機械加工工藝的節能降耗問題研究

朱研明

【摘 要】在機械加工工藝過程中，通過對設備的合理選用、改進和調整工序、合理地選用和設計工裝及科學地組織批量生產，可以獲得節能降耗的明顯效果。

【關鍵詞】節能 機械加工工藝

【中圖分類號】TH162 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0081-01

一、機械加工工藝節能問題分析

長期以來，在機械加工領域存在著一個被人們忽視的問題，就是機械加工藝過程中的節能降耗問題。這是因為機械加工設備的能耗往往遠遠低于熱工設備和大型冷作設備的能耗，同時也由于在人們的傳統觀念中，機加設備是標準化系列化的產品（設備），其運行能耗近乎接近“常數”，而且機加工藝雖然不能說有標準的模式，起碼說是比較成熟的，沒有太深奧的文章可做。

在機加工藝的編制過程中，人們往往只從得到滿意的產品質量出發，注重產品的加工性和工藝性，而忽視了本產品加工過程中的能耗問題。特別是在非批量產品的機械加工工廠中，這種問題尢為突出。這類工廠的工藝編制中首先要考慮的是工藝的合理性、可行性，在此前提下考慮生產中各工種間的能力平衡，相應也就對不同的設備進行工序間能力平衡，從而放棄最佳工藝方案。而且在工藝實施過程中，生產管理人員經常擅自調整加工設備，臨時平衡設備負荷，這一系列的“平衡”、“調整”過程中，很少有把節能降耗作為主要因素考慮的，無形之中難免造成很大的能源上的浪費。

二、生產中經常遇到的明顯影響能源消耗的情況

（一）選用不同的設備能耗不同

同一種工件、同一工序選用不同的設備可得到同樣滿意的質量結果，但他們的能耗可能卻十分懸殊。如：某廠有一種碎渣機內護板，鑄鐵件，背面沿外緣有一圈 30mm寬、5mm 高的凸緣要求加工。過去的老工藝始終是排在72425 龍門刨上刨平，每塊工時 4 小時。但是如果把這個工件排在 X53T 立銑上加工，工時最多只需 30 分鐘。計算一下單件耗電量，均以額定功率代替實際功率計算，龍門刨的功率為52.45kW，4 小時耗電 209.8kWh；立銑的功率是13.38kW，30 分鐘耗電 6.69kWh。加工一件產品龍門刨的耗電量是立銑的 31 倍。改換設備可提高效率，大大降低耗電量，這是一個典型的例子。從這個例子可以看出，編制工藝選擇設備時考慮能耗是十分必要的。

（二）同類設備，型號不同能耗不同

在一般的工廠中，往往同類設備都有不同型號的幾臺，如立銑X53T、6H12 等。有些稍小的工件在兩種設備上都能加工，因此在實際生產中，為了平衡設備負荷或在搶任務等情況下，或是把小工件排在大設備上，或是大小設備同時使用，這樣無形中造成很大浪費。拿上述兩臺設備比較，X53T 功率是 13.8kW，6H12 功率是 8.8kW，使和兩利設備能耗比是 8：5，因此在選擇設備時，能使用小設備的，絕不可使用大設備，以避免造成不必要的浪費。

三、降低能耗的具體措施

（一）適當使用工裝可大大降低加工能耗

在生產過程中常有這樣的產品，既可使用通常的方法加工，又可使用工裝進行加工。有時工藝人員忽視了這個問題，隨之帶來了能源浪費。例如：有一種管板，管板中鉆 7 個直徑為 42.5mm 的孔，孔中刮兩道3.5mm×0.8mm的環形槽。最初的工藝編制是：①劃孔線；②鉆直徑為42.5孔，設備 Rh75 鉆床；③鏜 3.5×0.8 槽，設備 T68 鏜床，鏜床單件工時 10 小時。鏜床屬精大稀設備，成本高，設備功率是 9.7kW，10小時耗電 97kWh。后來，我們考慮到這個因素，征得設計部門同意，將兩道槽的尺寸標注調換方向，然后采用專用工裝刮槽器，直接在 Rh75鉆床加工 3.5×0.8槽，加工完成工時僅用 40 分鐘。Rh75 鉆床功率 13.8Kw，功率雖然大于鏜床，但加工單件耗電僅為 9.3kWh。使用工裝單件耗電僅為不使用工裝的 1/10。

（二）適當調整工序間順序可降低能耗

工藝安排往往有一種傳統性或按慣例辦事，有時要嚴格遵守某一工藝標準不可逾越。但如果打破常規，對工序進行適當調整，可能得意想不到的節能效果。如：有一種閥門用螺釘，因直徑較小，工藝安排先在小六角車成，然后再轉 6H12 立銑加工六方，立銑單件工時 3 分鐘，每根料出 10 件，共 30 分鐘。在生產中，操作者提出革新，先將圓鋼銑成六方，然后車成。這樣不僅小六角車床加工方便，還可節省一道去毛工序，而且銑一根條料僅用工時10分鐘，少用工時 20 分鐘，節 2/3。每根條料可節省電能 5.9kWh。

（三）合理增加工序亦可降低能耗

增加工序給人們感覺應該是增加能耗，但如工序增加合理卻可能大大提高生產效率，從而降低能耗。如有一種三通，來料是鍛造長方形毛壞，工藝安排 CA6410 車床一次車成。如果增加一道銑床工序把毛壞銑成凸字形，然后再車成三通，這樣 6H12 銑床增加工時 5 分種，但車床CA6140 卻減少工時 15 分鐘。CA6140 功率是 7.84kW，6H12功率是 8.8kW，加工單件節省電能 1.23kWh，類似的例子還有很多。因此，我們只要擴展一下思維，對工藝進行合理的改進，便會產生很可觀的節能效果。

（四）把單件生產變成批量加工，可降低能耗。

在非專業化工廠中，絕大多數產品是單件小批量生產。

這樣組織生產，工人在機床上的加工步驟均按單件的加工方法進行，既無法成組加工，也無法流水加工，勢必增加單位加工工時，從而增加能耗。如果在生產組織中，我們可以把單件產品或批量很小而長期生產的產品改為批投放組織生產，或把幾臺不同產品的相同另件合并下料。如：工廠產品中，一些特殊材質的螺栓、螺母量較少，但工廠可根據階段性用量合并成批投料，大大提高了生產效率，明顯的降低能耗。

四、結束語

以上只是筆者在生產中所遇到的與節能降耗有關的問題。實際上，在我們機械加工行業具體工藝的實施過程中，與節能降耗（也應包括節約材料）有關的因素確實還很多，關鍵在于我們工程技術人員和生產管理人員，在實際工作中應從工藝編制，設備、工裝的合理選用，工序的編制，設備、工序的調整到生產批量的安排等各個具體環節，除了保證產品質量和生產周期外，還要把節能降耗作為處理每個工作環節的重要因素加以考慮。如果我們在處理機加工藝全過程的每個環節中，都始終把節能降耗 作為保證生產周期 、保證生產質理的指導思想，那么我們機械行業還是有相當大的節能潛力可挖的。從某種意義上講，對某些機械加工行業和部門來說，如果把節能降耗工作切實貫徹到生產的各個環節中去，其節能效果可能要比一些熱工設備的節能效果還要顯著。所以此項工作值得我們去進一步研究和探索。

參考文獻

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