撰文/高文有

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綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術

撰文/高文有

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上世紀60年代以后，伴隨社會經(jīng)濟迅速發(fā)展與人口數(shù)量劇增，自然環(huán)境惡化程度愈加嚴重，在面臨能源資源逐漸枯竭等問題時，如何做好環(huán)境保護工作極為重要。作為經(jīng)濟社會發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，機械制造業(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機械制造技術，做好節(jié)能減排工作，實施綠色制造技術，滿足社會、企業(yè)與環(huán)境和諧發(fā)展需求。為此，本文主要對綠色制造技術的概況、 基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術進行了分析與探究，以期全面提升機械制造技術水平，實現(xiàn)機械制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。關鍵詞：綠色制造；概況；新型機械制造工藝

作為生態(tài)工業(yè)與社會可持續(xù)發(fā)展的重要手段，綠色制造是保護環(huán)境、資源與能源節(jié)約的重要方式，其要求在設計、制造產(chǎn)品過程中必須對產(chǎn)品生命周期進行充分考慮，進而實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期整個過程最大限度利用資源及環(huán)境影響最小化。為達到綠色制造的目標，必須對傳統(tǒng)制造工藝中存在的高消耗、高污染現(xiàn)象加以處理，進行新型綠色制造工藝的開發(fā)與研究，且相比新型綠色制造工藝，傳統(tǒng)制造工藝內(nèi)少量裝備技術與社會發(fā)展需求不符，需進行裝備技術革新，只有這樣才能達到機械制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標。

綠色制造技術的概況

作為一種閉環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)，綠色制造技術模式的生產(chǎn)模式為清潔生產(chǎn)方式與廢棄物循環(huán)利用。此模式下，需對設計內(nèi)的各項內(nèi)容進行全面考慮，如圖1所示。在綠色制造環(huán)節(jié)，產(chǎn)品全生命周期內(nèi)需利用新型機械制造工藝與技術措施對其存在問題進行處理，如設計與制造零件時，需將其材料類型、回收方式代碼進行清晰標注，為資源回收利用提供便利。相比傳統(tǒng)制造技術，綠色制造技術需優(yōu)化控制產(chǎn)品整個生命周期，資源合理配置，對污染程度有效降低，且將制造系統(tǒng)功能充分發(fā)揮出來。

基于綠色制造的新型機械制造工藝

a節(jié)約資源型工藝技術

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

在機械制造中新技術、新工藝的不斷運營，可達到降低能源、物料消耗，還能對產(chǎn)品制造周期及產(chǎn)生費用有效減少。以少無切削加工技術為例分析，在異形孔類零件、端面爪齒件等配件加工中可大量選取此技術，相比“鍛造—機械切削”工藝，此類技術材料消耗可降低30%到70%之間，可進行20%到70%成本節(jié)約。

b降低能耗型工藝技術

第一，常用節(jié)能技術。在生產(chǎn)過程中，機械制造企業(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)能減耗工藝技術則顯得極為關鍵，其主要類型如下：

技術節(jié)能：技術改造力度加大，能源利用率提升，如傳統(tǒng)、落后設備及時淘汰，選取的電機等設備具有節(jié)能作用。

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

管理節(jié)能：能源管理水平提升，對設備負荷進行及時調(diào)整，避免各類浪費問題，防止待電狀態(tài)的長期存在，如設備空車運轉等。

新能源的適量運用：未來能源發(fā)展的趨勢為可再生能源，無污染能源，如加大開發(fā)新型清潔能源。

綠色設備：機械制造裝備以低能耗發(fā)展為主，其綠色設備應與環(huán)境保護相協(xié)調(diào)。如干式切削加工機床等，綠色設備能夠對機械材料用量大大降低，是產(chǎn)品結構得以優(yōu)化、性能得以提高的重要保障。

