基于低碳制造的机械加工工艺规划体系设计

2014-04-25付丗椿

中国科技纵横 2014年5期

关键词：机械加工机械加工

付丗椿

(沈阳市电工防爆器材厂有限公司,辽宁沈阳 110042)

基于低碳制造的机械加工工艺规划体系设计

付丗椿

(沈阳市电工防爆器材厂有限公司,辽宁沈阳 110042)

在机械制造行业的产品加工过程中,为改善我国能源问题,实现机械加工中的节能减排,因此在机械加工行业中,可以应用关于低碳制造的理论与技术方法,规划设计机械加工工艺体系,提高机械加工中的生产模式,降低能源消耗。以下本篇主要介绍基于低碳制造的机械加工工艺规划体系设计。

低碳制造低碳机械加工低碳生产过程加工工艺评价指标体系

在机械加工企业中，应用低碳制造理论方法，针对低碳制造技术中的产品低碳设计、低碳生产过程、低碳能源开发三个部分，以此来规划机械加工工艺规划体系，不仅可以优化机械生产过程，也可以实现对机械产品的高效生产。以下就对此做具体介绍。

1 机械加工工艺规划体系介绍

低碳制造工艺规划体系，不仅可以涉及到机械生产过程里中的能源消耗以及碳排放问题，降低能源消耗、建设碳排放，具有一定的经济、环境保优势。并且在低碳机械制造中，其生产过程到系统排放低浓度碳的过程之中，就是要完成机械产品在其生命周期内的再制造、重用、减量化、再循环。在基于低碳制造机械加工体系中，不仅要实现对资源的最大利用效率、对环境污染的最小化，还应该兼顾优化机械生产中外在的社会效益与内在经济效益[1]。低碳制造技术体系中包含产品生命周期以及工艺规程囊括过程，针对产品设计、生产、包装以及销售、回收等全过程，都应该对其实施低碳控制，针对低碳产品以及资源开发、制造过程中，都应该确保机械加工产品可以满足低碳要求。运用模块化设计机械产品，降低制造成本，减少机械产品废弃，提升资源利用率，减少切削污染，保证机械生产系统稳定运作，使机械制造产品可以达到安全环保要求。

2 机械加工中的低碳制造体系

对于机械加工，应用低碳制造理论，将其分为三层体系结构，在机械加工中，需要针对环境污染最小化、资源消耗最小化以及基于环境污染和资源消耗最小化进行加工工艺规划，针对机械加工生产中的各类废气、废水以及废物，使其可以最小化，并且降低能源资源消耗，使机械加工中，实现切削液环境影响最小化、噪声污染最小化、边角料以及铁屑最小化、环境污染极小化等，提高机械加工工艺质量[2]。同时也应该实现环境污染最小化、资源消耗最小化、能量消耗最小化、原材料消耗最小化、辅料消耗最小化等，降低机械加工工艺生产中的能源消耗，提高机械产品加工的总体效益。

表2 加工工艺方案数据指标

3 设计基于低碳制造的机械加工工艺规划体系

在机械加工行业中，针对机械加工工艺，通过低碳产品制造工艺，运用新技术代替传统工艺，改善传统工艺，首先单独评价低碳产品的制造工艺指标，其次，再利用TOPSIS方法来综合评价低碳制造产品工艺方案，从而可以最终获得高效益的低碳机械制造产品工艺，满足实际需求。以下做具体介绍。

3.1 设计基于机械加工工艺评价体系

在当前机械加工中，不仅要单一追求企业的内在经济效益，还应该追求企业的社会济效益，并通过与经生态环境效益相互结合，实现机械制造企业的协调可持续发展。因此在该机械加工工艺评价中，针对低碳制造综合评价指标体系中，应该建立在追求综合效益的基础，设计合理的评价指标体系，应该缩短加工时间、降低制造的成本，提升机械产品的生产质量，降低环境污染及能源浪费。

3.2 设计机械加工工艺评价模型

对于基于低碳制造机械的加工工艺规划中，可以运用典型多目标决策工具TOPSIS方法，综合评价制造机械加工的工艺方案，应用加权规范化矩阵，如下所示：

将决策矩阵中的矢量当作五维空间中的个矢量，从而得出下面公式中的h值：

通过以上公式，根据TOPSIS方法评价，以接近度h来评断机械加工工艺的低碳程度，以此来实现对机械加工的低碳制造。

3.3 在实际中的应用

针对某新型灯具结构加工中，应用节能灯，优化加工工艺，规划灯具轨迹，根据加工工件结构特点规划灯具轨迹[3]，在该机械加工中，有三种备选工艺方案，包括工艺一、工艺二、工艺三，对于三种工艺的方案数据指标如下表2中所示。

基于低碳制造机械工艺方案上，确保零件能满足客户要求，应用TOPSIS方法优选最终的制造工艺方案，计算后得出，工艺三加工零件，可以实现低碳制造目标，使机械制造企业获得更好的经济社会效益，实现机械加工中经济利益的最大化。在实际加工工艺中，可以实现辅助节能控制，提高加工工艺，实施先进的切削技术，提高机械加工中能源的利用率，并且在生产过程中，可以优化电机及主轴伺服系统，降低机床各部分能量消耗情况，实现机床设备工作过程中的节能优化，减少机床的碳排放；并且还应该优化机械产品的加工工艺参数，应用数据库以及智能数学算法，优化加工中的切削参数；还应该确保机械制造过程中可以节能降耗，使机械产品性能以及表面精确度达到设计需求，提高机械产品的加工质量。