当期目录

    2018年 第29卷 第21期    刊出日期:2018-11-07
    版权页和目次
    2018, 29(21):  0. 
    摘要 ( )   PDF (354KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    绿色制造专辑(电子版)
    2018, 29(21):  0. 
    摘要 ( )   PDF (7012KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    [绿色设计]基于零件结构耦合关系的主动再制造设计方法
    宋守许, 汪伟, 柯庆镝, 邱权
    2018, 29(21):  2521-2526,2538. 
    摘要 ( )   PDF (615KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对再制造设计过程中优化零件某一薄弱结构可能导致零件整体性能劣化的问题,对零件结构间的耦合关系进行了研究。提出了结构功能耦合系统概念,建立了结构功能耦合系统模型,用结构影响因子表达结构耦合程度。在此基础上,给出了主动再制造在零件层级的设计方法,实现了零件全生命周期内整体性能的提升,并以发动机曲轴为例进行了方法验证。
    [绿色设计]基于预期目标的高效能电机方案绿色度评价
    李方义, 彭鑫, 王黎明, 李龙, 王耿, 张保财
    2018, 29(21):  2527-2532. 
    摘要 ( )   PDF (594KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为改善产品方案绿色度评价权重判断模糊的问题,提出一种基于预期目标和Larsen模糊推理的高效能电机绿色度评价方法。在对产品方案生命周期特征信息分解的基础上,构建绿色度评价递阶层次模型。根据极大极小聚类模糊(max-min)原则,综合考虑产品环境属性、能源属性、资源属性三方面因素,结合设计者对产品方案标准、企业生产状况、环境特性等因素设定方案预期目标进行评价,提升了评价过程的客观性与明晰性。以高效能低压三相异步电机YE3 160L-4为例验证模型, 结果表明,它在矿产资源消耗量、酸性氧化物排放等水平上有进一步优化空间。
    [绿色设计]基于Vericut的机床能耗建模与仿真
    徐兴硕, 李方义, 孔维森, 于文凯, 周金强, 周丽蓉
    2018, 29(21):  2533-2538. 
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为实现数控加工制造过程的能耗预测与仿真,采用比能耗法建立了基于Vericut Force模块的机床能耗模型,并结合UG CAM模块与Vericut Force模块搭建了CAD-CAM-ECS能耗仿真平台,实现零件在加工过程中能耗的仿真。结果表明,基于Vericut中过程毛坯(IPW)条件的机床能耗模型可有效预测零件在加工过程中的机床能耗状态,CAD-CAM-ECS能耗仿真平台可实现加工过程能耗仿真并准确映射能耗高的设计特征,为零件的设计及工艺的优化提供依据。
    [绿色设计]透明公平的产品生命周期评价方法
    顾复, 顾新建, 张武杰, 倪益华
    2018, 29(21):  2539-2545. 
    摘要 ( )   PDF (537KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对产品生命周期评价(LCA)面临的数据获取、评价和维护难的问题,提出了透明公平的产品生命周期评价方法,利用新一代信息技术,促进LCA数据获取、评价和维护过程的自动化、透明化及协同化。在透明化的基础上,市场、政府、有关企业对于相关企业和个人的贡献给予公平的激励,这不仅有助于解决LCA所需数据获取难、评价难和维护难的问题,也有助于推进绿色制造工程。最后分析了透明公平的产品生命周期评价方法在中国的进展情况,表明这方面的发展较快,应给予高度重视和支持。
    [绿色设计]面向2020年的质子交换膜燃料电池汽车生命周期评价及预测
    陈轶嵩, 丁振森, 刘佳慧, 马金秋
    2018, 29(21):  2546-2552,2564. 
    摘要 ( )   PDF (675KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    运用GaBi软件建模,以我国燃料电池技术2020年发展目标为基础,结合美国能源部2020年燃料电池汽车技术计划,对2020年我国燃料电池汽车的全生命周期节能减排绩效进行定量评价计算和预测分析。结果表明:2020年我国每台燃料电池汽车全生命周期平均矿产资源消耗量EADP(e)、化石能源消耗量FADP(f)和温室气体排放量QGWP分别为0.609 kg(锑当量)、3.99×105 MJ以及2.99×104 kg(CO2当量)。从其全生命周期来看,EADP(e)、FADP(f)与原材料获取阶段贵金属铂的生产、制氢技术以及燃料电池的效率有关,QGWP则主要来源于制氢过程中消耗的化石燃料和电能。降低燃料电池汽车对资源环境影响的有效措施有:加快研发关键材料及金属铂的高效回收策略,从而不断降低贵金属的消耗量;改进制氢技术,由化石能源主导变为可再生清洁能源主导;逐步优化电力结构,有效降低氢气压缩过程中的煤电消耗量等。
    [绿色制造工艺和系统]高端金属零件微铸锻铣复合超短流程绿色制造方法及其能耗分析
    张海鸥, 黄丞, 李润声, 张华, 陈君文, 冯抗屯, 王桂兰
    2018, 29(21):  2553-2558. 
