淺議綠色制造技術在機械加工中的應用

 綠色制造技術是在可持續發展環境下基于現代企業制造模式而提出來的,其主要目的就是降低資源消耗、減少機械加工過程對環境的影響。面向機械加工工藝規劃是將產品設計與制造相結合的橋梁,工藝規劃主要是利用工藝章程對工藝的設計、加工以及制造等進行控制,以此得到預期的機械產品的要求。

  1 機械加工綠色制造體系研究

  綠色制造是融入到機械產品生產的全過程中的,基于當前我國環境日益嚴峻的形勢,綠色制造主要涉及設計問題、制造問題、資源問題以及環境問題。綠色制造則是充分考慮環境保護與資源利用的現代制造模式。機械加工的綠色制造體系主要包含:一是綠色資源。綠色資源主要是從機械加工資料入手,保證加工材料具有可回收性、加工方面以及來源比較廣泛的特點。比如在機械加工中要盡可能選擇具有可回收的加工材料;二是綠色生產。綠色生產主要是從綠色設計、綠色生產設備以及綠色生產環境等方面入手,保證機械加工的過程中不產生或者少產生對周圍環境造成危害的物質;三是綠色產品。綠色產品主要是針對產品在使用過程中要具有節約能源以及可回收的特性。

  機械加工綠色制造體系是具有綜合特性的制造系統,其主要包括以下三個內容問題:一是資源消耗問題;二是環境排放問題;三是面向資源消耗和環境影響的綜合決策問題。

  2 機械加工過程中對資源以及環境的影響

  機械加工系統的主要目的就是去除零件材料的過程,在零件加工的過程中會產生大量對周圍環境和資源消耗問題,這些問題的存在不僅受到加工工藝的影響,而且還對加工成本等造成影響,因此基于綠色制造理念的因素,分析機械加工過程中所產生的系列問題:

  2.1 機械加工中的資源消耗

  在機械加工過程中產生的資源消耗主要是原料的消耗和能量的消耗。機械加工中的材料消耗主要分為:

  一是原材料的消耗。原材料消耗是在機械加工過程中所發生的實體材料消耗,比如在金屬材料加工中產生的邊角余料等就是對原料的浪費;二是機械加工過程中輔料的消耗。在機械加工中不可避免地會應用大量的輔助材料,這些材料有的是直接應用于機械加工過程中,有的則是用于保護機械加工操作者,而這些輔料在實際的加工中也會出現損耗的問題,比如在機械加工中的道具,經過多次的切割之后,道具就會逐漸因為磨損而出現損壞,最終不得不重新更換。

  2.2 機械加工中的設備消耗

  機械加工中的設備消耗主要是針對加工機床的消耗而言的,比如在機械加工過程中,因為機械產品對機床表面的摩擦等而導致機床出現磨損現象,另外機床的能源消耗也是設備消耗的重要表現,同時輔助工序的能量消耗也比較大。在機械加工過程中需要對加工的機械產品的毛坯進行拋光、酸洗以及焊接等工序,而這些操作都會影響機械產品的消耗,以對加工產品的酸洗為例,如果我們不嚴格規范酸洗的過程,就會導致對加工設備的質量構成影響。

  2.3 機械加工中對環境影響

  在加工中對環境的影響主要包括:一是廢棄物對環境的影響。在機械加工過程中會產生系列的廢氣、廢物以及廢液,這些物質都會對周圍的環境造成威脅。比如在機械加工過程中出現的廢氣固體,就會污染周圍的土壤,在機械加工過程中所產生的金屬廢渣進入土壤之后,就會造成周圍土壤的金屬含量超標,進而對地下水等環境造成影響;二是機械加工產生的噪音環境問題。

  噪音污染是機械加工過程中的重要表現,噪音不僅影響加工者的身體健康,而且還會影響周圍居民的正常生活。這些噪音主要來源于電機、機床設備以及零部件的運動等。

  3 基于綠色制造工藝規劃的優化

  3.1 優化綠色制造工藝參數

  工藝參數是綠色制造工藝規劃的關鍵技術,優化工藝參數主要是優化零件加工工藝參數,實現以最小的物料和能源消耗,制造出符合預期要求的機械設備。面向綠色制造的工藝參數優化必須要建立在對機械加工客觀要求因素和對機械加工產品質量控制的基礎上,然后通過系列的對比選擇出符合加工工藝的參數,使得零件加工的質量達到最優性能。

  3.2 綠色制造工藝路線優化

  工藝路線是工藝設計的關鍵,是保證工藝加工的重要環節,工藝路線的選擇對產品成本、資源消耗等具有重要的作用,因此在進行工藝路線設計時一定要綜合考慮各種因素,并且將這些因素投入到工藝路線的決策中,建立一種綠色制造的工藝路線決策模型。

  3.3 多工件多機床節能型調度優化技術

  實現綠色制造從機床設備的角度來說就是要大力提高機床的工作性能,加強機床技術創新,將綠色生產理念融入到機床的設計研發中;另外就是在現有的機床設備基礎上,通過資源的優化配置對機床設備進行合理的配置,以此實現機床加工效益的最大化,實現有效節約機械加工系統的總體能量消耗。

  4 綠色制造技術在機械加工中的應用

  本文以某機床廠的機械加工工藝為例,對綠色制造技術在機械加工中的應用措施進行了分析與探討:

  4.1 機械加工工藝方案分析

  在該廠的機械加工中有三種工藝方案,其分為工藝1、工藝2以及工藝3,這三種工藝方案的定性描述為(見表1):

  根據運用綠色制造工藝TOPSIS多目標決策模型對工藝方案進行分析,根據相關計算結果分析,該廠選擇工藝2,并且取得了很好的經濟效益和社會效益。

  4.2 機械加工切削液的選擇

  基于對加工工藝方案的確定之后,要根據具體的加工種類選擇合適的切削液。該廠所生成的主要是圓柱齒輪,其采取的滾齒機是YKB3120A,因此提供了三種切削液作為選擇:一是32#機油傳統切削液;二是一種新型合成切削液(SG-3);三是進口合成切削液。同樣基于綠色制造的角度這三種切削液的工藝方案。參考相關資料,結合綠色制造相對接近度的計算,該廠選擇了進口合成的切削液。通過應用進口合成切削液大大降低了對周圍環境的污染。

  5 結語

  在面向機械加工工藝規劃制造技術的系統研究中,綠色制造工藝規劃的優化設置起了決定性的作用,根據加工工藝具體要求,細化各個方面的問題,建立起面向機械加工工藝規劃制造研究的結構體系。綜合設計問題、制造問題、資源問題、環境問題考慮綠色制造加工工藝。在資源利用、時間成本、質量的方面,對機械加工制造構建起評價體系,全面細致地對機械加工工藝進行評價。

  參考文獻

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