【摘 要】合理選擇道具有利于實(shí)現(xiàn)切削和加工的綠色化。目前，綠色制造能夠?yàn)榻鉀Q環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)新的方法。在綠色制造的基礎(chǔ)上，確立了時(shí)間、質(zhì)量、成本、能源消耗和環(huán)境影響這五個(gè)目標(biāo)的刀具選擇決策模型，并結(jié)合實(shí)例，對(duì)其模型以及應(yīng)用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】綠色制造；刀具選擇；決策模型；應(yīng)用探究

綠色制造技術(shù)也叫壽命循環(huán)的工程，它在產(chǎn)品制造的整個(gè)過(guò)程中都采用了綠色措施，從源頭開始將對(duì)環(huán)境的影響控制在最低限，提高了人類的健康水平，很好地協(xié)調(diào)了環(huán)境、人口以及資源之間的關(guān)系。這種具有可持續(xù)發(fā)展意義的生產(chǎn)技術(shù)探究成了當(dāng)前的一個(gè)新課題。

切削加工是在制造領(lǐng)域中的基礎(chǔ)工藝，隨著技術(shù)的進(jìn)步，切削加工也不斷發(fā)展。目前已經(jīng)開發(fā)出很多具有新性能的刀具，大大提高了切削的速度，比傳統(tǒng)的刀具更廉價(jià)和環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了綠色制造。在綠色制造中，合理選擇刀具有利于提高切削的綠色性能。本文以切削加工的時(shí)間、質(zhì)量、成本以及消耗資源的量、對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響等五個(gè)方面進(jìn)行分析，建立起刀具選擇的決策模型，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了分析。

一、基于綠色制造的刀具選擇決策模型

刀具選擇的決策中，主要是盡量?jī)?yōu)化使用的方案，也就是從不同的方案中選擇最佳的一種。在各種方案中，將其中的所有變量采用多維向量來(lái)表示，也就是： X=[x1，x2，…，xn]T其中，n是加工的方案總數(shù)，而1、2、3...則代表具體的加工方案。當(dāng)xi為等于零的時(shí)候，不能采用該方案，等于1則可以。

從上述的分析中，建立起基于綠色制造刀具的決策模型，將時(shí)間的決策目標(biāo)定為T(X)，將環(huán)境的決策目標(biāo)定為E(X)，將質(zhì)量的決策目標(biāo)定為Q(X)，將成本的決策目標(biāo)定為C(X)，將資源的決策目標(biāo)定為R(X)，在刀具的最優(yōu)決策模型中，總是: X=[x1，x2，…，xn]T，求: X*=[x*1，x*2，…，x*n]T，其中g(shù)u(x)≤0(u=1，2，…，k)， hv(x)=0(v=1，2，…，p

但是由于在實(shí)際的生產(chǎn)中，刀具切削的進(jìn)給量以及速度是不能隨意選擇的，它會(huì)受到如表面的平滑度，強(qiáng)度等各因素的影響，因此，這個(gè)模型必須有一定的約束因素，其中g(shù)u(X)為模型的不等式約束條件， hv(X)為模型的等式約束條件。

在對(duì)該模型進(jìn)行求解的時(shí)候，由于基于綠色制造的刀具選擇具有一定的復(fù)雜性，因此在計(jì)算過(guò)程中很難進(jìn)行定量。必須結(jié)合定量與定性分析的方法來(lái)模糊求解。而模糊聚類綜合評(píng)價(jià)中，采用了專家打分的定性分析方法，并結(jié)合了定量分析，因此，這一評(píng)價(jià)能夠較好地進(jìn)行方案的選擇。該方法的主要步驟為：

第一，創(chuàng)建起用于評(píng)價(jià)的指標(biāo)集U={u1，u2，…，ui，…，um}，其中的m是評(píng)價(jià)的數(shù)目，1、2、3...為評(píng)價(jià)指標(biāo)中具體為評(píng)價(jià)中具體包含的要素個(gè)數(shù);

