15、可持续制造障碍建模与钢材磨削热行为分析

可持续制造障碍建模与钢材磨削热行为分析

1. 可持续制造的主要障碍

在大多数行业中，实施可持续制造实践面临着一些关键障碍。研究表明，高层管理承诺的缺失和不良供应商是其中最为突出的问题。这两个障碍具有较强的驱动力和较弱的依赖性，也就是说，它们对可持续制造的实施有着重大的阻碍作用，并且不太受其他因素的影响。

若行业想要成功实施可持续制造实践，就必须克服这两个障碍。相比之下，技术进步的缺乏虽然也是一个障碍，但它的驱动力较弱。

2. 钢材磨削过程的热行为研究

2.1 磨削过程概述

磨削是一种利用磨料颗粒作为切削介质来生产光滑表面和精细公差的加工过程。在需要高精度和紧密公差的加工中，磨削工艺至关重要。然而，磨削过程中单位体积材料去除所需的能量极高，大部分能量会转化为热量，导致磨削区域产生高温。这可能会对工件造成热损伤，如烧伤、相变、软化、不利的残余拉应力和裂纹等。因此，分析磨削过程的热行为十分必要。

2.2 数学建模

• 动量方程 ：在磨削过程中，冷却液的流动被视为稳定、不可压缩的流动，使用雷诺平均纳维 - 斯托克斯方程来计算。动量方程如下：
  [S_i = - \left(\frac{\mu}{\alpha} \cdot v_i + C_2 \cdot \rho \cdot |v| \cdot v_i\right)]
  其中，(S_i) 表示第 (i) 个（(x)、(y) 或 (z)）方向的源项，(|v|) 表示速度的大小，(\alpha) 表示渗透率，(C_2) 是惯性阻力系数，(\mu) 是流体粘度。
• 能量方