基于低碳制造的機械加工工藝規劃體系設計

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)

在機械制造行業的產品加工過程中,為改善我國能源問題,實現機械加工中的節能減排,因此在機械加工行業中,可以應用關于低碳制造的理論與技術方法,規劃設計機械加工工藝體系,提高機械加工中的生產模式,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劃體系設計。

低碳制造 低碳機械加工 低碳生產過程 加工工藝 評價指標體系

在機械加工企業中，應用低碳制造理論方法，針對低碳制造技術中的產品低碳設計、低碳生產過程、低碳能源開發三個部分，以此來規劃機械加工工藝規劃體系，不僅可以優化機械生產過程，也可以實現對機械產品的高效生產。以下就對此做具體介紹。

1 機械加工工藝規劃體系介紹

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

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構，在機械加工中，需要針對環境污染最小化、資源消耗最小化以及基于環境污染和資源消耗最小化進行加工工藝規劃，針對機械加工生產中的各類廢氣、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，實現切削液環境影響最小化、噪聲污染最小化、邊角料以及鐵屑最小化、環境污染極小化等，提高機械加工工藝質量[2]。同時也應該實現環境污染最小化、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中的能源消耗，提高機械產品加工的總體效益。

表2 加工工藝方案數據指標

3 設計基于低碳制造的機械加工工藝規劃體系

在機械加工行業中，針對機械加工工藝，通過低碳產品制造工藝，運用新技術代替傳統工藝，改善傳統工藝，首先單獨評價低碳產品的制造工藝指標，其次，再利用TOPSIS方法來綜合評價低碳制造產品工藝方案，從而可以最終獲得高效益的低碳機械制造產品工藝，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的內在經濟效益，還應該追求企業的社會濟效益，并通過與經生態環境效益相互結合，實現機械制造企業的協調可持續發展。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，提升機械產品的生產質量，降低環境污染及能源浪費。

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，應用加權規范化矩陣，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

針對某新型燈具結構加工中，應用節能燈，優化加工工藝，規劃燈具軌跡，根據加工工件結構特點規劃燈具軌跡[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據指標如下表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，可以實現低碳制造目標，使機械制造企業獲得更好的經濟社會效益，實現機械加工中經濟利益的最大化。在實際加工工藝中，可以實現輔助節能控制，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，并且在生產過程中，可以優化電機及主軸伺服系統，降低機床各部分能量消耗情況，實現機床設備工作過程中的節能優化，減少機床的碳排放；并且還應該優化機械產品的加工工藝參數，應用數據庫以及智能數學算法，優化加工中的切削參數；還應該確保機械制造過程中可以節能降耗，使機械產品性能以及表面精確度達到設計需求，提高機械產品的加工質量。

4 結語

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、環境指標問題，不僅可以確保工業能源的可持續發展，也可以實現機械制造企業經濟利益的最大化。在機械加工行業中設計基于低碳制造機械加工工藝規劃體系，有助于節能減耗的實現，實際中具有一定的可行性。

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

[2]蔣啟梅.優化型切削參數數據庫系統開發與應用[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。