第二，要對(duì)一個(gè)指定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在其所有包含的元素中建立起模糊的評(píng)價(jià)等級(jí)V，V=(v1，v2，…，vj， …，vm)

每一個(gè)因素可以可以選擇數(shù)目相同的用于評(píng)價(jià)的等級(jí)個(gè)數(shù)，然后就可以得到以下矩陣：

第三，對(duì)距離進(jìn)行標(biāo)定，也就是將各個(gè)分類因素之間的相似度統(tǒng)計(jì)出來(lái)，記為rij，并在此基礎(chǔ)上建立起模糊的相似關(guān)系矩R，采用以下公式進(jìn)行計(jì)算

很明顯，其中x'ij∈[0，1]，從而建立矩陣X'[x'ij]。每個(gè)x'ij的是代表評(píng)價(jià)指標(biāo)和集合意Xi的隸屬度。用貼近度t(Xi，Xj)確定xi和xj的相似程度rij，即rij=t(Xi，Xj)，貼近度可以采用最大最小的貼近度，也可以采用海綿貼近度來(lái)表示。然后可以得到相似矩陣R=[rij];

第四，對(duì)聚類進(jìn)行分析，在分析中一般是運(yùn)用模糊等價(jià)關(guān)系的最大樹法和聚類法，需先將像素關(guān)系給成等價(jià)關(guān)系，再進(jìn)行分析;

第五，權(quán)重集的建立。在評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，有關(guān)專家對(duì)其進(jìn)行打分，并建立起定性的分析方法，權(quán)重集為：A=(a1，a2，…，aj，…，am)，其中

最后再進(jìn)行模糊變換和歸一化處理，其公式分別為B=A?R=(b1，b2，…，bk，…，b1)和一直重復(fù)以上的步驟，最終得到綜合的評(píng)價(jià)結(jié)果。

二、基于綠色制造的刀具選擇決策模型的應(yīng)用探究

某個(gè)制造工廠中，一般是采用由普通的高速鋼鐵制成的刀具來(lái)進(jìn)行切削和加工，在整個(gè)加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品的表面不光滑，并且生產(chǎn)效率普遍較低，刀具使用的年限也很短，且造成了很大的磨損，在整個(gè)加工過(guò)程中由于產(chǎn)生較大的噪音以及各種油煙和碎屑，從而對(duì)環(huán)境帶來(lái)了較大的污染。該制造工廠為了改善這種生產(chǎn)狀況，對(duì)一般的、TiN涂層以及進(jìn)口的TiN涂層的刀具采用順、逆銑兩種不同的切削方法在相同條件下對(duì)一種鋼件進(jìn)行切削加工，并參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這三種刀具的切削結(jié)果做出分析。結(jié)果表明，進(jìn)口的基于綠色制造的刀具選擇決策模型進(jìn)行分析，將其在全封閉的數(shù)控機(jī)床YKX31320上利用(全封閉式)，分別采用逆銑和順銑的不同切削方式，在近似相同的加工參數(shù)條件下，對(duì)同一工件碎火45鋼件0903201加工，刀具后刀面磨損試驗(yàn)遵循ISO3685～1977(E)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，從面向綠色制造的角度對(duì)此問(wèn)題作出系統(tǒng)決策。

最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明:進(jìn)口的TiN涂層刀具性能最佳，且順銑的切削方式效果更好，其次是國(guó)內(nèi)的TiN涂層刀具，性能最差的是一般刀具。如果將磨損的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為0.105毫米，那么國(guó)內(nèi)的TiN涂層刀具比普通刀具的壽命提高兩倍，而進(jìn)口的則提高五倍。并且采用TiN涂層刀具能夠?qū)a(chǎn)品表面的粗糙程度降低一般左右，雖然土層刀具的成本較高，但是由于他能夠提高生產(chǎn)的效率，減少了加工中的其他費(fèi)用，從而降低了整體的生產(chǎn)成本，因此，該廠最終采用進(jìn)口的TiN涂層刀具來(lái)進(jìn)行切削加工，大大提高了生產(chǎn)的綜合效益。

參考文獻(xiàn)

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