綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)

撰文/高文有

■463000 駐馬店市龍山通用機(jī)械有限公司 河南 駐馬店

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綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)

撰文/高文有

■463000 駐馬店市龍山通用機(jī)械有限公司 河南 駐馬店

上世紀(jì)60年代以后，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展與人口數(shù)量劇增，自然環(huán)境惡化程度愈加嚴(yán)重，在面臨能源資源逐漸枯竭等問(wèn)題時(shí)，如何做好環(huán)境保護(hù)工作極為重要。作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，機(jī)械制造業(yè)在資源能源消耗、環(huán)境污染方面都占據(jù)著重要比例。為此，必須不斷選用新型高效先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)，做好節(jié)能減排工作，實(shí)施綠色制造技術(shù)，滿足社會(huì)、企業(yè)與環(huán)境和諧發(fā)展需求。為此，本文主要對(duì)綠色制造技術(shù)的概況、 基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)進(jìn)行了分析與探究，以期全面提升機(jī)械制造技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞：綠色制造；概況；新型機(jī)械制造工藝

作為生態(tài)工業(yè)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段，綠色制造是保護(hù)環(huán)境、資源與能源節(jié)約的重要方式，其要求在設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)品過(guò)程中必須對(duì)產(chǎn)品生命周期進(jìn)行充分考慮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期整個(gè)過(guò)程最大限度利用資源及環(huán)境影響最小化。為達(dá)到綠色制造的目標(biāo)，必須對(duì)傳統(tǒng)制造工藝中存在的高消耗、高污染現(xiàn)象加以處理，進(jìn)行新型綠色制造工藝的開(kāi)發(fā)與研究，且相比新型綠色制造工藝，傳統(tǒng)制造工藝內(nèi)少量裝備技術(shù)與社會(huì)發(fā)展需求不符，需進(jìn)行裝備技術(shù)革新，只有這樣才能達(dá)到機(jī)械制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

綠色制造技術(shù)的概況

作為一種閉環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)，綠色制造技術(shù)模式的生產(chǎn)模式為清潔生產(chǎn)方式與廢棄物循環(huán)利用。此模式下，需對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行全面考慮，如圖1所示。在綠色制造環(huán)節(jié)，產(chǎn)品全生命周期內(nèi)需利用新型機(jī)械制造工藝與技術(shù)措施對(duì)其存在問(wèn)題進(jìn)行處理，如設(shè)計(jì)與制造零件時(shí)，需將其材料類(lèi)型、回收方式代碼進(jìn)行清晰標(biāo)注，為資源回收利用提供便利。相比傳統(tǒng)制造技術(shù)，綠色制造技術(shù)需優(yōu)化控制產(chǎn)品整個(gè)生命周期，資源合理配置，對(duì)污染程度有效降低，且將制造系統(tǒng)功能充分發(fā)揮出來(lái)。

基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝

a節(jié)約資源型工藝技術(shù)

傳統(tǒng)加工作業(yè)中，需消耗大量原材料，這對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展極為不利。為此，機(jī)械制造業(yè)需對(duì)消耗資源量小的綠色技術(shù)加以積極引進(jìn)，換言之，需在工藝方面進(jìn)行工藝方案優(yōu)化，利用毛胚制造技術(shù)、下料技術(shù)改進(jìn)，或先進(jìn)的裝備技術(shù)，對(duì)加工余量盡可能減少，選取的制造技術(shù)需最大限度降低廢棄物，達(dá)到資源節(jié)約的目的。

在機(jī)械制造中新技術(shù)、新工藝的不斷運(yùn)營(yíng)，可達(dá)到降低能源、物料消耗，還能對(duì)產(chǎn)品制造周期及產(chǎn)生費(fèi)用有效減少。以少無(wú)切削加工技術(shù)為例分析，在異形孔類(lèi)零件、端面爪齒件等配件加工中可大量選取此技術(shù)，相比“鍛造—機(jī)械切削”工藝，此類(lèi)技術(shù)材料消耗可降低30%到70%之間，可進(jìn)行20%到70%成本節(jié)約。

b降低能耗型工藝技術(shù)

