降低工业产品在制造阶段的碳排放量,实现绿色制造,是当前制造业面临的重点问题之一。目前,已有众多学者从产品的全生命周期、工厂的总体管理、车间的运营调度三方面对制造过程的可持续性评价进行了一些理论研究,但与装配制造单元相关的研究较少。另外,机械制造装备既是工业母机,也是工业产品,随着制造业对产品低碳性能的重视程度越来越高,工厂需要统一的标准以实现对机械制造装备进行可持续性分级。本文将对无心磨削这一高能耗、高污染的加工方式开展能耗预测和碳排放评价的研究,基于键图理论和无心磨削动力学模型,将磨削过程能耗分为机床空载能耗和材料去除能耗两部分,建立无心磨削过程能耗预测模型,提出一种可以评价数控加工装备可持续性的加工过程等效碳排放量模型。基于键图理论,对机床基本组成部件建立键图模型,研究基本部件和机床系统中的能量传递、存储、耗散规律;根据系统功率的磨削用量相关性,将数控无心磨床的子系统分为函数型子系统和开关型子系统,以MK1080型数控无心磨床为例,根据机床实际结构,对函数型子系统建立键图模型。基于键图广义物理量定义,根据部件相关文件、机床三维模型以及机床空载实验,给出函数型子系统键图模型中部分阻性元件系数的计算方法;利用键图仿真软件20-sim对机床系统进行动态性能仿真,根据仿真结果推导出函数型子系统空载功率模型,可以较准确地描述机床空载运行过程中的能量特性规律。基于磨削力和工件运动学模型,对传动系统和进给系统的负载特性进行研究。通过磨削标定实验,确定材料去除功率模型中的未知参数,结合空载功率模型建立磨削过程能耗预测模型;利用碳排放因子法,对能量消耗(E)、资源利用(R)、废弃物处理(W)引起的等效碳排放量进行计算,从而建立ERWC等效碳排放量模型,对数控无心磨削过程的低碳性进行综合评价,为数控无心磨床的可持续性分级建立基础。