机械加工制造过程能量传输模型分析与能耗优化研究
                                                           魏香林
                                  (广东创新科技职业学院机电工程系，广东 东莞〓523960)
摘要：针对传统机械加工制造过程中因能量传输控制误差较大导致能耗多的问题，提出了一种新的机械加工制造过程能量传输模型对能耗进行优化研究。研究过程分为3步：首先以机械加工制造过程约束条件为基础，对机械加工制造过程产生的能耗情况进行基础分析；其次根据能耗情况，在机械加工制造过程中引入误差补偿技术，运用该技术构建能量传输数学模型；最后以改进模型为依据，完成机械加工制造过程的能耗优化。实验结果表明：改进制造过程能耗少、稳定性较好，而传统制造过程能耗波动较大，且最低也超过了60MJ；改进制造过程符合基础关系函数，比传统制造耗能更少。
关键词 机械加工；制造过程；能耗；误差补偿；离散分布；约束
中图分类号：TH161.5 〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2018)10-0081-05


    节能减排是当前我国制造业发展过程中需要重点关注的内容。机械加工制造过程以机床为主，在把物料资源转变为成品或者半成品时，伴随着大量的能量消耗过程。对大型的机械加工制造过程进行节能处理，其节能潜力及环境减排潜力很大，在这方面有许多研究成果：文献［4］将加工过程中的能耗分为固定能耗、空载能耗和切削能耗3个部分，并建立了相应的能耗模型，通过对实际铣削情况的分析表明，利用该模型计算得到的能耗数据精度较高，为工艺参数的选取和决策优化奠定了基础；文献［5］分析了数控机床加工阶段和加工间隔的能耗特点，并讨论了各阶段的节能方法，结果表明，加工间隔的能耗水平高，部分机床设备可以关闭或处于待机状态；文献［6］根据加工过程的组成要素，对低碳制造过程的能量需求进行智能计算和建模分析，并用实践调研数据证明能量传输模型分析与能耗优化在机械加工制造过程中的应用较广。目前，将能耗建模分析用于机械加工制造进行节能处理的方法还有待改进，尤其缺少从生产运行层面展开的节能优化分析。为此，本文针对机械加工制造过程的能量传输模型展开研究，引入误差补偿技术，改进能量传输模型，进行能耗优化研究。

1〓机械加工制造过程能耗分析
1.1〓约束条件建立
    在机械加工制造过程中，产生的能耗在某一种运行情况下维持时间所用的功率为一固定值，而当运行情况发生变化时，其功率会变成另一固定值，形成的能耗规律完全符合离散分布函数特性。因此，此类能耗具备一系列离散功率值，其能耗特征可以表达为：

Er=∑〖DD(〗〖〗v〖DD)〗Pvrtvr
〖JY〗(1)

式中：Er为第r个耗能设备的离散功率值；Pvr为在第v种运行情况下〖HJ*5/9〗第r个耗能设备功率；tvr为在第v种运行情况下第r个耗能设备运行时间。
对于机械加工制造过程的每一个生产周期，一般都能通过机械加工制造过程的转变功率对相对时间的积分来进行能耗建模，此能耗的多少直接由加工任务的动态性决定。在机械加工制造过程中，生产周期能耗分为两部分：1)生产加工产生的

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基金项目：广东创新科技职业学院校企科研项目（cxxqkyxm 003）
作者简介：魏香林（1984—），男，广东南雄人，广东创新科技职业学院讲师，硕士，主要研究方向为产品设计、智能制造、新型材料。

文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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