第一，常用節(jié)能技術(shù)。在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械制造企業(yè)所需能源、資源量較大，由于地球資源、能源日漸枯竭，選取節(jié)能減耗工藝技術(shù)則顯得極為關(guān)鍵，其主要類(lèi)型如下：

技術(shù)節(jié)能：技術(shù)改造力度加大，能源利用率提升，如傳統(tǒng)、落后設(shè)備及時(shí)淘汰，選取的電機(jī)等設(shè)備具有節(jié)能作用。

工藝節(jié)能：傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝能耗較大，選取的節(jié)能工藝需具有先進(jìn)性。

管理節(jié)能：能源管理水平提升，對(duì)設(shè)備負(fù)荷進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，避免各類(lèi)浪費(fèi)問(wèn)題，防止待電狀態(tài)的長(zhǎng)期存在，如設(shè)備空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)等。

新能源的適量運(yùn)用：未來(lái)能源發(fā)展的趨勢(shì)為可再生能源，無(wú)污染能源，如加大開(kāi)發(fā)新型清潔能源。

綠色設(shè)備：機(jī)械制造裝備以低能耗發(fā)展為主，其綠色設(shè)備應(yīng)與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)。如干式切削加工機(jī)床等，綠色設(shè)備能夠?qū)C(jī)械材料用量大大降低，是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得以?xún)?yōu)化、性能得以提高的重要保障。

潤(rùn)滑方式改進(jìn)：摩擦損失減少是潤(rùn)滑的主要目標(biāo)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，摩擦產(chǎn)生的損失在每年全球能源消耗中，所占比例為33%到50%之間。摩擦失效在機(jī)械零件失效內(nèi)的比例為6%到8%，基于此，必須通過(guò)潤(rùn)滑措施降低磨損，達(dá)到能耗降低、能源節(jié)約的作用。

c環(huán)境保護(hù)型工藝技術(shù)

傳統(tǒng)機(jī)械制造方式將嚴(yán)重影響附近環(huán)境，主要污染包含大氣、水等，綠色制造工藝要求盡可能降低污染程度，達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。

首先，大氣污染。工業(yè)鍋爐、熱處理車(chē)間爐具等為機(jī)械制造內(nèi)大氣污染的主要來(lái)源，在生產(chǎn)加熱過(guò)程中，以上熱處理將有煙塵、含硫、含氮化合物大量出現(xiàn)，其對(duì)附近居住者與工作者的身體健康都會(huì)產(chǎn)生極大的影響，通過(guò)綠色制造工藝的應(yīng)用，可有效解決此問(wèn)題，具體工藝如下：

節(jié)能結(jié)構(gòu)、燃燒方法的改變：選取脫硫技術(shù)處理煤類(lèi)資源，或燃料選取天然氣、水煤漿與太陽(yáng)能等。

供熱集中：老廠房在城區(qū)污染加重的情況需做好外遷工作，在新區(qū)工廠布局方面，應(yīng)實(shí)施供熱、供暖集中。

其次，水污染。含油廢水、含酸廢水、洗滌廢水等為機(jī)械制造業(yè)廢水的類(lèi)型。因工業(yè)廢物治理具有高高度，高成本，當(dāng)前水污染最為有效的方式為綜合防治，但此方式具有較低綠化程度，應(yīng)積極研發(fā)新技術(shù)、新工藝，由根本上控制污

染，做好治理工作。

最后，以上污染除外，振動(dòng)、噪聲、熱等污染也是機(jī)械制造的主要污染類(lèi)型，為有效防治此類(lèi)污染，需做好開(kāi)發(fā)研究工作，需做好防護(hù)措施。

基于綠色制造的裝備技術(shù)分析

制造裝備是指將原材料進(jìn)行產(chǎn)品整體制造過(guò)程所需的各類(lèi)機(jī)器、工具轉(zhuǎn)化。也是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。機(jī)械制造技術(shù)是生產(chǎn)制造各類(lèi)機(jī)械設(shè)備的全部技術(shù)總稱(chēng)，本文基于綠色制造原理，以高速切削技術(shù)改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)為主進(jìn)行分析。

