面向機械加工工藝規劃制造技術

張磊 李明

摘 要：作為現代化企業中的可持續發展模式——綠色制造，逐漸成為制造業的顯著特點，也是人類社會可持續發展的必然。它所具有的明顯社會效益和經濟效益越發明顯，一大批新興產業也隨之而生。在加工過程中，對降低資源消耗與廢棄物排放起到關鍵作用，便是對科學工藝規劃應用綠色制造技術。規劃主要是系統的闡述了機械加工工藝規劃體系，并提出優化綠色制造工藝過程規劃的方案。

關鍵詞：機械加工；工藝規劃；制造技術；應用

在機械加工中，為了做出符合要求的成品或零部件，常常形成許多廢料，不僅消耗了大量的資源與能量，還產生了噪聲污染。所以，在可持續發展成為時代主題的現在，綠色制造勢在必行。對于當前這個領域的現狀以及國內外的綠色制造研究需求，文章介紹了面向機械加工工藝制造技術的研究問題，明確了綠色制造的應用前景和研究意義。

1 機械加工工藝規劃制造技術概述

因為在企業加工生產零件的過程中，要符合低耗高產清潔安全的基本要求，所以生產的工藝過程必須遵守制造工藝學的制作方法與原理。并且要在實際生產中，結合具體的生產條件來確定生產的實際方案，在此過程中不能依靠經驗主義盲目的進行判斷。由此確定的工藝文件包含兩種格式，工序卡片和工藝過程卡片。而工藝文件則是描述和規定零件、機械產品制造工藝過程的有關文件。在新產品投產前，機械加工工藝規程為其現場生產提供了依據。主要包含兩個方面的內容：擬定各道工序和工藝路線的詳細操作。給機械加工過程、新建改建以及擴建車間提供主要的技術文件。

2 綠色制造技術體系結構概述

綠色制造技術會影響到產品生產的整個生命周期，有時還可能會是多生命周期。產品的生命周期，包括選擇材料、設計產品、加工制造、對產品的包裝裝配以及產品的使用和管理回收再制造等。綠色制造則要考慮這全部的生命周期，特別是要考慮環境和資源消耗的影響，也要兼顧效益與技術因素，使企業的經濟效益與外在社會效益達到最優化。

綠色制造的關鍵在于“4R”，即在產品整個生命周期過程中怎么實現重用（Reuse）、減量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循環（Recycle）。面向機械加工的制造體系主要包括三項具體內容，兩大制造目標，還有兩個層次過程的控制。旨在給人們提供機械加工與綠色制造的全面視圖與模型，實現外在社會效益與經濟效益的統一協調和優化，最大可能的降低資源消耗、優化配置，讓資源利用率達到最高，對環境的影響降到最低。

3 綠色制造在機械加工制造體系的應用

綠色制造關系到機械加工制造體系的多個方面。大體可以分成三個部分，應用到的技術包括污染預防技術、面向環境設計技術等。這些技術的研究方面主要是基于產品的生命周期、產品技術以及生產過程技術。根據對面向機械加工工藝規劃的研究，建立起以時間、成本、質量、資源、環境為參量的具有綠色制造特性的機械加工工藝體系。可把生產過程中的問題初步分化成三類：資源能耗類，即根據資源的使用，細化成能量消耗和原材料消耗的極小化問題；環境排放類，即廢氣廢液廢渣等各種廢品極小化，以及電輻射、噪聲排放的極小化問題；面向環境影響及資源整體決策類，即在實施過程中發生的決策性問題，例如，機床的選擇、切削液的選擇、夾具刀具的選擇決策等。機械加工制造問題系統則是在上述問題的細化下形成的。

4 優化綠色制造工藝過程規劃

優化參數，在過程規劃中，工藝參數是其中的關鍵技術。要實現能源與物料的最低化，就必須對零件加工的工藝參數進行優化。通常來說，參數優化主要是針對制造工藝的采用過程，讓加工過程可以更好的進行。在加工過程中，影響能量消耗、加工質量、環境污染的因素有很多，例如，刀具的種類，切削液的類型等等，優化參數則是選擇最適的加工工具。優化制造工藝路線，工藝路線的確定，是制造工藝過程中最難最重要的環節，在提高產品質量、較少成本、節約資源方面都有重要作用。優化工藝路線，是在明確傳統工藝方法的基礎上，根據對環保、資源利用以及成本的充分分析，做出最有利實用的加工路線。優化節能型機床工件，對于當前已擁有的設備資源進行優化配置，利用不同型號規格機床的不同作用，優化機床與工件的組合方式，實現多機床多工件的同時加工，在安排調度過程中，注意考慮不同組合方式對環境以及資源消耗的影響，實現總體能量消耗的最低化。

5 國內外綠色加工工藝規劃技術的發展現狀

從本質上來說，綠色加工工藝是一種決策問題，屬于綠色制造的一部分。是以傳統工藝為基礎，結合了包括控制技術、材料應用技術、表面技術等多種新科技在內的現代工藝規劃。環境影響與資源消耗是綠色工藝規劃考慮的主要問題，通過對加工制造方案、規劃設計過程進行優化選擇，制定綠色環保的實施方案，并以此來提高原材料的利用率，降低能源與物料的消耗，減少廢氣污染物的產生。

其中，產品加工過程中的廢物流和由其帶來的環境問題受到了國際各方面的高度重視。在國外，由加利福尼亞大學在內的幾所高校設立了有關此方面的研究課題，并制訂了各研究階段的目標。此課題著眼于機床系統，通過控制機床系統的各項參數，分析數據，量化輸出參數，總結獲得的實驗結果。還研究了與此相關的機床加工切屑形態學、動力機理以及加工系統的廢物流特性等。為了支持課題的研究，美國有關部門還設立了專門的部門以管理環境意識制造專題。

在國內，一些高校與科研機構也跟進形勢，對綠色制造的工藝規劃問題進行了初步的探索。例如，重慶大學在研究綠色制造工藝規劃方法以及實用技術的課題中，通過對壓力加工，鑄造焊接，特種加工等工藝類型的大量實驗與分析，初步建立起數據知識庫的原型系統。近年來，隨著大量有關論文雜志的發表或出版，研究體系也逐步完善。

6 結束語

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丁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，全面細致的對機械加工工藝進行評價。

參考文獻

[1]劉中新.探究面向機械加工工藝規劃制造技術研究[J].中國信息化，2012，10（24）：6-7.

[2]蒙堅.面向機械加工工藝規劃制造技術研究[J].煤炭技術，2012，4（6）：29-30.