【摘 要】
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在设计过程中做出的决策对零件的制造有重大影响。除了技术和功能要求,设计师还权衡了设计几何、材料和规格对能源消耗的影响。由于大部分零件的可持续性影响是在设计过程中确定的,因此工程师在整个设计过程中考虑可持续性是很重要的。评估设计可持续性的现有工具没有考虑设计的几何复杂性,也很少为工程师改进设计提供指导。基于更复杂的设计将需要更多的资源来制造的概念,本文提出了一种新的方法来评估制造阶段的能源消耗。本论
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在设计过程中做出的决策对零件的制造有重大影响。除了技术和功能要求,设计师还权衡了设计几何、材料和规格对能源消耗的影响。由于大部分零件的可持续性影响是在设计过程中确定的,因此工程师在整个设计过程中考虑可持续性是很重要的。评估设计可持续性的现有工具没有考虑设计的几何复杂性,也很少为工程师改进设计提供指导。基于更复杂的设计将需要更多的资源来制造的概念,本文提出了一种新的方法来评估制造阶段的能源消耗。本论文的主要目的是提出一个工具的框架,可以指导工程师进行更可持续的设计。新的可持续性评估工具应分析设计几何图形（即CAD文件）的复杂性,以便预测其在制造过程中的能耗。由于开发刀具的第一步是研究影响零件制造能耗的主要几何因素,因此本文研究了设计几何对数控加工能耗的影响。这项研究发现,高达98%的能源消耗的变化,在加工过程中的一个部分可以预测使用其几何特征。事实上,设计的长度、可达性得分和边界体积解释了高达75%的能耗变化。研究还发现,半精加工和球磨操作占加工总能耗的四分之三以上。研究结果可用于预测给定部件几何形状的相对制造能耗。这可以进一步完善,以开发一种工具,可以指导工程师进行更可持续的设计。本文提出的模型可以作为开发一个工具的跳板,该工具可以从CAD文件中分析设计几何,向设计工程师提供反馈,并指导他们进行更可持续的设计。根据本研究的结果,该工具应使用一个评估模型,该模型除了考虑最终零件体积和移除体积外,还应考虑几何特征,如表面积、尺寸和可达性。
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