實(shí)施綠色制造技術(shù)，要求必須重視機(jī)械制造內(nèi)機(jī)床設(shè)備，相比濕切削，高速干切削技術(shù)沒(méi)有環(huán)境污染的缺陷，其在機(jī)床結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，可改變機(jī)床總體布局。切削液在干切削作業(yè)中不應(yīng)用，與濕切削相比，切削環(huán)節(jié)熱量產(chǎn)生量較大，在切削環(huán)節(jié)將導(dǎo)致熱量集中，如無(wú)法從機(jī)床主體結(jié)構(gòu)及時(shí)排出這些熱量，將有熱變形情況出現(xiàn)在機(jī)床內(nèi)，進(jìn)而對(duì)工件加工精確度、機(jī)床作業(yè)有效性造成極大的影響。同時(shí)，大量粉塵將出現(xiàn)在干切削石墨電極等材料內(nèi)，如清除不及時(shí)，則會(huì)嚴(yán)重威脅操作人員的健康，如絲杠、軸承等部位有細(xì)微顆粒入侵，將對(duì)機(jī)床磨損程度大大提升，進(jìn)而影響機(jī)床使用壽命。

基于以上因素，在干切削機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選擇過(guò)程中，必須確保切削機(jī)床剛性良好，生產(chǎn)效率高。機(jī)床結(jié)構(gòu)需進(jìn)行無(wú)聚集切削洼坑、高臺(tái)設(shè)置，這樣能夠?qū)η邢鳠嵩醇皶r(shí)排出，這樣才能確保機(jī)床精度的穩(wěn)定性。選取噴霧、冷風(fēng)與壓縮空氣的方式進(jìn)行機(jī)床冷卻，床身內(nèi)部循環(huán)冷卻對(duì)熱平衡維持起到有利作用。選取排屑螺旋、傳送器作為排屑方法向機(jī)床外側(cè)進(jìn)行切屑排除，當(dāng)排屑器產(chǎn)生故障可通過(guò)壓縮空氣向機(jī)床外側(cè)排除切屑。為對(duì)導(dǎo)軌、絲桿等部位加以保護(hù)，需將防護(hù)罩、灰塵收集器設(shè)置到機(jī)床內(nèi)部。為避免機(jī)床不見(jiàn)由熱切屑熱量傳送，可選取絕熱材料進(jìn)行排屑槽制作，選取專(zhuān)用封閉系統(tǒng)冷卻等作為機(jī)床部件。

通常選取超高速機(jī)床進(jìn)行干切削加工，此類(lèi)機(jī)床超過(guò)95%的切削熱切削會(huì)將其帶走，其切削力可減少30%，在室溫狀態(tài)下工件可實(shí)施加工作業(yè)。由切削區(qū)如刀具切屑排出，機(jī)床需及時(shí)帶走切屑。在機(jī)床與其他位置有切屑集中，或具有較短時(shí)間集中，切屑內(nèi)部熱量都會(huì)向床身傳送，導(dǎo)致膨脹、扭曲（?。﹩?wèn)題出現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)精密加工質(zhì)量造成極大影響。因?yàn)榍行寂c吸收熱量無(wú)法通過(guò)切削液帶走，機(jī)床需依托自身設(shè)計(jì)將切屑移走。針對(duì)干式銑削加工來(lái)講，可采取臥式機(jī)床，切屑在此類(lèi)機(jī)床上可向機(jī)床切屑傳送帶上直接落送。也可選取大角度斜坡方式進(jìn)行床身設(shè)計(jì)，為切屑流出提供便利。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)也得到了極大的發(fā)展?；诰G色制造原因，為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，滿足客戶需求，滿足企業(yè)發(fā)展需求，必須選用新技術(shù)、新工藝，尤其是新型機(jī)械制造工藝與裝備技術(shù)，只有這樣才能推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)綠色制造發(fā)展目標(biāo)，才能達(dá)到機(jī)械制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的作用。

參考：

［1］黃彥春. 基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)研究［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊）. 2015（02）

［2］夏吉兵，汪永超，賀江華，周立新. 面向綠色制造的刀具應(yīng)用評(píng)價(jià)方法研究［J］. 航空制造技術(shù). 2015（03）