浅谈机械加工制造能耗优化方法

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摘要：机械制造业的发展直接影响我国的经济和科技发展。制造业的生产过程就是将资源进行转化，在这一过程中往往会产生较高的能耗，针对我国现阶段资源紧缺的情况，在机械加工制造的过程中进行能耗的优化就是机械制造业发展的主要方向。该文主要研究了如何在机械制造过程中实现能耗优化，节约能源，并结合实际情况，提出几点能耗优化的措施，以供参考。

关键词：机械加工；制造过程；能耗优化

能量问题一直是国际研究的重点问题，对国民经济的发展有着直接影响，在现今国际能源价格变动的环境下，能源市场的竞争愈发激烈。同时，随着环境问题越来越严重，全球都重视节约能源，保护环境。而机械加工制造的过程就是将资源转化为产品或服务的过程，其中包括各种动力机械、农业机械和起重运输机械等。在机械加工制造过程中能源消耗十分严重，所以必须在机械加工过程中实施能耗优化，改变机械加工制造高消耗高污染的弊端，减小能源的损耗和浪费，对机械加工技术进行优化和改善，实现绿色加工生产，构建绿色生态文明。

1机械加工制造过程能耗优化的必要性

我国机械制造业的主要发展方向是节约资源、保护环境，尽可能地实现经济发展和自然环境和谐共存的目标，因此，机械加工制造过程的必要性主要有以下3点。第一，环境污染小。机械加工制造过程的能耗优化相对于传统的加工制造过程来说更加合理。在该过程中，从全面采用绿色环保加工技术，能够在很大程度上提高能源的利用效率，并且能够降低加工制造过程中的污染物排放，对机械废物进行合理科学的处理，全面降低机械加工制造过程中造成的环境污染。第二，能源利用率高。我国机械加工的发展方向是精密化和集约化。对机械将制造过程进行优化和改善，不但能够降低能耗，减少环境污染，还能够提高能源的利用率，实现能源的高效利用。结合我国能源的实际利用情况，仍存在着较多因资源配置而引起的能源浪费现象，使能源的真正价值无法正常发挥，造成严重的浪费，还在无形之中提升了机械加工制造的成本。所以优化机械加工制造过程，能够帮助实现一体化、智能化的发展，彰显“循环”经济。第三，生产收益高。传统的机械加工制造过程在资源的使用上，会造成严重的损耗，并且资源得不到高效的利用，无法体现资源的真正使用价值。象在一些加工制造的过程中，因对资源使用无法进行准确地衡量，就会在一定程度上造成能源的大量损耗，无形增加加工制造的成本。所以，对机械加工制造过程进行优化，能够有效地降低成本，提高制造企业的生产收益和经济收益。

2机床设备资源的状态建模和量化评估

2.1机床设备资源的状态建模。在该文中，参与机械加工制造的资源具体指在一个完整生产周期中的物理元素，针对资源的合作层次和应用权限能够分为生产单元层、设备层和车间层。在一般情况下，机械加工制造的主要过程都是在机床上进行的，所以该文主要针对机床设备的能耗情况进行研究。2.2状态的量化评估。机床设备资源状态的量化评估主要是对加工制造时的资源配置进行约束，保证资源决策的科学性，从而提高机械加工制造工艺的可执行性。通过对加工制造资源的建模进行分析，能够发现，不同的使用目的，机床设备表现出的相应信息也大不相同。3机械加工制造过程能耗的定量分析。在对机械加工制造过程进行优化时，对能耗的定量计算以及分析是实施优化的基础。机床设备是最主要的耗能资源，针对机床的耗能计算和分析通常情况下都是在时间维度上进行，通过是否参与加工任务进行区分，能够分成非加工时间能耗和加工时间能耗。其中加工时间能耗是指设备在初始加工直至加工结束这段时间产生的能耗。并且在这一整体过程中，一旦机床设备没有关机，无论是否进行加工操作，都会产生相应的能耗。传统的能耗优化过程主要是对单台设备进行优化，生产调度优化的方向是则是对机床设备的非加工时间的机床设备待机能耗优化。

