段能耗以及非甲供時間段能耗。

因此，有定義為：加工時間，為工件在進人工位之后，實施加工工序，從準(zhǔn)備開始階段到工件完成加工，并回復(fù)加工工位至初始條件的全部時間。

由此可知，機械加工為了進行能耗優(yōu)化，在計算能耗的過程中加工時間主要包括了工件裝載以及卸載時間即可；對于非加工時間段，則對待機能耗進行計算。

（2）機床能量流分析

結(jié)合機床能耗功率情況分析，風(fēng)扇電機、數(shù)控系統(tǒng)以及冷卻泵等幾個部件的能耗固定不變，屬于固定能耗，主軸電機以及進給軸電機則屬于驅(qū)動設(shè)備，具體包括了材料切削能耗以及變化能耗。這當(dāng)中。加工環(huán)節(jié)主軸以及進給軸一般情況會在差別速度條件下運行，但是一旦給定速度，則其產(chǎn)生功率也保持不變，因此可視為常數(shù)。對維持主軸以及進給軸根據(jù)工藝參數(shù)所形成的能耗視為裱花能耗。機床帶動刀具實施切削工序，并負(fù)載運轉(zhuǎn)的過程中，電動機以及機械電動系統(tǒng)都需要形成能量損耗，因此，材料切削能耗之中除了包括去工件部分形成的能耗，也包括負(fù)載本身的能耗。

機械加工制造過程能耗計算模型

（1）模型假設(shè)

通過分析加工時間的定義可知，工件任一工序通過機床上加工時間.除了有機械加工輔助時間，還包括了工藝過程的時間。輔助時間內(nèi)因為機床是在待機，則可以使計算部分僅需要對實踐信息進行關(guān)注即可。

能耗屬于功率在時間值上形成積累，功率大，但是持續(xù)時間如果相對較短，則積累計算的能耗值也將會較小。功率小，但是持續(xù)時長則能耗也將會較大。為此，在進行能耗比較的過程中，可以分析加工工藝環(huán)節(jié)的子過程時間段特征。

與機械加工技術(shù)環(huán)節(jié)的功率曲線所呈現(xiàn)的平穩(wěn)段對比分析，則機械加工操作處在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，則可以對機械加工工藝稱之為活動。工藝過程中功率曲線所能夠達到的峰值也屬于瞬態(tài)的。由此，結(jié)合機械加工環(huán)節(jié)形成的功率變化情況，通過時間軸則能夠?qū)C械加工以及工藝流程分解作為系統(tǒng)性的活動轉(zhuǎn)移。功率軸當(dāng)中，則活動以及活動轉(zhuǎn)移功率均能夠被理解為是機床當(dāng)中不同能耗產(chǎn)品在多種運動條件下形成的功率組合。

（2）假設(shè)分析

展示零件加工能耗預(yù)測值以及實際值，通過對比則可以知道加工工序能耗屬于貫穿整個活動的主體，綜合活動轉(zhuǎn)移能耗情況在提升機械加工技術(shù)過程能耗的預(yù)測精度對比，實際提升比例十分有限，僅有6.5%。本研究中對機械加工制作能耗優(yōu)化問題進行分析，并對產(chǎn)品制造過程中能耗問題進行計算模型的設(shè)計。除了要前述中條件，還需要提出假設(shè)：

1.機床彼此之間完全獨立，且機床在相同時間均只能完成單獨一道工序；

2.加工任務(wù)之中所有工序只能夠選擇其中任一臺完成，同時加工開始將不能夠中斷。

3.工序加工時間則通過輔助時間以及工藝時間兩部分構(gòu)成，同時，加工與工序之間并不發(fā)生關(guān)系。

4.不需要考慮在生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的故障問題。

綜上所述，本研究針對機械產(chǎn)品的零件加工制造工藝下的能源消耗問題進行分析，通過深入了解低碳制造技術(shù)以及生產(chǎn)調(diào)度集成相關(guān)知識，進一步探索工藝能耗的合理性問題，向通過本研究能對降低由于機械制造能耗造成的二氧化碳排放，降低對環(huán)境造成的壓力。希望通過本研究能夠?qū)ξ磥砑夹g(shù)發(fā)展提供借鑒和幫助。

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