綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術

撰文/高文有

■463000 駐馬店市龍山通用機械有限公司 河南 駐馬店

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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，伴隨社會經濟迅速發展與人口數量劇增，自然環境惡化程度愈加嚴重，在面臨能源資源逐漸枯竭等問題時，如何做好環境保護工作極為重要。作為經濟社會發展的支柱型產業，機械制造業在資源能源消耗、環境污染方面都占據著重要比例。為此，必須不斷選用新型高效先進機械制造技術，做好節能減排工作，實施綠色制造技術，滿足社會、企業與環境和諧發展需求。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，實現機械制造產業的可持續發展。關鍵詞：綠色制造；概況；新型機械制造工藝

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

綠色制造技術的概況

作為一種閉環生產系統，綠色制造技術模式的生產模式為清潔生產方式與廢棄物循環利用。此模式下，需對設計內的各項內容進行全面考慮，如圖1所示。在綠色制造環節，產品全生命周期內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。相比傳統制造技術，綠色制造技術需優化控制產品整個生命周期，資源合理配置，對污染程度有效降低，且將制造系統功能充分發揮出來。

基于綠色制造的新型機械制造工藝

a節約資源型工藝技術

傳統加工作業中，需消耗大量原材料，這對社會經濟可持續發展極為不利。為此，機械制造業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，還能對產品制造周期及產生費用有效減少。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%成本節約。

b降低能耗型工藝技術

第一，常用節能技術。在生產過程中，機械制造企業所需能源、資源量較大，由于地球資源、能源日漸枯竭，選取節能減耗工藝技術則顯得極為關鍵，其主要類型如下：

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

工藝節能：傳統機械加工工藝能耗較大，選取的節能工藝需具有先進性。

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

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

綠色設備：機械制造裝備以低能耗發展為主，其綠色設備應與環境保護相協調。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，是產品結構得以優化、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。據不完全統計，摩擦產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、能源節約的作用。

c環境保護型工藝技術

傳統機械制造方式將嚴重影響附近環境，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，達到環境保護的目的。

首先，大氣污染。工業鍋爐、熱處理車間爐具等為機械制造內大氣污染的主要來源，在生產加熱過程中，以上熱處理將有煙塵、含硫、含氮化合物大量出現，其對附近居住者與工作者的身體健康都會產生極大的影響，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：老廠房在城區污染加重的情況需做好外遷工作，在新區工廠布局方面，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廢水的類型。因工業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品整體制造過程所需的各類機器、工具轉化。也是實現制造技術的物質基礎。機械制造技術是生產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機床設備，相比濕切削，高速干切削技術沒有環境污染的缺陷，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中不應用，與濕切削相比，切削環節熱量產生量較大，在切削環節將導致熱量集中，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在機床內，進而對工件加工精確度、機床作業有效性造成極大的影響。同時，大量粉塵將出現在干切削石墨電極等材料內，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，床身內部循環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%，在室溫狀態下工件可實施加工作業。由切削區如刀具切屑排出，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，切屑內部熱量都會向床身傳送，導致膨脹、扭曲（小）問題出現，進而對精密加工質量造成極大影響。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，隨著社會經濟發展速度的不斷提升與科學技術的快速發展，我國機械制造業也得到了極大的發展。基于綠色制造原因，為滿足社會經濟發展需求，滿足客戶需求，滿足企業發展需求，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的發展，才能實現綠色制造發展目標，才能達到機械制造業可持續發展的作用。

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）