基于碳排放的机加工工艺方案评估与参数优化
[Abstract]:The rapid development of manufacturing industry not only brings convenience to human production and life, but also causes serious environmental problems. Low-carbon manufacturing model has become an urgent need for the development of contemporary manufacturing industry. The machining process scheme of mechanical products is an important factor affecting carbon emission in machining process. However, the diversity of carbon emission sources and parts processing information are uncertain due to the process planning stage. How to evaluate the carbon emission of the process plan in this stage and how to optimize the low carbon decision will be able to enhance the energy saving and emission reduction ability of manufacturing enterprises. It is also a difficult problem to be solved in this field. In this paper, we combine the whole life cycle evaluation idea with the process of making process plan, and set up the process of evaluation, decision making and optimization for machining process scheme. Based on this, the evaluation method and parameter optimization method of process carbon emission are studied in detail as follows: (1) aiming at the quantification of process carbon emission, Combined with the whole life cycle evaluation method, the process of carbon emission assessment of machining process scheme was established. Most of the related studies have been focused on the manufacturing process that has been put into production, and the power data of the processing equipment are often obtained by taking the rated power value or the method of obtaining the field measurement. Because the energy consumption characteristic curve of the equipment changes dynamically according to the running state of the machine tool, the accuracy of the quantization method of rated power value needs to be improved. In this paper, the process scheme carbon emission assessment process is established, and the system boundary of machining system carbon emission is defined, and the main sources and main forms of carbon emission of machining system are determined. Aiming at the lack of practicability of the existing process carbon emission model, the carbon emission model based on carbon emission factor is established to support the quantification of carbon emission in machining process. Finally, taking the CA6140 flange as an example, the carbon emission assessment, decision making and parameter optimization process of the machining process are explained, and the results are analyzed. (2) aiming at the low carbon optimization problem of the cutting parameters of the process scheme, Combined with specific energy consumption method and process unit energy consumption method, a parameterized quantization model of carbon emission of machine tool system is established. The power modeling methods mainly include the element process modeling method, the cutting force power model modeling method and the specific energy consumption method, but it is difficult to balance the implementation conditions and accuracy. In this paper, combined with specific energy consumption method and process unit energy consumption method, considering the effect of spindle speed on material removal power during milling, a carbon emission function model of milling process with four factors as variables is established. It also introduces the simplicity of the experimental conditions and the accuracy of the model. The genetic algorithm is used to solve the problem of multi-objective optimization with carbon emission and machining time as the goal. (3) aiming at the relative shortage of the current software tool system for carbon emission assessment and optimization for machining processes, the genetic algorithm is used to solve the problem of multi-objective optimization. A carbon footprint evaluation system for machining process scheme is developed. Based on the above theoretical evaluation model, the design requirements of the software system are analyzed, the system architecture is constructed, and the contents and functions of each module are planned. The software is developed by using Visual studio2010 software based on ASP.Net to evaluate the carbon emission of machining process of mechanical products, and the software flow is introduced by taking the gearbox as an example.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH16
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,本文编号:2285775
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