面向機(jī)械加工工藝規(guī)劃制造技術(shù)

張磊 李明

摘 要：作為現(xiàn)代化企業(yè)中的可持續(xù)發(fā)展模式——綠色制造，逐漸成為制造業(yè)的顯著特點(diǎn)，也是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然。它所具有的明顯社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益越發(fā)明顯，一大批新興產(chǎn)業(yè)也隨之而生。在加工過(guò)程中，對(duì)降低資源消耗與廢棄物排放起到關(guān)鍵作用，便是對(duì)科學(xué)工藝規(guī)劃應(yīng)用綠色制造技術(shù)。規(guī)劃主要是系統(tǒng)的闡述了機(jī)械加工工藝規(guī)劃體系，并提出優(yōu)化綠色制造工藝過(guò)程規(guī)劃的方案。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工藝規(guī)劃；制造技術(shù)；應(yīng)用

在機(jī)械加工中，為了做出符合要求的成品或零部件，常常形成許多廢料，不僅消耗了大量的資源與能量，還產(chǎn)生了噪聲污染。所以，在可持續(xù)發(fā)展成為時(shí)代主題的現(xiàn)在，綠色制造勢(shì)在必行。對(duì)于當(dāng)前這個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)外的綠色制造研究需求，文章介紹了面向機(jī)械加工工藝制造技術(shù)的研究問(wèn)題，明確了綠色制造的應(yīng)用前景和研究意義。

1 機(jī)械加工工藝規(guī)劃制造技術(shù)概述

因?yàn)樵谄髽I(yè)加工生產(chǎn)零件的過(guò)程中，要符合低耗高產(chǎn)清潔安全的基本要求，所以生產(chǎn)的工藝過(guò)程必須遵守制造工藝學(xué)的制作方法與原理。并且要在實(shí)際生產(chǎn)中，結(jié)合具體的生產(chǎn)條件來(lái)確定生產(chǎn)的實(shí)際方案，在此過(guò)程中不能依靠經(jīng)驗(yàn)主義盲目的進(jìn)行判斷。由此確定的工藝文件包含兩種格式，工序卡片和工藝過(guò)程卡片。而工藝文件則是描述和規(guī)定零件、機(jī)械產(chǎn)品制造工藝過(guò)程的有關(guān)文件。在新產(chǎn)品投產(chǎn)前，機(jī)械加工工藝規(guī)程為其現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供了依據(jù)。主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：擬定各道工序和工藝路線的詳細(xì)操作。給機(jī)械加工過(guò)程、新建改建以及擴(kuò)建車間提供主要的技術(shù)文件。

2 綠色制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)概述

綠色制造技術(shù)會(huì)影響到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)生命周期，有時(shí)還可能會(huì)是多生命周期。產(chǎn)品的生命周期，包括選擇材料、設(shè)計(jì)產(chǎn)品、加工制造、對(duì)產(chǎn)品的包裝裝配以及產(chǎn)品的使用和管理回收再制造等。綠色制造則要考慮這全部的生命周期，特別是要考慮環(huán)境和資源消耗的影響，也要兼顧效益與技術(shù)因素，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與外在社會(huì)效益達(dá)到最優(yōu)化。

綠色制造的關(guān)鍵在于“4R”，即在產(chǎn)品整個(gè)生命周期過(guò)程中怎么實(shí)現(xiàn)重用（Reuse）、減量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循環(huán)（Recycle）。面向機(jī)械加工的制造體系主要包括三項(xiàng)具體內(nèi)容，兩大制造目標(biāo)，還有兩個(gè)層次過(guò)程的控制。旨在給人們提供機(jī)械加工與綠色制造的全面視圖與模型，實(shí)現(xiàn)外在社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和優(yōu)化，最大可能的降低資源消耗、優(yōu)化配置，讓資源利用率達(dá)到最高，對(duì)環(huán)境的影響降到最低。

3 綠色制造在機(jī)械加工制造體系的應(yīng)用

綠色制造關(guān)系到機(jī)械加工制造體系的多個(gè)方面。大體可以分成三個(gè)部分，應(yīng)用到的技術(shù)包括污染預(yù)防技術(shù)、面向環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)等。這些技術(shù)的研究方面主要是基于產(chǎn)品的生命周期、產(chǎn)品技術(shù)以及生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)。根據(jù)對(duì)面向機(jī)械加工工藝規(guī)劃的研究，建立起以時(shí)間、成本、質(zhì)量、資源、環(huán)境為參量的具有綠色制造特性的機(jī)械加工工藝體系。可把生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題初步分化成三類：資源能耗類，即根據(jù)資源的使用，細(xì)化成能量消耗和原材料消耗的極小化問(wèn)題；環(huán)境排放類，即廢氣廢液廢渣等各種廢品極小化，以及電輻射、噪聲排放的極小化問(wèn)題；面向環(huán)境影響及資源整體決策類，即在實(shí)施過(guò)程中發(fā)生的決策性問(wèn)題，例如，機(jī)床的選擇、切削液的選擇、夾具刀具的選擇決策等。機(jī)械加工制造問(wèn)題系統(tǒng)則是在上述問(wèn)題的細(xì)化下形成的。

