碳利用率模型与高效低碳铣削工艺参数优化研究

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1、密级：中图分类号：TH163硕士学位论文碳利用率模型与高效低碳铣削工艺参数优化研究研究生：黄文良导师：邓朝晖学科：机械工程研究方向：高效精密智能制造2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterModelofcarbonutilizationefficiencyandoptimizationofmillingprocessparametersforhighefficiencyandlowcarbonCandidate：HUANGWenliangSupervisoran

2、dRank：DENGZhaohuiProfessor碳利用率模型与高效低碳铣削工艺参数优化研究学位类型学术型学位作者姓名黄文良作者学号15010301033学科(专业学位类别)机械工程研究方向(专业领域)高效精密智能制造导师姓名及职称邓朝晖教授实践导师姓名及职称所在学院机电工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

3、本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要机床工业是机械制造业的基础和重要组成部分，机床作为机械制造业的基本生产设备，直接影响

4、着其他机械产品的生产技术水平和经济效益。全球机床保有量庞大，且使用范围广泛，然而，机床加工效率相对较低、环境污染物和温室气体的排放严重。实现机床低碳高效制造已成工业界和学术界需要解决的重要问题，同时也是实现我国2030年减排承诺以及打破绿色壁垒的有效途径。本文以“典型机床绿色生产工艺技术评估及应用支持系统研究(课题编号：2014AA041504)”为依托，针对典型机床领家加工碳排放量大、效率不高等问题，提出了碳利用率这一新的低碳综合评价指标，针对低碳高效制造的数控铣削工艺参数多目标优化这一课题进行了较为深入

5、的探索。第一，对目前低碳制造研究主流碳排放量化方法进行了介绍，分析了铣削加工过程的碳排放特点，基于铣削加工过程的碳排放特性，将数控机床铣削碳排放分为了电能部分碳排放、材料消耗处理碳排放、刀具损耗碳排放以及铣削液消耗处理碳排放，建立数控机床加工各部分碳排放与工艺参数之间的函数关系式，在此基础上建立了面向低碳高效的碳排放和碳利用率工艺参数优化模型。其次，以四坐标立式加工中心为例搭进行了铣削加工碳排放和碳利用率测试实验，并在典型四坐标立式加工中心上进行典型零件铣削加工各部分的功率采集和碳排放、碳利用率值的计算。通

6、过对实验数据分析与数值回归拟合，得到了各部分碳排放理论模型，从而得到铣削加工碳排放和碳利用率理论模型。通过实验数据对碳排放与碳利用率函数模型进行验证，同时对铣削工艺参数对碳排放和碳利用率的影响规律进行了研究，得出立式加工中心铣削加工碳排放随着在主轴转速的一定的情况下，随进给速度、铣削深度和铣削宽度的增大而降低；碳利用率在主轴转速一定的情况下，随着进给速度、铣削深度和铣削宽度的增大而增大；在相同主轴转速的情况下，选取较大的进给速度、切削深度和切削宽度在一定程度上可以有效的降低铣削加工中的碳排放，显著提高机床的

7、碳利用率和加工效率。最后，采用粒子群算法分别对以碳排放和加时间、碳利用率与加工时间为优化目标的两个铣削加工工艺参数优化模型进行了优化，通过对企业现有经验参数与优化后的实验结果进行对比，得出优化工艺参数的结果明显优于现有的经验参数的结果，从而验证了优化方法的可行性，同时对比了以优化目标不同的优化结果，结果表明通过提升加工碳利用率也可有效减少铣削加工碳排放。关键词：碳利用率；低碳高效；铣削加工；工艺参数优化；iiiABSTRACTMachinerymanufacturingindustryisthebasisf

8、orthedevelopmentofvarioussectorsofthenationaleconomy,whichisshoulderingthetaskofprovidingmoderntechnologyandequipmentforallsectorsofthenationaleconomy.Thescaleandlevelofmachinerymanufacturingindustryistheimpo