4机械加工制造过程能耗计算模型

4.1计算模型假设。上述我们对机械加工制造过程的能耗的定量分析进行了探讨，以此进行计算模型的假设。首先，从加工时间的定义来看，在机床加工的过程中，除了在机床加工上的辅助时间，还有加工进行时的工艺过程时间。并且在辅助时间内，机床处于待机状态，则可以只针对实践信息进行计算。其次，从能耗和功率的关系来看，能耗可以认为是功率在时间上形成的积累情况，功率大，但是加工时间持续较短，相应的能耗值也会较小；功率大，加工时间持续较短，相应的能耗值也会较大。由此，在对能耗进行分析计算的过程中，可以将计算模型建立在加工工艺环节中子过程时间段的基础上。将此计算模型同机械加工环节的功率曲线进行对比分析，可以看出机械加工操作处于相对稳定的状态，可以称其为活动。并且在工艺过程的功率曲线中，相应的峰值也属于瞬态。所以在功率曲线中，活动和活动转移的功率均可以被认为是机床加工过程中，不同产品能耗在不同运动情况下的功率组合。4.2假设分析。对上述计算模型假设进行分析，通过预测值和实际值的对比，能够看出机床加工工序时产生的能耗是整个机械加工制造过程中产生能耗的主体。想要彻底实现计算模型的设计，除了上述提到的条件，还要进行相应的几点假设：假设一，在计算模型中，独立机床之间完全独立，并且每个机床在相同的加工时间内只能完成一道工序；假设二，在进行加工任务进行的过程中，相应的所有工序只能由同一台机床设备进行完成。一旦加工工艺开始进行，不能中途中断；假设三，机械加工的时间构成只包括辅助时间和工艺时间2个部分，并且加工和工艺工序进行不产生联系；假设四，在机床进行机械加工的过程中，不存在生产环节的故障情况。

5机械加工制造过程能耗优化措施

5.1合理使用工装。在机械加工制造的过程中，加工方式多种多样。在对一些细节加工较难操作的零件制造过程中，会采用制作工装的方式帮助进行加工生产，从而提升加工制造工作的效率。针对这一情况，工装的使用必须合理。首先，确保工装数量合理。在机床的加工制造过程中，一些工厂会采购大量的工装让操作人员进行使用，帮助进行机械加工，但是这就会造成工装数量和操作人员数量的不匹配，引起浪费。所以要确保工装数量的合理。其次，对工装进行新工艺路线的研发设计。在未来的发展中，机械加工必然会越来越复杂，这时进行新工艺工装的设计就显得尤为重要。新工装的开发是在原有工装工艺上进行相应的优化改善，从而提升作业效率，进一步减少能耗。5.2对工艺路线进行合理的调整。在工人进行机械加工制造的过程中，都是依照企业制定的作业标准进行操作，其中工艺路线和规范标准都是固定的，但是这些工艺路线都是较为传统的标准，没有进行相应的创新和改良，不能充分满足现今社会对机械加工的需求。针对现阶段机械加工制造的发展而言，越来越多的机械加工技术和设备进入人们的视野，想要实现机械加工制造业的持续发展，必须要对传统的工艺路线进行合理的调整。首先，可以在制造生产的过程中，尽可能地使用新式技术和工艺，帮助进行加工制造；其次，采用最新的数控机床等设备，提升硬件基础水平；最后在实际的加工制造过程中，使用的工艺路线尽可能简单便捷。在机械加工制造中实现上述几点操作，能够在很大程度上减少能耗，节约资源，提升作业效率。5.3采用批量流水线的方式进行加工生产。在机械加工制造生产中，一些零件或者小型部件的加工生产过程是单件进行的，或者是由小型生产商进行制造。这种情况，就会造成机械加工制造的效率得不到提高。采用批量流水线的生产方式在相同的时间内，会有更高的生产效率以及更高的经济收益。因此在进行生产制作的准备阶段，可以先对制造的机械零件进行适用性分析，将之前的单件生产方式，改为批量流水线生产方式，最后再进行零件的组装操作。通过这种方式提高生产效率，减少生产资源成本，降低能耗。

6结语

综上所述，优化机械加工制造过程十分重要，尤其是在现今环境污染严重，资源损耗巨大的背景下，此优化方法更具有独特的现实意义。该文介绍了优化机械加工制造过程的必要性，并且对机械技工制造过程的能耗问题进行定量分析和计算模型的假设，最后提出几点具体的优化措施，希望能推进机械制造业朝着低能耗绿色的制造方向发展，真正解决现今机械制造的能耗问题。

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作者:胡金鑫 单位:常州科技经贸技工学校