    摘要 ( )   PDF (690KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于绿色设计体系结构分析了绿色设计制造理念在增材制造技术中的体现,针对高端金属零件传统制造工艺流程长与能耗高这两个瓶颈问题,提出一种金属零件微铸锻铣复合超短流程绿色制造方法,并以一航空起落架外筒零件的制造过程为例,通过理论计算比较了新方法与传统方法的能源和材料消耗。研究结果表明:制造该外筒零件,传统制造方法与微铸锻铣复合制造方法相比,前者的能耗是后者的33.3倍,前者的材料消耗为后者的6.7倍,后者的生产周期由数月缩短为数天。该方法的提出,为我国大型复杂锻件的生产提供了一种超短流程、节能省材的绿色制造新模式。
    [绿色制造工艺和系统]基于切削比能的高速干切工艺刀具温升调控方法
    杨潇, 曹华军, 杜彦斌, 许磊, 陈永鹏
    2018, 29(21):  2559-2564. 
    摘要 ( )   PDF (647KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高速干切中,较高的切削速度和切削液的缺失使得切削热短时间内在刀具上大量聚集,造成刀具磨损并影响使用寿命,解决该问题的有效手段是控制刀具温度升高。通过分析高速干切削加工过程中切削热在刀具中的传递与作用特性,基于切削比能和切屑几何形貌建立高速干切刀具的温升模型,在此基础上以温升最小为目标,以切削速度、进给量、刀具主偏角为变量,提出一种刀具温度调控方法,并结合高速干式车削加工案例进行应用与验证分析。
    [绿色制造工艺和系统]复合材料电池箱真空辅助树脂灌注快速成形工艺
    赵晓昱, 张博明, 廉一龙, 张树仁
    2018, 29(21):  2565-2570,2580. 
    摘要 ( )   PDF (870KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    分析了几种复合材料零部件常规的制作工艺,针对电池箱的结构特点,提出了材料和结构一体化的真空辅助树脂灌注(VARI)快速成形工艺,并且采用液体成形模拟分析软件PAM-RTM确定了工艺方案和工艺参数。VARI工艺与传统双面模具的树脂传递模塑(RTM)工艺相比,节省了大量的工装设备和工序,降低了成本。为了验证所采用的工艺方法的可行性,实际制作了样件,结果表明所采用的工艺方法实现了快速、低能量消耗且绿色环保的目的。
    [绿色制造工艺和系统]面向节能高效需求的数控加工系统多目标优化模型
    鄢威, 张华, 江志刚, 马峰,
    2018, 29(21):  2571-2580. 
    摘要 ( )   PDF (735KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对数控加工系统复杂的多源动态能耗特性,提出了一种基于单元工作状态的能耗建模与优化方法。首先,对数控加工系统能耗单元及其工作状态的能耗特性进行分析,建立了时变能耗单元和非时变能耗单元的工作状态能耗模型;其次,构建以切削速度和进给量为变量,以最小系统能耗和最短加工时间为目标的数控加工系统节能高效多目标优化模型,提出一种基于小生境遗传算法的模型求解方法;最后,通过某机床中心架底座加工案例对所提方法和模型进行了验证,并对优化结果、算法性能进行了对比分析,说明了上述模型和方法的有效性。
    [机械装备再制造]机械装备再制造的重点基础科学问题研究综述
    张洪潮, 李明政, 刘伟嵬, 原应春
    2018, 29(21):  2581-2589. 
    摘要 ( )   PDF (888KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    回顾了国家重点基础研究发展计划(973计划)“机械装备再制造的基础科学问题”项目实施过程中所取得的理论及技术突破。项目以大型机械装备的核心部件为研究对象,以我国西气东输工程中使用的大型离心式压缩机、重载发动机为主要研究载体,深入研究再制造领域中涉及机械、材料、力学、物理、化学及数学等多学科交叉的重大关键科学问题,创建可再制造性评价理论,创立异质材料原子间的键合原理,阐明再制造零件的竞争性寿命机制,构建面向再制造的决策基础理论与综合评价模式,为形成完整的再制造体系提供参考。
    [机械装备再制造]绿色增材再制造技术
    朱胜, 周超极, 周克兵
    2018, 29(21):  2590-2593,2614. 
    摘要 ( )   PDF (694KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    绿色增材再制造技术在中国已进入了新的发展阶段。探讨了绿色增材再制造技术的内涵与特征,分析了发展绿色增材再制造技术面临的机遇与挑战,提出了绿色增材再制造技术未来的主攻方向。推行绿色增材再制造技术,构建绿色增材再制造技术体系,不仅有利于实现资源环境的可持续发展,也契合《中国制造2025》提出的全面推进绿色制造的战略重点。
    [机械装备再制造]考虑失效特征的废旧零部件再制造成本预测模型研究
    张旭刚, 敖秀奕, 张华, 江志刚,
    2018, 29(21):  2594-2599. 
