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低碳制造正越来越受到各国科学家、企业研发部门和学术界的重视。系统把握现代数控加工系统的碳排放特性是实现其低碳运行和开发绿色数控加工装备的重要基础。机床数控加工系统具有量大面广的特点,由机床数控加工消耗引起的环境问题日益严重。目前以数控加工系统等复杂制造系统为研究对象,将物料和能源消耗系统考虑,研究其碳排放规律的较少,制约了低碳加工技术的发展。针对这一问题,本文重点研究数控滚齿机床加工过程碳排放定量分析方法: 首先,基于数控加工过程从能源、物料资源、废弃物三个维度对数控滚齿加工过程的碳排放边界进行研究,界定了现代数控滚齿加工过程碳排放的核算范围,建立系统的碳排放边界模型,并对数控加工过程的碳排放构成进行了定性分析,在分类研究的基础上建立各类碳排放的构成清单。 其次,针对滚齿加工过程碳排放源多,影响因素复杂,量化数据难以统计的问题,分别从切削用量、被加工齿轮、加工刀具、滚齿机床及切削液几个方面对影响滚齿加工过程碳排放的影响因素进行了系统的研究分析,研究碳排放影响因素的量化表达方法;选择零件作为多源碳排放的集成载体,以零件加工过程为主线,以零件和零件加工时间为单位对各类碳排放量进行分摊集成,建立基于多主体的滚齿加工过程多源碳排放分摊集成模型;根据定性分析的结果建立了滚齿加工过程碳排放定量计算模型,完成批量生产中对单个齿轮碳排放的定量计算。 然后,根据提出的滚齿加工过程碳排放定量计算模型,建立以完工时间和加工质量等为约束,以滚齿加工的主轴转速和进给量为优化变量,以碳排放量和加工成本为优化目标的多目标优化模型;采用遗传算法进行优化求解,在碳排放量得到较大改善的同时能够降低加工成本,通过仿真计算验证了定量计算模型及优化方法的可行性。 最后,总结全文,分析论文研究的不足,并提出了滚齿加工过程碳排放研究未来的发展展望。