基于低碳制造的機械加工工藝規(guī)劃體系設計

付丗椿

(沈陽市電工防爆器材廠有限公司,遼寧沈陽 110042)

基于低碳制造的機械加工工藝規(guī)劃體系設計

付丗椿

(沈陽市電工防爆器材廠有限公司,遼寧沈陽 110042)

在機械制造行業(yè)的產(chǎn)品加工過程中,為改善我國能源問題,實現(xiàn)機械加工中的節(jié)能減排,因此在機械加工行業(yè)中,可以應用關于低碳制造的理論與技術方法,規(guī)劃設計機械加工工藝體系,提高機械加工中的生產(chǎn)模式,降低能源消耗。以下本篇主要介紹基于低碳制造的機械加工工藝規(guī)劃體系設計。

低碳制造 低碳機械加工 低碳生產(chǎn)過程 加工工藝 評價指標體系

在機械加工企業(yè)中，應用低碳制造理論方法，針對低碳制造技術中的產(chǎn)品低碳設計、低碳生產(chǎn)過程、低碳能源開發(fā)三個部分，以此來規(guī)劃機械加工工藝規(guī)劃體系，不僅可以優(yōu)化機械生產(chǎn)過程，也可以實現(xiàn)對機械產(chǎn)品的高效生產(chǎn)。以下就對此做具體介紹。

1 機械加工工藝規(guī)劃體系介紹

低碳制造工藝規(guī)劃體系，不僅可以涉及到機械生產(chǎn)過程里中的能源消耗以及碳排放問題，降低能源消耗、建設碳排放，具有一定的經(jīng)濟、環(huán)境保優(yōu)勢。并且在低碳機械制造中，其生產(chǎn)過程到系統(tǒng)排放低濃度碳的過程之中，就是要完成機械產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)的再制造、重用、減量化、再循環(huán)。在基于低碳制造機械加工體系中，不僅要實現(xiàn)對資源的最大利用效率、對環(huán)境污染的最小化，還應該兼顧優(yōu)化機械生產(chǎn)中外在的社會效益與內(nèi)在經(jīng)濟效益[1]。低碳制造技術體系中包含產(chǎn)品生命周期以及工藝規(guī)程囊括過程，針對產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、包裝以及銷售、回收等全過程，都應該對其實施低碳控制，針對低碳產(chǎn)品以及資源開發(fā)、制造過程中，都應該確保機械加工產(chǎn)品可以滿足低碳要求。運用模塊化設計機械產(chǎn)品，降低制造成本，減少機械產(chǎn)品廢棄，提升資源利用率，減少切削污染，保證機械生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運作，使機械制造產(chǎn)品可以達到安全環(huán)保要求。

2 機械加工中的低碳制造體系

對于機械加工，應用低碳制造理論，將其分為三層體系結(jié)構(gòu)，在機械加工中，需要針對環(huán)境污染最小化、資源消耗最小化以及基于環(huán)境污染和資源消耗最小化進行加工工藝規(guī)劃，針對機械加工生產(chǎn)中的各類廢氣、廢水以及廢物，使其可以最小化，并且降低能源資源消耗，使機械加工中，實現(xiàn)切削液環(huán)境影響最小化、噪聲污染最小化、邊角料以及鐵屑最小化、環(huán)境污染極小化等，提高機械加工工藝質(zhì)量[2]。同時也應該實現(xiàn)環(huán)境污染最小化、資源消耗最小化、能量消耗最小化、原材料消耗最小化、輔料消耗最小化等，降低機械加工工藝生產(chǎn)中的能源消耗，提高機械產(chǎn)品加工的總體效益。

