1.能耗分析

针对机械加工领域，能耗也有所规定，需要对不同机床和加工设备进行能耗的分析与设计，保证设备在使用中能耗是一定的和低能耗，针对机床设备能耗的分析主要是从以下几点进行：

（1）机床设备资源状态的模型与定量，对于机床能耗的控制，首先就要保证机床的状态和电用量进行定量设计，规定每个系统使用的电能，通过设计保证电能可以充分的转换为动能，同时还需要结合工艺参数对机械加工中工艺路线进行优化，通过工艺规划对机械能耗进行优化。

（2）对设备在加工过程中能耗进行控制，机械加工设备在使用中是不同维度和不同部件进行协同工作的，所以在能耗的控制过程中，需要分析加工过程中，负载情况下，能耗的计算与设计，对于这点可以对机床建立基于动素的机床能耗模型，分析能耗，图1.1为机床不同部件分能耗分解；

图1.1机床能耗分解图

（3）低碳的制造工艺过程与生产过程集成分析，机械加工过程不是一个机床进行的，需要不同的设备和不同的路线进行加工，所以在机械加工中，需要对工艺路线和生产设备的利用率进行设计分析，可以领用AOS树进行分析，保证加工制造过程中能耗的使用量。

2. 能耗定量计算

     对机床加工过程中能耗的定量计算中，需要有几个假设条件，如下：

    （1）假设机械加工中制造过程每个机床是相对独立的，并且每台设备在同一个时间节点内只能加工一道工序；

（2）加工工艺路线中，每道工序只能在一台机床上进行加工，同时在加工过程中假设加工过程是不能间断的，是一次性加工完成；

（3）加工工序中的加工时间主要的组成包含辅助时间和加工时间，具体如图2.1.

图2.1 机床加工时间组成

（4）在机械加工过程中，能耗的计算需要假设制造过程没有故障出现。

在对机床能耗计算的时候，还需要对能耗定义一个时间边界，保证能耗是在有效时间范围内，在机械加工过程中，将每个零件的加工设计为一个任务，每个加工任务与需要的加工设备需要保证一定的关系，同时每个机床设备上的加工任务需要不同的执行顺序，通过甘特图来进行表示。

图 2.2 机械加工中机床与加工任务之间的甘特图

机床加工过程中能耗的总量为加工该批零件需要的设备能耗的总和，如下公式：

式中：E——与这M个工件相关的机械加工制造过程能耗；

      E_k——机床K在总完工时间内与加工任务相关的能耗；

3.模型与优化

     机械加工过程通过建立AOS树来进行工序分析，AOS树的模型如图3.1.

图3.1 AOS树模型

AOS树主要是数据节点和关系节点两种，通过这种AOS模型可以有效的表达一个零件加工过程，同时还可以有效的表达每个零件需要不同层级的加工工序，可以非常直观的表现加工过程，通过AOS树可以展现每个工序内容，从而进行优化。

AOS的节点可以根据加工零件进行独立的制定，利用AOS树对加工零件的加工顺序进行表达的时候，数据节点就可以为加工特征，如果AOS表达的是加工过程中的工艺路线，数据节点可以表示为工序内容，关系节点和数据节点主要通过A节点、O节点、S节点、φ节点进行表示。

在机床的模型建立中主要是根据非线性工艺来对机床每个零件加工过程进行分析，实际中通过每个加工路线建立工艺规划的AOS树，通过AOS树进行生产现场的管理与调度，制定合理的加工过程，保证加工一次成形降低加工能耗。

结论

现代生产过程中，环保是一个非常重要和敏感的话题，针对全球的环境问题，制造企业需要向着可持续发展和低能耗的方向进行发展，机械加工是制造领域最基本的加工环节，能耗的控制是必要的，加工设备的能源和资源的控制，能耗的定量计算是控制能耗的必要前提，针对这些要求，机械加工中会使用一些柔性作业和一些先进技术来制定工艺路线，保证使用能耗。

参考文献

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