潤滑方式改進：摩擦損失減少是潤滑的主要目標。據(jù)不完全統(tǒng)計，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。摩擦失效在機械零件失效內(nèi)的比例為6%到8%，基于此，必須通過潤滑措施降低磨損，達到能耗降低、能源節(jié)約的作用。

c環(huán)境保護型工藝技術

傳統(tǒng)機械制造方式將嚴重影響附近環(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，達到環(huán)境保護的目的。

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

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

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，應實施供熱、供暖集中。

其次，水污染。含油廢水、含酸廢水、洗滌廢水等為機械制造業(yè)廢水的類型。因工業(yè)廢物治理具有高高度，高成本，當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，應積極研發(fā)新技術、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、噪聲、熱等污染也是機械制造的主要污染類型，為有效防治此類污染，需做好開發(fā)研究工作，需做好防護措施。

基于綠色制造的裝備技術分析

制造裝備是指將原材料進行產(chǎn)品整體制造過程所需的各類機器、工具轉化。也是實現(xiàn)制造技術的物質(zhì)基礎。機械制造技術是生產(chǎn)制造各類機械設備的全部技術總稱，本文基于綠色制造原理，以高速切削技術改進機床結構為主進行分析。

實施綠色制造技術，要求必須重視機械制造內(nèi)機床設備，相比濕切削，高速干切削技術沒有環(huán)境污染的缺陷，其在機床結構中的應用，可改變機床總體布局。切削液在干切削作業(yè)中不應用，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)將導致熱量集中，如無法從機床主體結構及時排出這些熱量，將有熱變形情況出現(xiàn)在機床內(nèi)，進而對工件加工精確度、機床作業(yè)有效性造成極大的影響。同時，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，則會嚴重威脅操作人員的健康，如絲杠、軸承等部位有細微顆粒入侵，將對機床磨損程度大大提升，進而影響機床使用壽命。

基于以上因素，在干切削機床結構設計、選擇過程中，必須確保切削機床剛性良好，生產(chǎn)效率高。機床結構需進行無聚集切削洼坑、高臺設置，這樣能夠對切削熱源及時排出，這樣才能確保機床精度的穩(wěn)定性。選取噴霧、冷風與壓縮空氣的方式進行機床冷卻，床身內(nèi)部循環(huán)冷卻對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床外側進行切屑排除，當排屑器產(chǎn)生故障可通過壓縮空氣向機床外側排除切屑。為對導軌、絲桿等部位加以保護，需將防護罩、灰塵收集器設置到機床內(nèi)部。為避免機床不見由熱切屑熱量傳送，可選取絕熱材料進行排屑槽制作，選取專用封閉系統(tǒng)冷卻等作為機床部件。

通常選取超高速機床進行干切削加工，此類機床超過95%的切削熱切削會將其帶走，其切削力可減少30%，在室溫狀態(tài)下工件可實施加工作業(yè)。由切削區(qū)如刀具切屑排出，機床需及時帶走切屑。在機床與其他位置有切屑集中，或具有較短時間集中，切屑內(nèi)部熱量都會向床身傳送，導致膨脹、扭曲（?。﹩栴}出現(xiàn)，進而對精密加工質(zhì)量造成極大影響。因為切屑與吸收熱量無法通過切削液帶走，機床需依托自身設計將切屑移走。針對干式銑削加工來講，可采取臥式機床，切屑在此類機床上可向機床切屑傳送帶上直接落送。也可選取大角度斜坡方式進行床身設計，為切屑流出提供便利。

結束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷提升與科學技術的快速發(fā)展，我國機械制造業(yè)也得到了極大的發(fā)展?；诰G色制造原因，為滿足社會經(jīng)濟發(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、新工藝，尤其是新型機械制造工藝與裝備技術，只有這樣才能推動機械制造業(yè)的發(fā)展，才能實現(xiàn)綠色制造發(fā)展目標，才能達到機械制造業(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械制造工藝及裝備技術研究［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用評價方法研究［J］. 航空制造技術. 2015（03）