一種減速機弧形齒圓柱蝸輪機械加工工藝綠色評價方法技術

一種減速機弧形齒圓柱蝸輪機械加工過程的綠色評價方法，涉及減速機弧形齒圓柱蝸輪的機械加工技術領域。首先針對弧形齒圓柱蝸輪綠色制造要求，建立其制造過程相對應的資源環境綠色屬性指標，基于模糊綜合評價法對定性指標數據進行量化統一，用非期望數據包絡分析法進行單道工序的綠色度評價，接著整合各工序的輸入和輸出量，用投入產出法從整體工藝角度分析蝸輪制造的整個過程資源消耗和環境影響的關系，最后根據結果制定相應的措施來提高該弧形齒圓柱蝸輪加工過程中資源利用率，減少環境負面影響，提高蝸輪的工藝綠色度。

【技術實現步驟摘要】
一種減速機弧形齒圓柱蝸輪機械加工工藝綠色評價方法
本專利技術涉及減速機弧形齒圓柱蝸輪的機械加工

技術介紹
減速機弧形齒蝸輪加工過程中消耗了大量的原材料和能源，以及產生大量的廢棄物造成嚴重的環境污染。為了改善這些問題，在蝸輪制造過程中綜合考慮環境影響和資源消耗，想出切實可行的方法來盡可能有效利用資源，減少污染和廢物,實現蝸輪的綠色制造。而其中綠色評價技術是實現綠色制造的重要基礎，分析和評價制造過程中的資源環境屬性的種類、特性及相關信息，以及明確制造過程中資源消耗和環境的影響。目前綠色評價評價方法主要有模糊綜合評價法、層次分析法、灰色關聯分析法等方法，但這些方法適合評價蝸輪的加工工藝路線的優劣，無法準確判斷蝸輪的制造過程是否達到了綠色制造的要求，以及不能指出指標改善的方向。
技術實現思路
針對上述現有問題，本專利技術提出一種減速機弧形齒圓柱蝸輪機械加工工藝綠色評價方法。本專利技術具體：1）建立蝸輪的資源環境屬性指標體系；2）采集統計蝸輪加工各指標的數據，然后基于模糊綜合評價法按照量化規則對定性數據進行統一規劃；3）用非期望數據包絡分析法進行單道工序的綠色度評價，整合各工序的輸入和輸出量，用投入產出法從整體工藝角度分析蝸輪制造的整個過程資源消耗和環境影響的關系，以提高蝸輪的工藝。其中，步驟1）中，綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式，對環境的影響最小，資源利用率最高。根據此要求，建立弧形齒蝸輪的資源環境屬性指標體系，這其中粉塵/油霧、漏油、操作安全性都屬于定性指標，無法通過相關的儀器設備獲得，先用模糊綜合評價法做定量化處理，為后面數學模型評價提供數據支持。對于這些定性指標請工藝、技術、生產人員專家進行打分，權重各自為{0.3,0.3,0.4}。具體評分表如表1所示：表1步驟2中，數據包絡分析法（DEA）用于評價相同類型的多投入、多產出決策單元相對有效性的方法，把蝸輪機械加工過程中的每一道工序視為DEA方法的一個決策單元（DMU），評價機械加工過程中的相對綠色有效性。本方法尤其適合多投入、多產出的效率模型，該模型優點在于不僅可以給出各工序的綠色度，也可以指出各工序的綠色改進方向。假設有n個決策單元，每個決策單元都有m種資源輸入以及s種指標輸出，其形式為：xj=(x1j,x2j,…,xmj)Tyj=(y1j,y2j,…,ysj)Tv=(v1,v2,,…,vm)Tu=(u1,u2,,…,us)T其中，xij為第j個決策單元對第i種輸入的投入量，xij≥0；yrj為第j個決策單元對r種輸出的產出量，yrj≥0；vi為第i種輸入的權；ur為對第r種輸出的權，i=1,2,…,m，r=1,2,…,s，j=1,2,…,n。決策單元j的效率評價指數為：當對第j0(1≤j0≤n)個決策單元的效率進行評價時，以j0個決策單元的效率評價指數最大為目標，約束所有決策單元的效率指數hj≤1，j=1,2,…,n，以權系數v和u為變量，就可以構造基本C2R模型：在基本的DEA模型中是通常輸出指標希望越大越好，但是蝸輪機械加工過程中排放的廢物和污染物等不是期望輸出的，生產過程又不可避免。因此需要構造一種非期望輸出的DEA數學模型，考慮加工過程的廢物和污染物等非期望產出。非期望輸出指標為zj=(z1p,z2p,…,zkp)T在模型（2）的基礎上把非期望指標考慮進去，并加入松弛變量s-、t-和剩余變量s+后得到（D′）該模型中λ表示決策單元線性組合的系數。θ的含義是在保持輸出不變的條件下，包括期望指標和非期望指標，所需的最優投入與實際投入的比例，這是一個介于0、1之間的值，稱之為綠色度。根據求得的θ值判斷各各工序的綠色有效性，若θ<1則該工序無效，若θ=1則該工序有效。該模型優點在于不僅可以給出各決策單元的綠色度，也可以指出各決策單元的改進方向。步驟3）中，研究蝸輪整個制造工藝物料資源的消耗與產生的環境影響之間的關聯性，把投入產出法應用到蝸輪的整體制造過程中，對優化其綠色制造具有重要作用。