硬密封闸阀专用机床的生产制造过程及节能减排
全球变暖日趋严重,温室气体的不断增加对全球气候的严重影响已不仅仅是单纯的白然科学课 题,它已经逐渐成为全球普遍关注的涉及国家-经济安全等多个领域的综合性科学问题。二氧化碳是温室气体主要成份,而资源和能源的消耗则会产生了大量的碳排放。据统计,我国能源消耗的主要源头是制造业,约占总能耗的57%。我国是世界上
硬密封闸阀专用机床保有量最多的国家,有超过800多万台机床,而机床又是制造业的最重要的加工设备。因此,研究机床零部件的低碳制造,是实现我国2020年减排任务的关键。
生命周期评价(Life cycle assessment LCA)是目前全新的一种用来管理和保护环境的手段,目前主要是通过分析某种产品或者某种工艺的物料、能量及能量再利用以及环境等的影响,来评价环境影响及寻求改善的方法。目前国内外将生命周期评价应用到低碳制造方面的文献并不多。
基于生命周期评估((LCA)通过计算各加工组成部分在加工过程的电能消耗量对制造系统的碳排放进行了研究。结合产品生命周期理论,建立了考虑客观层、战略层、过程层和支持层的机床制造业的低碳操作系统框架模型。以空调室外机为例,采用生命周期分析软件计算了空调室外机生命周期碳排放,以及其内部各联接关系装配过程的碳排放。提出了固定和变动排放的全生命周期碳排放特性模型,建立了线性特性方程,提出以生产单位机床产生碳排放量为碳排放效率来描述
阀门双面机床碳排放变动特性。以基本碳排放为度量,研究装配过程的辅助工艺及装配环境对碳排放解算的影响。
机床的生产制造过程会引起大量碳排放,但是考虑到机床是由各个零部件组成,而目前并没有具体针对机床零部件加工进行生命周期碳排放分析。研究零部件的全生命周期碳排放能更清晰地展现出零部件加工各个阶段的碳排放情况,来进行有针对性的节能减排。
基于零部件成型的重点,关于其生产加工阶段的碳排放,国内外有不少学者进行了研究。分析了针对齿轮加工过程的碳排放特性,从物料、能源消耗、废物处理等方面进行分析,建立了齿轮加工过程碳排放边界条件及碳排放模型。基于工序碳源建立了空载碳源、负载碳源、物料消耗碳源、能源消耗碳源、非期望碳源等五类基础工序碳源,利用基础工序碳源表示并计算了砂型铸造过程的碳排放量。建立了考虑电能碳排放、刀具碳排放、切削液碳排放的切削过程碳排放目标函数并进行了高效低碳优化。基于公理化设计找出了低碳磨削过程中的各层关键影响因素,建立了磨削过程的ERWC(能源、资源、废弃物、碳排放)的分析模型。分析了机械制造工艺碳排放源,建立了机械制造碳排放特性函数,并列举了包括车削、砂型铸造、CO:气体保护焊、白由锻等典型机械制造工艺碳排放函数。
但是上述的这些模型一般是针对某一种特定的加工工艺或加工某种特定零部件,缺乏通用性。且没有明确工序与工序之问的具体的碳排放的关系,也没有一个整体的机床零部件整个生产加工工艺的碳排放量化模型,来提供较准确的各个工艺工序的碳排放信息。
因此,考虑到减少机床零部件碳排放在节能减排中的重要地位,本文对机床零部件全生命周期碳排放的关键环节进行分析,基于全生命周期碳排放的评估方法,分析机床零部件的生产阶段、加工阶段、使用阶段、回收处理阶段以及运输阶段的碳排放情况。并具体针对生产加工过程,分析零部件毛坯生产工艺、热处理工艺以及机械加工工艺的碳排放情况,建立基于物料流、能量流、环境排放流的碳排放量化模型。以某企业常用的机床典型零部件主轴套筒作为实例开展研究,分析主轴套筒的生命周期碳排放情况,基于碳排放对加工工艺参数和加工工艺方案进行低碳分析与优选,验证所提分析方法的有效性和实用性,并提出相应的减排策略,可为我国
三面数控镗孔专用机床零部件碳排放生命周期管理提供量化方法和思路。
河北禹创重工机械有限公司(
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三面数控镗车床(地上消防栓)可以加工大小不同口径的阀门法兰,只需装卸一次,省时省力,节约劳动成本,提高生产效率。