机械加工制造过程能耗优化方法研究

赵连柱

制造业生产过程就是对资源转亿成为产品或服务，在此过程中势必造成大量能量的消耗，机械加工属于制造韭之中的重要生产环节，如何能够实现能耗优化，节省资源，是本研究中探讨的重点。机械加工制造环节能耗优化方案主要从以下几个方面开展。

机械加工 制造 能耗

能量对国民经济发展的影响巨大，国际能源价格变动的情况下，使得全球能源竞争趋势加强，尤其是当前阶段，能源主体仍然使用的是化石燃料。同时全球气候问题以及环境问题越来越严重，世界上各国均采取积极方法应对，机械加工制造过程中能耗优化则成为了当前研究的重点，希望通过本研究能够对未来技术优化与发展提供借鉴和帮助。

制造过程能耗定量计算

机械加工制造过程能耗所形成的定量计算是有效开展节能优化生产作业的前提，因为机床本身属于机械加工环节的好能行资源，为此，本研究从机械产品零件的制造环节的单台机床所产生的能耗构成以及影响因素加以分析。随后，单台机床所具有的能耗特性加以分析，并在合理利用的基础上建立机床能耗模型，以此对后续能耗优化设计提供帮助。

机床设备能耗特性分析

（1）时间维度

能耗属于功率函数通过时间域形成的积分，为此，能耗特性决定了其本身无法脱离时间维度。设备能耗结合是否加工工件能将能耗划分为时间段能耗以及非甲供时间段能耗。

因此，有定义为：加工时间，为工件在进人工位之后，实施加工工序，从准备开始阶段到工件完成加工，并回复加工工位至初始条件的全部时间。

由此可知，机械加工为了进行能耗优化，在计算能耗的过程中加工时间主要包括了工件装载以及卸载时间即可；对于非加工时间段，则对待机能耗进行计算。

（2）机床能量流分析

结合机床能耗功率情况分析，风扇电机、数控系统以及冷却泵等几个部件的能耗固定不变，属于固定能耗，主轴电机以及进给轴电机则属于驱动设备，具体包括了材料切削能耗以及变化能耗。这当中。加工环节主轴以及进给轴一般情况会在差别速度条件下运行，但是一旦给定速度，则其产生功率也保持不变，因此可视为常数。对维持主轴以及进给轴根据工艺参数所形成的能耗视为裱花能耗。机床带动刀具实施切削工序，并负载运转的过程中，电动机以及机械电动系统都需要形成能量损耗，因此，材料切削能耗之中除了包括去工件部分形成的能耗，也包括负载本身的能耗。

机械加工制造过程能耗计算模型

（1）模型假设

通过分析加工时间的定义可知，工件任一工序通过机床上加工时间.除了有机械加工辅助时间，还包括了工艺过程的时间。辅助时间内因为机床是在待机，则可以使计算部分仅需要对实践信息进行关注即可。

能耗属于功率在时间值上形成积累，功率大，但是持续时间如果相对较短，则积累计算的能耗值也将会较小。功率小，但是持续时长则能耗也将会较大。为此，在进行能耗比较的过程中，可以分析加工工艺环节的子过程时间段特征。

与机械加工技术环节的功率曲线所呈现的平稳段对比分析，则机械加工操作处在相对稳定的状态，则可以对机械加工工艺称之为活动。工艺过程中功率曲线所能够达到的峰值也属于瞬态的。由此，结合机械加工环节形成的功率变化情况，通过时间轴则能够对机械加工以及工艺流程分解作为系统性的活动转移。功率轴当中，则活动以及活动转移功率均能够被理解为是机床当中不同能耗产品在多种运动条件下形成的功率组合。

（2）假設分析

展示零件加工能耗预测值以及实际值，通过对比则可以知道加工工序能耗属于贯穿整个活动的主体，综合活动转移能耗情况在提升机械加工技术过程能耗的预测精度对比，实际提升比例十分有限，仅有6.5%。本研究中对机械加工制作能耗优化问题进行分析，并对产品制造过程中能耗问题进行计算模型的设计。除了要前述中条件，还需要提出假设：

1.机床彼此之间完全独立，且机床在相同时间均只能完成单独一道工序；

2.加工任务之中所有工序只能够选择其中任一台完成，同时加工开始将不能够中断。

3.工序加工时间则通过辅助时间以及工艺时间两部分构成，同时，加工与工序之间并不发生关系。

4.不需要考虑在生产环节可能出现的故障问题。

综上所述，本研究针对机械产品的零件加工制造工艺下的能源消耗问题进行分析，通过深入了解低碳制造技术以及生产调度集成相关知识，进一步探索工艺能耗的合理性问题，向通过本研究能对降低由于机械制造能耗造成的二氧化碳排放，降低对环境造成的压力。希望通过本研究能够对未来技术发展提供借鉴和帮助。

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