下表2表示蝸輪工藝的輸入輸出關系。表2表中第一列表示m個輸入量，第一行表示輸出量，M1*到Mm*加工過程中保持原來的物質形態，Y1至Yn是制造過程中生成的新物質。其中xi(i=1,2,…,m)表示制造單元輸入量，yi(i=1,2,…,n)表示在制造單元中以新的物質形式出現的輸入量，Zij是從材料i到材料j的物料流，Wij是材料i到新物質j的物料流，aij,bij是技術系數。在生產條件不變的情況下，aij,bij值不變，可得寫成矩陣形式：本專利技術首先針對弧形齒圓柱蝸輪綠色制造要求，建立其制造過程相對應的資源環境綠色屬性指標，基于模糊綜合評價法對定性指標數據進行量化統一，用非期望數據包絡分析法進行單道工序的綠色度評價，接著整合各工序的輸入和輸出量，用投入產出法從整體工藝角度分析蝸輪制造的整個過程資源消耗和環境影響的關系，最后根據結果制定相應的措施來提高該弧形齒圓柱蝸輪加工過程中資源利用率，減少環境負面影響，提高蝸輪的工藝綠色度。附圖說明圖1表示本專利技術的流程示意圖。具體實施方式減速機弧形齒圓柱蝸輪的零件材質為鑄錫青銅ZQSn10-1，其加工工藝路線為：銑輪齒兩端面、上端面->粗擴、精擴、鉸孔->插鍵槽->校正蝸輪->滾齒加工齒輪->熱處理->剃齒加工齒輪。通過收集和計算現場的數據，得到各工序的清單分析表，以第一道工序銑為例，如下表3所示：表3指標中定性指標請工藝、技術、生產人員專家進行打分，評分結果如下表4所示。表4根據加權平均原則，構造矩陣計算工序1銑的三個指標隸屬度：其他工序計算方法一樣，即可得到蝸輪各工序的輸入量和輸出量數據表，如下表5所示。表5表中x1,x2,x3,x4分別表示輸出指標原材料消耗、刀具磨損、切削液用量、電能，y1，y2，y6分別表示期望輸出粉塵/油霧、漏油、操作安全性，y3，y4，y5分別表示非期望輸出切削廢液、鐵屑量、噪聲。將表5中數據代入數學模型（3）中然后用MATLAB編寫程序對上述線性規劃模型求解，相應的求解結果如表6所示。表6以上，s-01、s-02、s-03、s-04分別表示原材料消耗、刀具磨損、切削液用量、電能的松弛量，s+01、s+02、s+03分別表示粉塵/油霧、漏油、操作安全性的剩余量，t-01、t-02、t-03分別表示切削廢液、鐵屑量、噪聲的剩余量。θ0表示各工序的綠色度，從表求解結果分析,工序2、4、6、7的制造過程綠色度θ0=1，這些工序是DEA有效的，但不是說明它們已經達到最佳的狀態不需改進，而是在企業現有條件下代表著參考集的最優水平。工序1綠色度值θ0=0.7，工序1問題主要體現在噪聲、操作安全性上，可以在機床設備加上封閉的防護裝置既能防噪聲又能保護操作者的安全性。工序5的綠色度值θ0=0.8280，該工序基本上符合綠色制造的要求，只是加工過程中切削液用量偏多，需要控制合理用量即可。工序3的綠色度明顯偏低，主要是機床老舊加工噪聲大，漏油現象嚴重，應該定期維護機床，并檢查機床的潤滑油使用情況。結合表5數據和蝸輪的實際生產情況，列出蝸輪從毛坯到成品整個工藝過程的輸入輸出數據，如表7所示。表7將表7中數據代入式（4）、（5）、（6）中可得蝸輪整體制造本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種減速機弧形齒圓柱蝸輪機械加工工藝綠色評價方法，其特征在于：1）建立蝸輪的資源環境屬性指標體系；2）采集統計蝸輪加工各指標的數據，然后基于模糊綜合評價法按照量化規則對定性數據進行統一規劃；3）用非期望數據包絡分析法進行單道工序的綠色度評價，整合各工序的輸入和輸出量，用投入產出法從整體工藝角度分析蝸輪制造的整個過程資源消耗和環境影響的關系，以提高蝸輪的工藝。

【技術特征摘要】
2018.01.08 CN 20181001591581.一種減速機弧形齒圓柱蝸輪機械加工工藝綠色評價方法，其特征在于：1）建立蝸輪的資源環境屬性指標體系；2）采集統計蝸輪加工各指標的數據，然后基于模糊綜合評價法按照量化規則對定性數據進行統一規劃；3）用非期望數據包絡分析法進行單道工序的綠色度評價，整合各工序的輸入和輸出量，用投入產出法從整體工藝角度分析蝸輪制造的整個過程資源消耗和環境影響的關系，以提高蝸輪的工藝。2.根據權利要求1所述的一種減速機弧形齒圓柱蝸輪機械加工工藝綠...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吉衛喜，范小斌，房杰，程峰，李申，
申請(專利權)人：海安縣申菱電器制造有限公司，江南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32