姚振

內(nèi)容摘要 新時(shí)期，我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不僅導(dǎo)致環(huán)境污染問題加重，還造成資源緊張問題的加劇，為實(shí)現(xiàn)我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，“綠色發(fā)展”理念得以提出與實(shí)施。機(jī)械制造行業(yè)是我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè)，但是傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝造成了資源的大量浪費(fèi)與環(huán)境污染，所以要在新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)中融入綠色制造，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，提升經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 綠色制造 新型機(jī)械制造 制造工藝 裝備技術(shù)

1 引言

我國雖然是制造業(yè)大國，但尚不是制造業(yè)強(qiáng)國，在長期的發(fā)展中急需新的技術(shù)與理念支持行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展，降低在機(jī)械制造期間的環(huán)境污染及能源消耗。綠色制造的出現(xiàn)與實(shí)踐，為機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展提供了保障，也為行業(yè)的轉(zhuǎn)型提供了支持。在此對綠色制造基礎(chǔ)上的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)進(jìn)行了研究，希望為機(jī)械制造行業(yè)的深入發(fā)展提供一些參考。

2 綠色制造及機(jī)械加工工藝相關(guān)概述

機(jī)械加工工藝是在產(chǎn)品成型前的加工制造，是原材料在機(jī)械工作臺上的加工，材料在實(shí)現(xiàn)成品的過程中，需要操作人員借助一些機(jī)械設(shè)備與工具，在生產(chǎn)線上按照一定的機(jī)械加工工藝進(jìn)行加工。加工質(zhì)量、產(chǎn)品的美觀度，以及是否符合標(biāo)準(zhǔn)等，都與機(jī)械加工工藝有著直接的關(guān)聯(lián)。尤其是在我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展期間，對機(jī)械設(shè)備及產(chǎn)品的要求越來越高，因此需要加強(qiáng)對機(jī)械加工工藝的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)綠色制造。

航空器機(jī)械制造及加工對制造工藝的要求較高，且要求在加工過程中減少能源損耗，降低污染，降低生產(chǎn)成本，因此需要積極使用綠色制造，實(shí)現(xiàn)航空器綠色機(jī)械制造及加工。尤其是在能源緊張的當(dāng)下，資源的循環(huán)再利用，以及加工過程的低污染或者無污染也成為行業(yè)及社會關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前，綠色制造技術(shù)在實(shí)踐中要對以下幾方面內(nèi)容進(jìn)行關(guān)注：第一，綠色材料。航空器機(jī)械制造及加工期間，要實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)與制造，就要選擇綠色材料以及環(huán)保材料為主，確保制造出的產(chǎn)品符合社會發(fā)展需求。第二，綠色設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)需要考慮的內(nèi)容有產(chǎn)品的可拆卸性、產(chǎn)品的循環(huán)再利用、產(chǎn)品的運(yùn)輸安全性等諸多方面的因素。第三，綠色加工工藝。航空器機(jī)械制造及加工過程中，要降低加工制造期間的環(huán)境污染及能源消耗，就需使用綠色加工工藝，確保材料的利用率得以提升，減少對環(huán)境的污染與破壞。第四，綠色管理。無論是在加工制造期間，還是在對產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)期間，一定要使用綠色管理模式，確保加工制造符合國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求。

3 機(jī)械加工工藝的綠色制造

綠色制造是一種低污染、低耗能的加工方式，也就是從設(shè)計(jì)到加工及報(bào)廢等整個(gè)環(huán)節(jié)，需要注重資源的可循環(huán)利用及低污染性，從而實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。航空領(lǐng)域中，機(jī)械加工工藝的綠色制造的具體應(yīng)用表現(xiàn)如下。

3.1 大型蒙皮零件綠色加工技術(shù)

蒙皮零件是飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件中的重要組成部分，是飛機(jī)外形機(jī)構(gòu)重要的受力構(gòu)件。但是，在傳統(tǒng)的加工制造期間，大型蒙皮零件的加工工藝較為復(fù)雜，制造期間對能源的消耗較大，尤其是鋁材不僅存在消耗量大的問題，而且無法實(shí)現(xiàn)回收再利用。傳統(tǒng)的蒙皮加工工藝已經(jīng)無法滿足實(shí)際發(fā)展需求，需要通過綠色制造予以優(yōu)化。

為防止化學(xué)污染問題的發(fā)生，需要加強(qiáng)綠色制造技術(shù)的研究與應(yīng)用，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用能起到有效的作用。蒙皮精確成形不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，還能提升產(chǎn)品的整體性能，確保產(chǎn)品的精密度。并且在實(shí)際應(yīng)用中，加工工藝的集合度較高，在面、銑下陷等一體化的工藝過程中，可以對壁板進(jìn)行高效的加工，在提升加工質(zhì)量與效率的同時(shí)，也能對化學(xué)污染問題進(jìn)行有效規(guī)避。

3.2 激光熔覆功能層技術(shù)

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片在工作期間溫度較高，一般都會在900℃以上，當(dāng)飛機(jī)在飛行過程中需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片葉冠阻尼面出現(xiàn)碰撞，就會造成磨損問題。在激光熔覆功能層技術(shù)的應(yīng)用下，就可以對該問題進(jìn)行高效應(yīng)對。首先利用該技術(shù)將合金層熔覆在基材表面指定位置，這樣便可以使性能缺陷的部件得以恢復(fù)并繼續(xù)使用，同時(shí)也可以使材料的整體性能得以提升，從而可以在高溫或者腐蝕的環(huán)境中繼續(xù)使用。