4 優(yōu)化綠色制造工藝過(guò)程規(guī)劃

優(yōu)化參數(shù)，在過(guò)程規(guī)劃中，工藝參數(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)能源與物料的最低化，就必須對(duì)零件加工的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通常來(lái)說(shuō)，參數(shù)優(yōu)化主要是針對(duì)制造工藝的采用過(guò)程，讓加工過(guò)程可以更好的進(jìn)行。在加工過(guò)程中，影響能量消耗、加工質(zhì)量、環(huán)境污染的因素有很多，例如，刀具的種類，切削液的類型等等，優(yōu)化參數(shù)則是選擇最適的加工工具。優(yōu)化制造工藝路線，工藝路線的確定，是制造工藝過(guò)程中最難最重要的環(huán)節(jié)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、較少成本、節(jié)約資源方面都有重要作用。優(yōu)化工藝路線，是在明確傳統(tǒng)工藝方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)環(huán)保、資源利用以及成本的充分分析，做出最有利實(shí)用的加工路線。優(yōu)化節(jié)能型機(jī)床工件，對(duì)于當(dāng)前已擁有的設(shè)備資源進(jìn)行優(yōu)化配置，利用不同型號(hào)規(guī)格機(jī)床的不同作用，優(yōu)化機(jī)床與工件的組合方式，實(shí)現(xiàn)多機(jī)床多工件的同時(shí)加工，在安排調(diào)度過(guò)程中，注意考慮不同組合方式對(duì)環(huán)境以及資源消耗的影響，實(shí)現(xiàn)總體能量消耗的最低化。

5 國(guó)內(nèi)外綠色加工工藝規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，綠色加工工藝是一種決策問(wèn)題，屬于綠色制造的一部分。是以傳統(tǒng)工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合了包括控制技術(shù)、材料應(yīng)用技術(shù)、表面技術(shù)等多種新科技在內(nèi)的現(xiàn)代工藝規(guī)劃。環(huán)境影響與資源消耗是綠色工藝規(guī)劃考慮的主要問(wèn)題，通過(guò)對(duì)加工制造方案、規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化選擇，制定綠色環(huán)保的實(shí)施方案，并以此來(lái)提高原材料的利用率，降低能源與物料的消耗，減少?gòu)U氣污染物的產(chǎn)生。

其中，產(chǎn)品加工過(guò)程中的廢物流和由其帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題受到了國(guó)際各方面的高度重視。在國(guó)外，由加利福尼亞大學(xué)在內(nèi)的幾所高校設(shè)立了有關(guān)此方面的研究課題，并制訂了各研究階段的目標(biāo)。此課題著眼于機(jī)床系統(tǒng)，通過(guò)控制機(jī)床系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，分析數(shù)據(jù)，量化輸出參數(shù)，總結(jié)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。還研究了與此相關(guān)的機(jī)床加工切屑形態(tài)學(xué)、動(dòng)力機(jī)理以及加工系統(tǒng)的廢物流特性等。為了支持課題的研究，美國(guó)有關(guān)部門還設(shè)立了專門的部門以管理環(huán)境意識(shí)制造專題。

在國(guó)內(nèi)，一些高校與科研機(jī)構(gòu)也跟進(jìn)形勢(shì)，對(duì)綠色制造的工藝規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了初步的探索。例如，重慶大學(xué)在研究綠色制造工藝規(guī)劃方法以及實(shí)用技術(shù)的課題中，通過(guò)對(duì)壓力加工，鑄造焊接，特種加工等工藝類型的大量實(shí)驗(yàn)與分析，初步建立起數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)的原型系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著大量有關(guān)論文雜志的發(fā)表或出版，研究體系也逐步完善。

6 結(jié)束語(yǔ)

在面向機(jī)械加工工藝規(guī)劃制造技術(shù)的系統(tǒng)研究中，綠色制造工藝規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)置起了決定性的作用，根據(jù)加工工藝具體要求，細(xì)化各個(gè)方面的問(wèn)題，建立起面向機(jī)械加工丁藝規(guī)劃制造研究的結(jié)構(gòu)體系。綜合設(shè)計(jì)問(wèn)題、制造問(wèn)題、資源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題考慮綠色制造加工工藝。在資源利用、時(shí)間成本、質(zhì)量的方面，對(duì)機(jī)械加工制造構(gòu)建起評(píng)價(jià)體系，全面細(xì)致的對(duì)機(jī)械加工工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)

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