面向绿色制造的工艺规划技术的国内外研究现状

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1、面向绿色制造的工艺规划技术的国内外研究现状

2、第1第1一、国际上的研究现状面向绿色制造的工艺问题，即产品加工过程中的废物流及其影响问题是绿色制造中急需解决的关键技术之一，在国际上受到了研究机构、高校以及政府部门的高度重视。美国NSF/ARPA机床敏捷制造研究所（MTAMRI）该研究所曾于1995年设立了“环境意识机床系统”的重大研究课题，联合密执根技术大学（MTU）、加利福尼亚大学Berkeley分校(UCB)、内布拉斯加州立大学(UN)、伊利诺斯州立大学（UIUC）等著名高校开展该方面的研究,并制定了长期的研究目标和各阶段

3、的短期目标。该课题将机床系统看成一个输入输出系统，系统的输入为切削速度、进给速度、切削深度以及其他可控参数；目标约束为成本、时间、利润、表面质量以及尺寸精度等；输出为磨损刀具、切削液、切削热和报废的机床等。并对与环境意识机床加工系统有关的切削液系统、切屑的形态学、运动学及动力学机理、切削热的生成和传递机理、机床寿命性能、刀具磨损、健康毒性评价以及非传统加工系统（如电化学加工）的废物流特性等进行了研究。“切削液评价软件原型（CFEST）”是其中的研究成果之一。用户通过Inter登陆本软件界面，在界面中输入有关参数，包括切削液

4、的类型、应用方法、加工参数、现场因素等，确认后向CFEST提交。CFEST系统将以超文本和/或图形的方式向用户返回处理结果。输出结果包括切削液的工艺性能、环境影响、健康与安全毒性打分、采购和使用成本等的量化数据。CFEST是一个分布而又集成的软件原型。它包括MTU开发的工艺性能模块、UIUC开发的切削液处理影响模块、以及UCB的健康与安全毒性评价模块。由UIUC开发的数据传输机制负责通过Inter在处于不同地理位置的软件模块之间传输数据。该软件目前只对车削浸泡式和喷射式、镗削浸泡式、攻丝等四种加工方式的切削液进行评价。美国

5、国家清洁工业和处理技术中心(CenCITT)该中心设立了环境意识制造的技术专题，长期支持环境意识制造方面课题的研究，其中有不少课题与本课题的研究内容相关，如J.之间基于特征的零件加工过程废物流预测软件是十分必要的，因为这样可以在产品设计完后马上对其制造过程的环境友好性进行评价，为产品的改进提供必要的信息。该论文介绍了适应于以上目的的基于VRML的特征描述和识别技术。文献[4]（Munoz,A等.1995）提出了一种机械加工过程环境影响的一种分析模型，该模型综合考虑了机械加工过程的各个方面，包括加工机理、磨损特征和润滑液流等

6、等。在本分析模型中可以量化的参数包括：能量利用、加工速度、原材料物流量和辅料物流量；通过对各种废液的毒性和易燃性的比较对加工过程的环境影响进行评价。环境影响的敏感度与加工参数如：切削深度切削速度、进给速度和工具的偏转角度相关。通过效用分析，可以对高速生产线和柔性加工中心的环境性进行评估。本模型能作为一个框架模型可以为环境意识制造提供决策支持服务，包括：加工零部件的设计、工艺规划和加工操作参数的选择等方面。文献[5,6]（P.Sheng等,1995）提出了一种提出了一种基于特征的环境意识工艺规划方法。该方法将工艺规划分为两步

7、进行：基于单个特征的微规划和基于特征之间关系的宏规划，两个阶段均需要考虑环境问题。首先从零件设计阶段获取零件的特征信息，然后进行微规划，确定单个零件特征加工参数，然后根据特征值之间地关系进行宏规划，两者之间不断迭代，最终生成“鲁棒”零件加工工艺。文献[7,8]（S.Thur0cm0pt21pt;TEXT-INDENT:-21pt;mso-list:l2level1lfo2;tab-stops:list21.0pt">[1]Sutherland,J.odelingMistFormationandHeatGenerationt

8、oAchieveEnvironmentallyConsciousMachining,’’Proc.ofthe1997NSFDesign&Mfg.Gr[2]Y.Yue.AprehensiveModelforCuttingFluidMistFormationinMachining:[PhDThesis].MichiganTechnologicalUniversity,U.S.A,2000[3]A.Bhargava.AVRMLBasedFeatureRepresentationandRecognitionTechnique0cm

9、0pt21pt;TEXT-INDENT:-21pt;mso-list:l2level1lfo2;tab-stops:list21.0pt">[4]A.Munoz,andP.Sheng.AnAnalyticalApproachforDeterminingtheEnvironmentalImpactofMa