基于特征的双肘杆伺服压力机LCA方法研究

发布时间：2017-10-22 16:06

  本文关键词：基于特征的双肘杆伺服压力机LCA方法研究

  更多相关文章： LCA 双肘杆伺服压力机 特征 CAD/CAPP 碳排放

【摘要】：近些年来,我国装备制造业飞速发展,但随之带来了资源消耗和环境排放方面的问题,尤其在全球气候变暖的背景下,如何有效进行“低碳”的绿色设计成为了今后研究的重点和趋势。生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)作为一种环境影响评价工具,在国内外被广泛应用于各类产品,并得到了越来越多的关注,因此将其运用到压力机的研究中有着重要的现实意义。但是传统LCA方法的数据清单收集量过于繁杂,没有考虑到产品在设计和制造阶段具有某些可以提取的相似属性。本研究针对这个问题,将基于特征的思想运用到LCA研究中,进行了以下工作:首先构建了面向LCA的产品数据信息模型,由CAD、CAPP以及基于特征的LCA系统组成。对面向伺服压力机LCA的特征进行了定义和分类,在传统LCA方法的基础上,清单分析环节新增特征选择、提取和转换等步骤,完成了基于特征LCA方法的总体框架。以典型LCA建模过程为例,着重阐述CAD、CAPP系统中的特征信息,通过原材料输入、能量物料消耗输入、典型工艺输入以及排放物输出等中间转换参数,经过转换计算成为生命周期清单(Life cycle inventory,LCI)结果的一般化特征转换模型。其次选择具有代表性的温室气体排放作为LCA的评价指标,从伺服压力机制造阶段涉及的原材料制备、焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺入手,定性分析各工艺的碳排放类型和来源,在此基础上完成了它们的特征转换模型。通过公式明确表达出CAD、CAPP提供的设计和制造特征向LCI的转换过程。由于制造工艺具有通用性,本章建立的转换模型不仅对伺服压力机零件,对其他研究对象也是适用的。最后以双肘杆伺服压力机为例,具体说明基于特征LCA方法的应用过程。按照步骤首先明确研究目的和系统边界,再依次分析制造阶段、运输与使用阶段和废弃处理阶段的碳排放。通过从CAD、CAPP系统提取到的相关特征参数以及特征转换模型,计算出全生命周期的等效碳排放,并利用SimaPro软件建模,得到清单结果进行对比核算,从而验证模型的科学性。采取Ecoindicator-99方法进行生命周期影响评价(Life cycle impact assessment,LCIA)。清单结果表明使用阶段碳排放占总量的97.4%,从压力机的驱动技术入手,实现工作过程的节能对碳排放有着至关重要的意义。制造阶段的主要来源是原材料制备环节,说明在满足功能和刚度的前提下,进行轻量化设计也是减轻碳排放的有效途径。
【关键词】：LCA 双肘杆伺服压力机 特征 CAD/CAPP 碳排放
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题背景与意义10-11
• 1.2 生命周期评价方法11-14
• 1.2.1 方法框架12-13
• 1.2.2 需解决的问题13-14
• 1.3 国内外研究现状14-18
• 1.3.1 有关伺服压力机的研究14-15
• 1.3.2 有关基于特征思想的研究15-16
• 1.3.3 有关LCA方法应用的研究16-18
• 1.4 论文的创新点18-19
• 1.5 论文的基本框架19-21
• 第二章 基于特征的LCA方法模型21-36
• 2.1 面向LCA的产品数据信息模型21-23
• 2.2 面向伺服压力机LCA的特征定义与分类23-26
• 2.2.1 特征定义23
• 2.2.2 特征分类23-26
• 2.3 基于特征的LCA方法框架26-28
• 2.4 面向典型CAD、CAPP和LCA系统的特征转换模型28-35
• 2.4.1 CAD系统提供的设计特征28-30
• 2.4.2 CAPP系统提供的制造特征30-31
• 2.4.3 一般化特征转换模型31-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 基于制造工艺的特征转换模型36-61
• 3.1 伺服压力机制造过程及典型工艺36-37
• 3.2 制造过程碳排放分析37-42
• 3.3 典型工艺的特征转换模型42-60
• 3.3.1 原材料制备43-44
• 3.3.2 焊接工艺44-48
• 3.3.3 铸造工艺48-50
• 3.3.4 锻造工艺50-53
• 3.3.5 机械加工工艺53-56
• 3.3.6 热处理工艺56-58
• 3.3.7 涂装工艺58-59
• 3.3.8 装配59-60
• 3.4 本章小结60-61
• 第四章 基于特征LCA方法的应用61-92
• 4.1 研究目的与系统边界分析61-63
• 4.1.1 研究目的61
• 4.1.2 功能单元61
• 4.1.3 系统边界61-62
• 4.1.4 假设条件62-63
• 4.2 生命周期清单分析结果63-79
• 4.2.1 制造阶段清单分析结果63-76
• 4.2.2 运输与使用阶段清单分析结果76-77
• 4.2.3 废弃处理阶段清单分析结果77-78
• 4.2.4 生命周期总清单分析结果78-79
• 4.3 生命周期影响评价分析79-85
• 4.3.1 生命周期影响评价步骤80-81
• 4.3.2 本研究采用的环境影响评价方法81-82
• 4.3.3 生命周期环境影响评价结果82-85
• 4.4 不确定性分析85-91
• 4.4.1 分析方法选择85-86
• 4.4.2 参数不确定性程度分析86-87
• 4.4.3 不确定性概率分布函数87-89
• 4.4.4 不确定性分析结果89-91
• 4.5 本章小结91-92
• 第五章 总结与展望92-94
• 5.1 总结92-93
• 5.2 展望93-94
• 参考文献94-99
• 致谢99-100
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文100
• 攻读硕士期间参与的科研项目100-102

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本文编号：1079070