液压机低碳制造及其实施关键技术研究
本文选题:液压机 切入点:低碳制造 出处:《合肥工业大学》2015年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:装备制造业是制造业的核心组成部分,其技术水平直接影响其它产业的竞争力,开展装备低碳制造及其实施关键技术研究是企业在激烈的市场竞争中获得优势的重要途径。本论文在研究液压机制造企业低碳制造模式及其实施方法的基础上,解决了液压机产品实施低碳制造的一些关键技术。主要工作如下:首先阐述了液压机制造企业低碳制造的概念及内涵,探讨了液压机制造企业实行低碳制造模式的意义,提出了低碳制造模式从设计、制造和全生命周期三个层面的实施方法。从技术实施维、空间维和时间维三个维度构建了企业低碳制造实施过程总体框架,并建立了液压机制造企业低碳设计实施流程;提出了液压机制造企业的碳排放特性分析实施方法,建立了液压机低碳制造的评价标准;介绍了基于MES系统的液压机制造企业碳排放环节的监测与控制手段,分析了实行碳排放控制的成本和收益,并通过实例分析阐述低碳制造模式的企业示范应用。其次,对液压机生命周期的主要碳排放,尤其是目前研究尚不深入的液压机制造过程碳排放进行了建模与分析,将动作元的概念引入碳排放的清单分析中,根据动作元的碳排放是否与制造工艺参数相关将其分为两类,并分别讨论其碳排放解算方法。通过动作元的碳排放分析,得到制造工艺中影响碳排放的最主要因素,为制造企业制定减少碳排放的策略提供依据。并以某企业生产的RZU-2000H型拉深液压机上横梁组焊件的焊接工艺为例,验证了所采用的碳排放解算方法的可行性。然后,从三个新的角度出发,提出了企业低碳设计模式下的液压机系统及关键部件节能设计方法。分析了电机与泵的效率特性,提出了电机-泵驱动系统能效最优的控制方法;针对多台液压机组成的多机系统,通过不同液压机之间的节拍协调,对其工作时间进行调度,减少驱动系统的待机时间,提高系统效率;基于滑块与立柱导向装置滑动副磨损约束,在总效率损失最小的原则下,提出了不同导向长度导向装置的滑动副配合间隙优化方法。最后,选取液压机滑块为研究对象,进行液压机结构拓扑优化,对滑块等的组焊件的制造过程碳排放进行表征,将制造工艺的碳排放与滑块的筋板体积共同作为约束条件,通过筋板结构的拓扑迭代,保证在主体尺寸和制造工艺不变的情况下减少液压机制造过程的碳排放。
[Abstract]:The equipment manufacturing industry is the core component of the manufacturing industry, and its technical level directly affects the competitiveness of other industries. It is an important way for enterprises to obtain advantages in the fierce market competition by developing the research on the key technologies of equipment low carbon manufacturing and its implementation. This paper is based on the research of low carbon manufacturing mode and its implementation methods in hydraulic press manufacturing enterprises. Some key technologies of low carbon manufacturing for hydraulic press products are solved. The main work is as follows: firstly, the concept and connotation of low carbon manufacturing in hydraulic press manufacturing enterprises are expounded, and the significance of implementing low carbon manufacturing mode in hydraulic press manufacturing enterprises is discussed. In this paper, the implementation methods of low carbon manufacturing model from three aspects of design, manufacturing and whole life cycle are put forward, and the overall framework of enterprise low carbon manufacturing implementation process is constructed from three dimensions: technology implementation dimension, space dimension and time dimension. The low carbon design and implementation process of hydraulic press manufacturing enterprise is established, and the implementation method of carbon emission characteristic analysis of hydraulic press manufacturing enterprise is put forward, and the evaluation standard of low carbon manufacturing of hydraulic press is established. This paper introduces the monitoring and control methods of carbon emission in hydraulic press manufacturing enterprises based on MES system, analyzes the cost and income of implementing carbon emission control, and illustrates the enterprise demonstration application of low carbon manufacturing mode through an example. In this paper, the main carbon emissions in the life cycle of hydraulic press are modeled and analyzed, and the concept of action element is introduced into the inventory analysis of carbon emission. According to whether the carbon emission of the action element is related to the manufacturing process parameters, it is divided into two categories, and the calculation method of the carbon emission is discussed respectively. Through the analysis of the carbon emission of the action element, the most important factors affecting the carbon emission in the manufacturing process are obtained. This paper provides a basis for manufacturing enterprises to formulate strategies to reduce carbon emissions. Taking the welding process of upper beam group welds of RZU-2000H drawing hydraulic press produced by a certain enterprise as an example, the feasibility of the carbon emission calculation method is verified. From three new points of view, the energy saving design method of hydraulic press system and its key components in low carbon design mode is put forward. The efficiency characteristics of motor and pump are analyzed, and the optimal control method of energy efficiency of motor pump driving system is put forward. According to the multi-machine system composed of several hydraulic presses, through the coordination of the rhythm between different hydraulic presses, the working time is scheduled to reduce the standby time of the drive system and improve the efficiency of the system. Based on the wear constraint of sliding pair of slide block and column guide device, under the principle of minimum loss of total efficiency, the optimization method of sliding pair matching clearance of guide device with different guide length is proposed. Finally, the sliding block of hydraulic press is selected as the research object. The structure topology of hydraulic press is optimized to characterize the carbon emission in the manufacturing process of the slider. The carbon emission of the manufacturing process and the volume of the steel plate of the slider are taken as the constraint conditions, and the topological iteration of the stiffened plate structure is carried out. Ensure the reduction of carbon emissions from the manufacturing process of hydraulic press when the main dimensions and manufacturing process remain unchanged.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH186;TH137
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本文编号:1616468
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