表2 加工工藝方案數(shù)據(jù)指標

3 設計基于低碳制造的機械加工工藝規(guī)劃體系

在機械加工行業(yè)中，針對機械加工工藝，通過低碳產(chǎn)品制造工藝，運用新技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，改善傳統(tǒng)工藝，首先單獨評價低碳產(chǎn)品的制造工藝指標，其次，再利用TOPSIS方法來綜合評價低碳制造產(chǎn)品工藝方案，從而可以最終獲得高效益的低碳機械制造產(chǎn)品工藝，滿足實際需求。以下做具體介紹。

3.1 設計基于機械加工工藝評價體系

在當前機械加工中，不僅要單一追求企業(yè)的內(nèi)在經(jīng)濟效益，還應該追求企業(yè)的社會濟效益，并通過與經(jīng)生態(tài)環(huán)境效益相互結(jié)合，實現(xiàn)機械制造企業(yè)的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。因此在該機械加工工藝評價中，針對低碳制造綜合評價指標體系中，應該建立在追求綜合效益的基礎，設計合理的評價指標體系，應該縮短加工時間、降低制造的成本，提升機械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，降低環(huán)境污染及能源浪費。

3.2 設計機械加工工藝評價模型

對于基于低碳制造機械的加工工藝規(guī)劃中，可以運用典型多目標決策工具TOPSIS方法，綜合評價制造機械加工的工藝方案，應用加權(quán)規(guī)范化矩陣，如下所示：

將決策矩陣中的矢量當作五維空間中的個矢量，從而得出下面公式中的h值：

通過以上公式，根據(jù)TOPSIS方法評價，以接近度h來評斷機械加工工藝的低碳程度，以此來實現(xiàn)對機械加工的低碳制造。

3.3 在實際中的應用

針對某新型燈具結(jié)構(gòu)加工中，應用節(jié)能燈，優(yōu)化加工工藝，規(guī)劃燈具軌跡，根據(jù)加工工件結(jié)構(gòu)特點規(guī)劃燈具軌跡[3]，在該機械加工中，有三種備選工藝方案，包括工藝一、工藝二、工藝三，對于三種工藝的方案數(shù)據(jù)指標如下表2中所示。

基于低碳制造機械工藝方案上，確保零件能滿足客戶要求，應用TOPSIS方法優(yōu)選最終的制造工藝方案，計算后得出，工藝三加工零件，可以實現(xiàn)低碳制造目標，使機械制造企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟社會效益，實現(xiàn)機械加工中經(jīng)濟利益的最大化。在實際加工工藝中，可以實現(xiàn)輔助節(jié)能控制，提高加工工藝，實施先進的切削技術，提高機械加工中能源的利用率，并且在生產(chǎn)過程中，可以優(yōu)化電機及主軸伺服系統(tǒng)，降低機床各部分能量消耗情況，實現(xiàn)機床設備工作過程中的節(jié)能優(yōu)化，減少機床的碳排放；并且還應該優(yōu)化機械產(chǎn)品的加工工藝參數(shù)，應用數(shù)據(jù)庫以及智能數(shù)學算法，優(yōu)化加工中的切削參數(shù)；還應該確保機械制造過程中可以節(jié)能降耗，使機械產(chǎn)品性能以及表面精確度達到設計需求，提高機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，在機械加工中應用工藝評價體系，針對低碳制造工藝中的能源、環(huán)境指標問題，不僅可以確保工業(yè)能源的可持續(xù)發(fā)展，也可以實現(xiàn)機械制造企業(yè)經(jīng)濟利益的最大化。在機械加工行業(yè)中設計基于低碳制造機械加工工藝規(guī)劃體系，有助于節(jié)能減耗的實現(xiàn)，實際中具有一定的可行性。

[1]張兆龍.電機節(jié)能新突破:自適應隨動控制技術簡介[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2011,06(34):45-46.

[2]蔣啟梅.優(yōu)化型切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)與應用[J].航空制造技術,2010,16(24):34-35.

付丗椿,1956-10-10,男,漢,沈陽市電工防爆器材廠有限公司,工程師(中級),大本,研究方向:機械制造。