在具體應(yīng)用中，預(yù)置式激光熔覆機(jī)是較常使用的設(shè)備，工藝流程為：預(yù)處理（基材熔覆表面）→預(yù)置（熔覆材料）→預(yù)熱→實(shí)施激光融化→后熱處理。激光熔覆機(jī)在應(yīng)用期間具有良好的性能，光電轉(zhuǎn)化的效率較高，達(dá)到30%以上;光束質(zhì)量較高，具有良好的傳到模式與相干性;在輸出期間的功率可以高達(dá)幾十萬瓦，且連續(xù)時(shí)間較長。該技術(shù)的應(yīng)用，不僅符合我國綠色制造的要求，也能降低成本。

3.3 輕型復(fù)合材料技術(shù)

在機(jī)械制造中復(fù)合材料的應(yīng)用十分普遍，在航空領(lǐng)域更是如此，需要積極使用復(fù)合材料，確保機(jī)械設(shè)計(jì)制造的環(huán)保性與整體效益。由于復(fù)合材料價(jià)格較低、重量不高，且強(qiáng)度與剛度較高，在飛機(jī)中使用可以確保飛機(jī)的效率，也能減少對油的損耗。波音787飛機(jī)使用了大量的復(fù)合材料，在飛機(jī)主體結(jié)構(gòu)中的占比超過50%，取得了良好的效益。

新材料的應(yīng)用使飛機(jī)表面的光潔度有所提升，飛機(jī)在飛行期間，飛行湍流和噪聲得到明顯下降。在飛機(jī)制造過程中，實(shí)現(xiàn)工藝的綠色化，有助于降低成本與能耗，減少污染。在波音747中，復(fù)合材料的應(yīng)用，且通過整體成形等技術(shù)的制造，能有效減少制造期間的相關(guān)零部件數(shù)量，滿足綠色發(fā)展及經(jīng)濟(jì)效益的要求。

4 綠色制造裝備

4.1 毛料精化與無余量制造機(jī)床設(shè)備

航空產(chǎn)品的整體質(zhì)量會受到多種因素的影響，其中十分重要的一項(xiàng)就是毛料。由于航空零部件與一般產(chǎn)品的零部件有很大的差異，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且對精密度的要求較高，如果使用傳統(tǒng)的毛料加工技術(shù)，無法滿足實(shí)際使用需求。尤其是這些年對毛料的加工要求在不斷提升，無余量精密鍛造、數(shù)控機(jī)床設(shè)備、精密冷輥軋機(jī)床設(shè)備的運(yùn)用，對機(jī)床的應(yīng)用效果起到了極大的促進(jìn)作用。在航空產(chǎn)品的制造過程中，3D打印技術(shù)也發(fā)揮著重要作用，不僅可以提升產(chǎn)品的制造質(zhì)量與效率，還能降低制造成本，實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益[1]。

4.2 數(shù)控設(shè)備與柔性制造

航天產(chǎn)品對機(jī)床設(shè)備的要求較高，并且在不斷的實(shí)踐過程中，智能化、精密化是其重要發(fā)展方向。尤其是在綠色理念的不斷深入下，綠色制造也成為其十分重要的發(fā)展方向。高速加工技術(shù)的應(yīng)用，使機(jī)床的轉(zhuǎn)速不斷提升，一般可以達(dá)到10 000～60 000r/min以上。在高速加工技術(shù)的實(shí)踐下，可以有效提升制造的質(zhì)量與效率。這些年，人們的環(huán)保意識不斷增加，對機(jī)床制造中的環(huán)境污染問題也更加關(guān)注，如何降低污染，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在綠色工藝的推行下，機(jī)床實(shí)現(xiàn)了綠色加工制造，污染得到了有效降低[2]。

通過柔性制造可以有效降低廢次品的產(chǎn)生，同時(shí)制造期間也在向智能化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)加工期間的自動(dòng)化、智能化。在生產(chǎn)線上的柔性化，是通過FMS（柔性制造系統(tǒng)）吸納的，可以通過自定義對加工進(jìn)行設(shè)置。

4.3 信息化與虛擬機(jī)床

航天產(chǎn)品在生產(chǎn)期間，要與時(shí)俱進(jìn)，不斷融入信息技術(shù)，在制造中深化虛擬制造。VR技術(shù)可以通過多種手段構(gòu)建仿真環(huán)境，虛擬裝配就是在該技術(shù)的應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)虛擬裝配的。虛擬裝配可以有效降低在裝配期間出現(xiàn)的出錯(cuò)率，并對裝配的性能進(jìn)行檢查，保證精準(zhǔn)度。

軟件元素工具虛擬機(jī)床構(gòu)建的基礎(chǔ)，具體包括加工仿真軟件與三維模型等，在實(shí)際應(yīng)用中能有效降低制造周期，提升制造質(zhì)量與效率。二維工程圖紙是傳統(tǒng)航空產(chǎn)品在制造期間的基礎(chǔ)，這種方式在實(shí)際應(yīng)用中效果較差，但是在虛擬機(jī)床下，可以在模型定義技術(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的幫助下，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)產(chǎn)品的全周期管理，確保制造期間每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

5 結(jié)語

綠色理念是我國特色社會主義事業(yè)建設(shè)期間的主導(dǎo)思想之一，尤其是這些年我國在逐漸實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，機(jī)械制造行業(yè)的綠色設(shè)計(jì)及制造是其基本要求，尤其是航空器機(jī)械制造中，存在著資源利用率低、制造環(huán)節(jié)存在污染及可循環(huán)利用率低下等問題，嚴(yán)重阻礙該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以要積極推行綠色制造，為提升該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供支持。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于江.淺析綠色制造工藝技術(shù)在電機(jī)機(jī)械加工中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2014，5（6）：37.

[2]朱正德.綠色制造工藝的代表——微量潤滑技術(shù)在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)的應(yīng)用[J].金屬加工（冷加工），2014（5）：24-25.