綠色制造工藝技術在液壓缸制造中的應用

摘要：介紹液壓支架的加工工藝技術特點，以及國內與國外在液壓支架制造工藝方面的差距。以目前市場上的的工程機械液壓支架項目為例，重點論述零部件的加工特點和加工工藝方案。指出在工程機械加工工藝設計中需注意事項。

關鍵詞：液壓支架 工藝流程 成組加工 機器人焊接

一、概述

綠色制造是一種現代制造模式，它綜合考慮了制造業對環境的影響和對資源效率的利用，它的目標是使產品在設計、制造、裝配、運輸、銷售、使用的整個過程中，對資源的利用率最高，而對環境造成的危害影響最小。綠色制造工藝技術是綠色制造技術的基礎，采用綠色制造工藝技術可以有效地減少廢物和有害物的產生，同時可以降低加工業對環境的影響，也可以節約資源，降低能量損耗，以提高產品的質量，降低產品的成本，使產品具有更大的市場競爭力【1】。

二、綠色制造工藝技術的概念

綠色制造工藝技術是以傳統的工藝技術為基礎，并結合材料科學、表面技術、控制技術等新技術的先進制造工藝技術。其目標是對資源的合理利用，節約成本，降低對環境造成的污染。根據這個目標可將綠色制造工藝劃分為三種類型：節約資源的工藝技術、節省能源的工藝技術、環保型工藝技術。

環保型工藝技術是指通過一定的工藝技術，使生產過程中產生的廢液、廢氣、廢渣、噪聲等對環境和操作者有影響或危害的物質盡可能減少或完全消除。目前最有效的方法是在工藝設計階段全面考慮，積極預防污染的產生，同時增加末端治理技術。

三、綠色制造工藝技術的具體內容及在機械加工中的應用

下面就綠色制造工藝技術在液壓缸的清洗、毛坯的制備、零件的精加工，時效處理，零部件的裝配、涂裝，以及液壓缸的再制造等工藝過程分別進行介紹。

1、超聲波清洗技術

超聲波清洗技術的應用：對于復雜外形、內腔和細空的零部件清洗干凈，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也能達到高標準，這在許多對產品表面質量和生產率要求較高的場合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不可取代的結果。

被清洗件為內徑Φ80mm～Φ280mm長度在1700 m以內缸簡，能力在20根/h~25根/h，介質2%~3%凈洗劑溶液，清洗液工作溫度40℃~60℃。降低清洗材料消耗80%，其清洗工效比人工清洗提高5倍多。

超聲波清洗原理：超聲清洗是利用高于20KHz的高頻電信號，通過換能器將電能轉換為高頻的機械振蕩而傳入到清洗液中。超聲波在清洗液中疏密相間地向前幅射，使液體流動并產生數以萬計的微小氣泡。這些微小氣泡的形成是在超聲波縱向傳播的負壓區形成及生長（膨脹），而在正壓區迅速閉合（爆炸）。這種微小氣泡的形成，生長及迅速閉合被稱為（CAVITATION）空化效應現象。在空化現象中氣泡的閉合形成超過1000個大氣壓的瞬間高壓，連續不斷產生的瞬間高壓就象一連串的小“爆炸”不斷的轟擊清洗工件表面，使被清洗物表面及縫隙中的污垢迅速剝落。這個空化作用過程就是超聲波清洗的原理[2]。

超聲波清洗的優點：相比其它多種的清洗方式，超聲波清洗機顯示出了巨大的優越性。尤其在專業化生產企業中，已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸氣清洗等工藝方法。超聲波清洗機的高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質中傳播時產生的穿透性和空化沖擊波。

2、高精度冷拔管

高精度冷拔管是指內、外徑尺寸精度(公差范圍)嚴格，內外表面光潔度、圓度、直度良好，壁厚均勻的精密鋼管。該產品經稍加珩磨后，可直接用作液壓、氣動缸缸體管。而傳統的液壓、氣動缸缸體管的生產工藝，是用熱軋無縫鋼管，采用鏜孔──滾壓聯合的切削工藝，生產過程中，大量金屬被切成切屑浪費了，同時還消耗大量電能。隨著我國工業技術的發展，液壓缸技術得到廣泛的應用，據不完全統計，全國每年需要各種規格的液壓缸體約380萬米，沿用老的工藝技術生產液壓缸體，已很難適應生產發展的需要。

采用新技術、冷拔方式生產高精度冷拔管（液壓缸體）與傳統的切削工藝比較，具有以下特點：

(1)生產效率高：用傳統的方法生產一根內徑420毫米，12米長的缸筒需154小時，用冷拔方法生產只需4分鐘。

(2)正品率高：由于鏜孔的滾壓頭兼起導向作用，在切削過程中，毛坯管由于自重產生撓度，致使滾壓頭和鏜刀走偏，造成廢品。正品率只能達到60%左右，而用冷拔方法生產，正品率可達95%以上。

(3)金屬利用率高：用傳統的鏜孔方法制造缸體，金屬利用率只有50-70%。用拉拔方法生產時，金屬不但不被切削成鐵末，反而可以得到30%的延伸，金屬利用率可達95%。

(4)能改善成品管金屬的機械性能：用拉拔方法生產，使毛坯得到30%以上的塑性變形，由于加工硬化而使成品管金屬的強度限大為提高。一般在成品管內層強度限提高達60%。高精度冷拔管是用無縫熱軋鋼管、直縫焊管為坯料，經過化學處理后在專用冷拔機上，通過特種變形原理設計的模具進行拉拔，生產出高精度管。其尺寸精度達H10～H8，直線度達0.35～0.5mm/m，表面粗糙度達Ra1.6-0.4。

單臺拔機生產線年生產能力，以單班計算，年產喇發鋼管約3000噸。如果兩班生產，則可形成5000噸以上的生產能力。

總之，綠色加工業已是世界工業發展的潮流，它必將隨著人類可持續發展戰略的提出和經濟全球化的趨勢，顯示出它的優勢。 目前，我國企業中綠色制造工藝技術的應用尚處于起步階段，只有通過對生產制造全過程及工藝技術的全面“綠色化”，提高“綠色度”，不斷優化和改進現有工藝，開發替代工藝和新型工藝，以及在市場和環境雙重作用下的綠色產品開發，給社會和企業帶來雙贏的效益，這將必然會推動企業綠色制造工藝技術創新的良性循環[3]。

參考文獻：

[1]李秀玲，徐堅.振動時效消除液壓支架油缸缸筒殘余應力的應用與研究 組合機床與自動化加工技術，2010年05期

[2]胡興軍，楊燕.超聲波清洗技術的應用及優勢.蘇南科技開發，2004年第6期

[3]王珺，王國榮，劉清友.綠色制造工藝技術應用研究.機械，2003年第30卷增刊