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机械加工制造过程能耗优化方法
[摘 要]在制造业领域中,资源变为成品的过程需要耗费能量,作为主要生产流程之一的机械加工更是耗能巨大.为实现制造业的可持续发展,开始着手对制造业尤其是机械加工进行优化和改造,以达到节约能源的目的.给出一条通过集成手段进行生产规划和生产调度来达到节约机械加工生产所需能源的途径,重点放在机械加工耗能最多的机床设备的改进上,以达到可持续发展的效果.
[关键词]机械加工制造；机床；能耗优化
[中图分类号] C712
[文献标志码]A
[文章编号]2096-0603(2018)10-0054-01
随着时代的不断发展,经济和科技水平的迅速提高,人们在享受科学技术的进步所带来的好处的同时,也逐渐认识到愈发严重的环境问题和资源短缺问题,可持续发展的概念逐渐被人们提出和遵守,各国都在采取积极的方法来面对,通过科技等手段来缓解甚至解决环境问题.此外,由于科技发展的需要,大量资源被无限制开采,很多资源再生周期十分漫长,并且一些资源在利用之后会产生对环境有毒有害的危险物质,如二氧化碳和二氧化硫等.而我国,作为煤炭、石油和天然气为三大主要能源的国家,在很多方面能够达到自给自足,但是能源的进口量尤其是原油的进口量越来越高,相应的环境问题也引起了广泛关注.相关数据显示,在所有的能源消费中,工业消耗的能源占全世界的近一半,与此同时,超过三分之一的有毒有害气体排放和工业有关,制造业虽然保证了国民经济的健康发展,但是制造业的技术改造也刻不容缓,节能减排和可持续发展是制造业所需要面对的重要问题.
一、问题提出
机械在加工制造机械产品零件的时候往往需要多台机床及辅助装置和设备的协助,需要几个车间或是生产线之间的协调,因而对机械加工进行改造则需要对整个工作流程和具体内容进行调整和改变,在这整个过程中最消耗能源的设备是机床设备,所以对机床的节能优化是首要的,在平时的生产生活中,人们一般是对设备大小采用对应的机床来避免资源的浪费,或是减少机床待机的时间,在集中的时间段集中处理零件,提高效率,相应的,对机械加工过程的耗能优化也从这两个方面同时进行.
二、研究现状
(一)工艺规划方面
一般来说,工件的工艺规划在零件加工之前就已经完成,工艺规划的具体相关内容,如机床和工艺装备、工艺方法和路线、加工参数已经决定了机械加工工艺对周围环境的影响,在最开始的致力于可持续发展的制造研究上,热门便关注着制造工艺过程对环境的友好程度,希望整个过程可以尽可能地体现可持续发展的特点,之前在制造过程的分析模型中对整个加工时需要的能耗和产生的毒性和污染做出了定量分析,有利于相关的决策研究,而另一个模型则提出了对特征关系之间的整体规划和单个特征的微规划两个阶段.整体规划主要是对加工顺序进行总体上的排列,并对这些加工过程的特征进行具体分析,微规划则做出完备的单个工件的各项数据.由于低碳制造工艺减少碳排放和能源的浪费要求,对机械加工制造的能源节约化自然要依托建模来进行研究,当今获得广泛认可的两阶段工艺规划在工艺规划的最根本层次探讨如何将能源尽可能地进行节约,其中对宏观规划的研究较少,多是对微规划开展进行的研究,大多数都集中在对加工参数的研究上.
(二)生产调度方面
对一个拥有稳定加工制造资源和制造能力的制造企业来说,前文中从工艺规划的方面采用和加工零件相对应的机床来节约加工所需资源降低能耗的方法固然有效,但是效果十分有限.因为机械制造时需要的资源不只是单单制造时消耗,更包括无任务时的待机消耗、相关运输设备的运输消耗等,比起之前从工艺规划上节约资源的办法,从生产组织中分析研究减少能源消耗的做法更加有效,完成后的成果会更加显著,对生产调度方面的相关研究主要是合理安排加工任务,对工件进行合理的安排并分配到每一个加工设备中,并依照不同的顺序依次开始.生产调度的重点是车间调度,能耗的计算是节约能耗的基础,当产品需要多个机床组成的生产线来进行生产的时候,机械加工车间需要进行配合,此时则需要对该产品制造过程中需要的能耗进行计算.对单一品种的能耗计算可以采用平均分配的办法,如果产品制造过程中需要的材料工艺以及机床不一致时,不能通过平均分配的方法来得出.对机械加工过程中降低能耗的同时降低机械生产加工工艺能耗是最好的设想.目前从生产调度方面,机械加工的研究分析主要是单机调度、并行机调度以及流水车间调度三方面.
三、总结
随着经济的逐渐发展,可持续发展的议题逐渐为人们熟知,而在逐渐激烈的斗争中,企业如何权衡经济效益和可持续发展的关系成为十分热门的问题,本文提到了对机械加工制造的耗能进行优化的几种具体方法,从机械制造的两个方面,即工艺规划方面和生产调度方面对机械加工进行研究和调整,得出了不同的模型,给产品机械加工制造进行优化和设计,让可持续发展尽可能地实现.
机械加工论文范文结:
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