林世東
(哈爾濱哈暖環(huán)境工程設(shè)備有限公司,黑龍江 哈爾濱 150070)
機械加工是典型的制作過程,是將半成品或者原材料加工成需要的尺寸與形狀,是資源與能量損耗的過程,在制作的過程中會產(chǎn)生大量的噪音,污染、廢棄等不同程度的污染。因此,實現(xiàn)綠色機械加工是具有廣闊的發(fā)展前景的,針對目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及綠色制造的情況,本文面向機械加工工藝規(guī)劃的制作技術(shù)進行分析。
機械加工一定要遵循機械制造工藝學的方法與原理,結(jié)合具體的情況確定采用的工藝,目前,機械加工工藝可以分為工序卡片與工藝過程卡片兩種。所謂的工藝規(guī)程是指規(guī)定零件或者機械產(chǎn)品的操作方式及制作工藝過程的文件。而機械加工工藝規(guī)程則是零件機械加工工藝規(guī)程為現(xiàn)場生產(chǎn)指揮提供了依據(jù),為新產(chǎn)品投產(chǎn)前,實施生產(chǎn)準備與技術(shù)準備的依據(jù),為新建、改建、改建的依據(jù),是機械加工過程的主要技術(shù)文件。機械加工工藝規(guī)程主要是由2個方面的內(nèi)容:擬定各道工序及工藝路線的詳細操作。
其主要關(guān)系到產(chǎn)品的完整生命周期。該產(chǎn)品周期包括選料,產(chǎn)品設(shè)計及加工、包裝、裝配、使用等過程,同時也包含生命結(jié)束的管理、拆卸、回收與再制造。綠色制造是需要考慮到整個生命周期的,尤其是對環(huán)境的影響及能源損耗問題嚴重,而且要堅固到經(jīng)濟與技術(shù)的因素,實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的雙贏。
與傳統(tǒng)的制造相比,綠色制造涉及面較多,可以將其研究分為三類:減少有害物質(zhì)的使用技術(shù)、預防污染工藝及面向環(huán)境設(shè)計技術(shù)。根據(jù)制作活動的區(qū)別,可以將其分為基礎(chǔ)生命周期、基于產(chǎn)品技術(shù)和基于生產(chǎn)過程技術(shù)。如下圖1所示。
圖1 制造體系的綠色制造技術(shù)體系
從這一框架,我們可以看到,綠色制造有以下幾點優(yōu)勢:資源消耗較?。画h(huán)境污染指數(shù)降低。同時我們可以看到面向環(huán)境極小化及資源損耗整體決策問題在進行加工的過程中會出現(xiàn)決策問題,包括模具、機床選擇、工藝方案、切削液、冷卻液的選擇等等。
從上文中我們已經(jīng)看到,綠色機械工工藝規(guī)劃是具有傳統(tǒng)機械加工所不具備的優(yōu)勢,而且在未來具有廣闊的發(fā)展空間,下面就對其工藝過程的優(yōu)化進行分析。
在進行綠色制造工藝過程規(guī)劃過沉重,參數(shù)的優(yōu)化是一個關(guān)鍵性的技術(shù)。通過對零件加工工藝參數(shù)的優(yōu)化,達到當前所提倡的了低碳節(jié)能目標。一般情況下,工藝參數(shù)的優(yōu)化主要是針對制作加工的工藝,在該工藝實施的過程中,讓加工過程可以優(yōu)化進行。在加工零件的過程中,與加工工藝相關(guān)的參數(shù),包括切削液類型,刀具種類等等,都會影響到加工的質(zhì)量及環(huán)境污染、噪聲及加工質(zhì)量等等。
選擇最佳的工藝路線是工藝設(shè)計合理的主要組成部分,也是工藝過程設(shè)計中最難把握的一關(guān),但是其對產(chǎn)品質(zhì)量,資源節(jié)約及降低產(chǎn)品等方面都有著本科替代的影響,同時還包括對環(huán)境質(zhì)量的影響等等。在過去,選擇最佳的工藝路線一般采用生產(chǎn)效率及加工成本為基本的因素,缺乏對資源的利用及環(huán)境保護方面的考慮,因此導致環(huán)境污染情況嚴重,資源利用效率很差,影響機械加工的長遠發(fā)展。
要想達到預期的優(yōu)化目標,就不能從單一的角度著手,要考慮到各方面的因素,當然不能忽略機床設(shè)備的資源優(yōu)化,與其他的優(yōu)化工藝相比,機床設(shè)備的優(yōu)化是切實可行且最為簡單有效的方法之一。在實際的機械加工生產(chǎn)過程中,一般都是多機床多工件共同工作,完成加工任務(wù),同一加工方法可以在不同的機床上進行加工。而且即使是同一臺機床也會存在不同的規(guī)格與型號。機床與工件的不同組合方式,對生產(chǎn)環(huán)境的影響及資源損耗情況明顯是不同的,產(chǎn)生的效果差距也很大。依靠機床與工件科學的安排與調(diào)度,能夠?qū)崿F(xiàn)有效節(jié)約機械加工系統(tǒng)的總體能量損耗。
一般情況下,評價系統(tǒng)的機械加工工藝運用的成本最低,效率最好及利潤最大化的依據(jù)。但是隨著機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求不斷增多,過去機械加工企業(yè)追求的內(nèi)在經(jīng)濟效益單一目標模式發(fā)生了根本性的變化,開始注重社會效益與經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào),是多目標的發(fā)展方向。一些文獻采用能源屬性、資源屬性、環(huán)境屬性、宜人性、經(jīng)濟性、設(shè)備維護性和綠色管理7大類指標進行綠色制造評價,也有一些文獻將經(jīng)濟性、綠色性和整體性作為評價指標。文中面向綠色制造的機械加工工藝方案評價目標體系選擇了5個主要因素,即質(zhì)量(Q↑)、時間(T↓)、成本(C↓)、環(huán)境影響(E↓)、資源利用率(R↑)。該評價指標體系如下圖所示。
圖2 機械加工綠色制造工藝評價指標體系圖
綜上所述,對機械加工工藝規(guī)劃制造技術(shù)進行了詳盡的分析,依據(jù)機械加工工藝規(guī)劃的要求與概念,構(gòu)件了新的研究體系,分析了機械加工工藝規(guī)劃中對資源及環(huán)境的影響,實現(xiàn)可對機械加工工工藝規(guī)劃及制作技術(shù)的提高。
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