    摘要 ( )   PDF (544KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    分析了废旧零部件失效特征对其再制造成本的影响,建立了一种基于失效特征的废旧零部件再制造成本预测模型,该模型将半监督学习与最小二乘支持向量机回归(LS-SVR)算法相结合,实现了在只有少量已完成再制造的废旧零部件样本和大量未知再制造成本的零部件样本的条件下,对废旧零件再制造成本的预测。该算法加入了k最近邻(kNN)算法,以kNN为辅、LS-SVR为主对未标记的样本进行置信度评估,将各阶段最优未标记样本逐步添加进有标记的样本集中,逐步更新预测模型,能够有效降低噪声,提高模型精度。经案例验证,提出的算法具有良好的回归预测能力和泛化能力。
    [机械装备再制造]超声振动辅助激光熔覆3540Fe/CeO2涂层实验及分析
    王玉玲, 刘善勇, 张翔宇, 刘永武, 李荣超
    2018, 29(21):  2600-2605. 
    摘要 ( )   PDF (769KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究超声振动对激光熔覆的优化作用,在确定了最优工艺参数及粉末配比的基础上,采用超声振动直接施加于熔覆层的方式,进行超声振动辅助激光熔覆制备3540Fe/CeO2高性能熔覆层的实验研究。比较了振动的施加方式及施加角度对熔覆层宏观形貌、微观组织、物相组成及力学性能的影响。实验结果表明:超声振动对激光熔覆层形貌改善明显,当施加角度为45°时,效果最优。超声振动能在不改变相成分的情况下实现组织细化并减少气孔,涂层组织变为由γ(Fe,Ni)、Cr13Ni5Si2、Cr7C3等相组成的等轴晶及细小针状枝晶。加入超声振动后熔覆层平均硬度提高62%,达到了1 148 HV;摩擦因数显著减小,磨损量减少,耐磨性增强。通过对磨痕进行扫描电子显微镜(SEM)观察可以发现超声振动能改善磨损形式,试样磨损形式由粘着磨损为主变为规则的磨料磨损,磨损表面更为光滑。
    [机械装备再制造]曲轴再制造耐磨熔覆层工艺参数优化
    黄海鸿, 汤杰, 钱正春,
    2018, 29(21):  2606-2614. 
    摘要 ( )   PDF (979KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了利用等离子喷焊技术对磨损曲轴进行再制造修复,采用正交试验优化等离子喷焊制备耐磨熔覆层的工艺参数。在45钢样件表面制备了Ni60耐磨熔覆层,研究了多因素作用下喷焊电流、喷焊速度和送粉流量对熔覆层显微硬度、磨损体积的影响规律;采用单因素试验对最优工艺参数下制备的熔覆层性能进行了验证与表征,并成功应用到磨损曲轴的再制造修复中。结果表明:在一定范围内,送粉流量是影响熔覆层显微硬度和磨损体积的最显著因素,且随着送粉流量的增加,熔覆层显微组织由柱状晶向树枝晶、等轴晶转变,组织性能得到改善,显微硬度和耐磨性也显著提升;最优工艺参数为喷焊电流100A,喷焊速度70mm/min,送粉流量22g/min;使用最优工艺参数再制造修复的曲轴主轴颈表面质量良好。
    [退役产品拆卸和回收利用]面向材料效率的汽车产品回收利用关键技术研究
    陈铭
    2018, 29(21):  2615-2625. 
    摘要 ( )   PDF (892KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以材料效率为主线,理解并重新定义了材料效率的概念,以上海交通大学可持续设计与制造课题组关于汽车回收利用的研究为例,介绍了汽车产品回收利用过程中的关键问题,包括报废量的预测、拆解规划、再制造、动力电池的回收利用、汽车破碎残余物的回收、生命周期评价等。
    [退役产品拆卸和回收利用]基于向位妨碍的约束状态图模型及其拆卸序列
    陈建, 王建勇, 黄林, 李锦春
    2018, 29(21):  2626-2635. 
    摘要 ( )   PDF (1153KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了有效衡量拆卸过程中零部件约束方向区间的大小,提出了一种基于向位妨碍的约束状态图模型及其拆卸序列生成方法。根据零部件之间在拆卸过程中的约束类型及空间妨碍关系,提出了一种三维向位妨碍的概念及其计算方法,并构建了基于向位妨碍的约束状态图模型;在此基础上构建了相应的状态矩阵和拆卸算子矩阵,将拆卸过程转化为拆卸算子矩阵与状态矩阵的迭代运算过程,并给出了相应的拆卸规则及拆卸序列规划算法。以平口钳产品拆卸为例,进行了拆卸建模与序列规划求解,结果表明该方法有效、可行。
    [退役产品拆卸和回收利用]面向再制造的拆卸线平衡问题建模理论及求解方法综述
    张则强, 蔡宁, 曾艳清, 李六柯, 邹宾森
    2018, 29(21):  2636-2645. 
    摘要 ( )   PDF (644KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对国内外拆卸线平衡问题的研究成果进行了总结和梳理。对该问题进行了描述并介绍了2种关于拆卸的可视化表示方式和经典的数学模型;梳理了文献中的求解方法并分为精确方法、启发式方法、元启发式方法三大类;重点总结和分析了拆卸线平衡问题相关的8种扩展模型和理论;对未来的研究方向进行探讨和展望,为下一步研究提出了建议。
    英文目次
    2018, 29(21):  2646. 
    摘要 ( )   PDF (74KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标