基于特征的双肘杆伺服压力机LCA方法研究-机械工程专业论文.docxVIP

上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 基于特征的双肘杆伺服压力机 LCA 方法研究 摘要 近些年来，我国装备制造业飞速发展，但随之带来了资源消耗和 环境排放方面的问题，尤其在全球气候变暖的背景下，如何有效进行 “低碳”的绿色设计成为了今后研究的重点和趋势。生命周期评价 （Life cycle assessment, LCA）作为一种环境影响评价工具，在国内外 被广泛应用于各类产品，并得到了越来越多的关注，因此将其运用到 压力机的研究中有着重要的现实意义。但是传统 LCA 方法的数据清单 收集量过于繁杂，没有考虑到产品在设计和制造阶段具有某些可以提 取的相似属性。本研究针对这个问题，将基于特征的思想运用到 LCA 研究中，进行了以下工作： 首先构建了面向 LCA 的产品数据信息模型，由 CAD、CAPP 以及 基于特征的 LCA 系统组成。对面向伺服压力机 LCA 的特征进行了定 义和分类，在传统 LCA 方法的基础上，清单分析环节新增特征选择、 提取和转换等步骤，完成了基于特征 LCA 方法的总体框架。以典型 LCA 建模过程为例，着重阐述 CAD、CAPP 系统中的特征信息，通过 原材料输入、能量物料消耗输入、典型工艺输入以及排放物输出等中 间转换参数，经过转换计算成为生命周期清单（Life cycle inventory, LCI）结果的一般化特征转换模型。 其次选择具有代表性的温室气体排放作为 LCA 的评价指标，从伺 服压力机制造阶段涉及的原材料制备、焊接、铸造、锻造、机械加工 等工艺入手，定性分析各工艺的碳排放类型和来源，在此基础上完成 了它们的特征转换模型。通过公式明确表达出 CAD、CAPP 提供的设 计和制造特征向 LCI 的转换过程。由于制造工艺具有通用性，本章建 立的转换模型不仅对伺服压力机零件，对其他研究对象也是适用的。 I 最后以双肘杆伺服压力机为例，具体说明基于特征 LCA 方法的应 用过程。按照步骤首先明确研究目的和系统边界，再依次分析制造阶 段、运输与使用阶段和废弃处理阶段的碳排放。通过从 CAD、CAPP 系统提取到的相关特征参数以及特征转换模型，计算出全生命周期的 等效碳排放，并利用 SimaPro 软件建模，得到清单结果进行对比核算, 从而验证模型的科学性。采取 Ecoindicator-99 方法进行生命周期影响 评价（Life cycle impact assessment, LCIA）。清单结果表明使用阶段碳 排放占总量的 97.4%，从压力机的驱动技术入手，实现工作过程的节 能对碳排放有着至关重要的意义。制造阶段的主要来源是原材料制备 环节，说明在满足功能和刚度的前提下，进行轻量化设计也是减轻碳 排放的有效途径。 关键词：LCA ，双肘杆伺服压力机，特征，CAD/CAPP，碳排放 II RESEARCH ON FEATURE-BASED LCA METHOD FOR DOUBLE-KNUCKLE SERVO PRESS ABSTRACT In recent years, the equipment manufacturing industry has developed rapidly in China, which brings the problems on resource consumption and environmental emissions in the meantime. Under the background of global warming, how to take low carbon design becomes the focus and trend of future research. Life cycle assessment is widely used in all kinds of products at home and board as a tool of environmental impact assessment, and has received more and more attention. Therefore, applying this method to the press research is of great practical significance. But the data collection process in traditional LCA method is very multifarious, without considering the similar attributes that can be extracted in the design and