對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色制造維修技術(shù)的探討

摘 要 農(nóng)業(yè)機(jī)械在給人類帶來方便的同時(shí)，也造成了很多嚴(yán)重的環(huán)境問題。本文簡(jiǎn)單探討了農(nóng)業(yè)機(jī)械制造應(yīng)遵循的原則，并總結(jié)我公司在拖拉機(jī)制造過程中采用綠色制造維修的經(jīng)驗(yàn)與大家進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)機(jī)械 綠色制造 綠色維修 可持續(xù)發(fā)展

作者簡(jiǎn)介：胡定周（1979-），男，昆明人，助理工程師，主要從事手扶拖拉機(jī)及配套農(nóng)機(jī)具的設(shè)計(jì)與制造，E-mail：342187520@qq.com。

0 引言

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械用量很大，農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造與維修是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化的一個(gè)重要組成部分，能延長(zhǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用時(shí)間，使資源利用達(dá)到最大化，從而起到保護(hù)環(huán)境的作用。可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)代全世界所提倡的發(fā)展戰(zhàn)略，農(nóng)業(yè)機(jī)械也正朝著“綠色制造與綠色維修”的方向發(fā)展。

1 “綠色制造”所遵循的原則

1.1 以節(jié)約資源為原則

農(nóng)業(yè)機(jī)械絕大部分零部件都是由不可再生金屬材料構(gòu)成，不可再生金屬材料的大量消耗，將不利于全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，因此，機(jī)械工業(yè)應(yīng)積極推廣資源消耗少的綠色技術(shù)，也就是在機(jī)械制造中，優(yōu)化工藝方案，采用先進(jìn)的加工技術(shù)，采取綠色工藝技術(shù)。在選擇原材料時(shí)盡量選擇少污染、低成本、資源豐富的原材料代替多污染、高成本、資源緊缺的材料。

1.2 以保護(hù)環(huán)境為原則

現(xiàn)代社會(huì)提倡可持續(xù)發(fā)展，在農(nóng)機(jī)制造維修過程中，首先就要考慮以保護(hù)環(huán)境為原則。保護(hù)環(huán)境，首先考慮的就是選擇材料，要盡可能避免選擇有輻射性、有害、有毒的材料，并采用綠色的機(jī)加工藝技術(shù)，盡可減少產(chǎn)品在加工過程對(duì)工作人員以及壞境的污染，有益于可持續(xù)發(fā)展。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色制造技術(shù)

2.1 基于網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)

長(zhǎng)期以來，由于農(nóng)業(yè)機(jī)械自身特點(diǎn)和農(nóng)業(yè)機(jī)械工作對(duì)象的復(fù)雜性，使農(nóng)業(yè)機(jī)械的研制存在較大困難。按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，一般是先對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，而后繪制圖紙，依據(jù)圖紙生產(chǎn)物理樣機(jī)，并對(duì)物理樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題后改進(jìn)圖紙，再生產(chǎn)第2臺(tái)物理樣機(jī)，直到滿意為止。這樣就導(dǎo)致材料浪費(fèi)以及產(chǎn)品、零部件的開發(fā)時(shí)間過長(zhǎng)。產(chǎn)品零部件開發(fā)過程中，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）等網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，減少原材料的浪費(fèi)。

我公司產(chǎn)品開發(fā)中嘗試了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），取得了一定的效果，2012年對(duì)1G-100型旋耕機(jī)傳動(dòng)箱體增設(shè)加強(qiáng)支撐的設(shè)計(jì)，以及2013年小型甘蔗收割機(jī)的開發(fā)中，使用Autodesk Inventor計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)甘蔗收割機(jī)變速箱體兩套鉆夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中用到了該軟件中的運(yùn)動(dòng)仿真和應(yīng)力分析，使零件在設(shè)計(jì)過程中選擇了合適的材料厚度，同時(shí)也清楚了解了零部件在工作中的狀態(tài)，節(jié)約了材料及零部件的開發(fā)時(shí)間。

2.2 采用環(huán)保的綠色制造工藝技術(shù)

綠色制造工藝技術(shù)是一種在傳統(tǒng)工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，將表面技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)等各種技術(shù)創(chuàng)新結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的合理安排及利用，最大程度上減少成本的投入。我公司在手扶拖拉機(jī)及農(nóng)機(jī)具的制造過程中采取了以下制造工藝技術(shù)。

2.2.1 機(jī)械鍍鋅代替電鍍鉻

機(jī)械鍍鋅是一種與電鍍鋅、熱鍍鋅不同工藝過程的防腐鍍層，它的工藝特點(diǎn)是：鍍層均勻光亮，厚度可按用戶要求在5～100 μm內(nèi)可控制，容易實(shí)現(xiàn)鍍層合金化；在室溫下操作，鍍件無鍍后氫脆，也無鍍后回火軟化現(xiàn)象；當(dāng)零件鍍層厚度相同時(shí)，耐腐蝕性可超過電鍍和熱浸鍍。鍍鋅層厚度相同時(shí)，生產(chǎn)成本低于電鍍和熱浸鍍；機(jī)械鍍不像電鍍需要整流電源，也不像熱浸鍍需要加熱裝置，因此設(shè)備簡(jiǎn)單、容易操作，占地面積小，耗能少，適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。在成本上機(jī)械鍍有著電鍍和熱浸鋅不可比擬的優(yōu)勢(shì)；操作環(huán)境好，無高溫、粉塵、煙霧，鍍后廢水經(jīng)簡(jiǎn)單處理即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)；在同等產(chǎn)量時(shí)，所需人員比傳統(tǒng)鍍鋅行業(yè)少，且操作有序，過程簡(jiǎn)單，滿足綠色發(fā)展的要求。

我公司的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品除了采用大量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件外，為了達(dá)到光滑、美觀的目的還采用了一些鍍鉻件，由于電鍍生產(chǎn)中要大量使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、鹽類和有機(jī)溶劑等化學(xué)藥品，在作業(yè)過程中會(huì)散發(fā)出大量有毒有害氣體。如安全管理工作做得不好，極易發(fā)生中毒、灼傷以致燃燒爆炸事故，另一方面，電鍍車間工作場(chǎng)地潮濕，設(shè)備易受腐蝕，也容易發(fā)生觸電事故，導(dǎo)致電鍍成本高、環(huán)境污染大。為解決這一問題，我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，將需要鍍鉻的零部件全部改為機(jī)械鍍鋅，不但節(jié)約了成本，同時(shí)減少了環(huán)境污染。

2.2.2 水基潤(rùn)滑劑代替柴油潤(rùn)滑

在金屬切削過程中，為提高切削效率，提高工件的精度和降低工件表面粗糙度，延長(zhǎng)刀具使用壽命，達(dá)到最佳的切削效果，就必須減少刀具與工件、刀具與鐵屑之間的摩擦，及時(shí)帶走切削區(qū)內(nèi)因材料變形而產(chǎn)生的熱量，要達(dá)到這些目的，一方面是通過開發(fā)高硬度耐高溫的刀具材料和改進(jìn)刀具的幾何形狀，另一方面采用金屬切削液來冷卻和潤(rùn)滑。

我公司的YF81、YF101、YF151變速箱體在鏜孔的過程中采用大量的柴油來潤(rùn)滑，每年生產(chǎn)各種類型的變速箱體大約2萬件，每件箱體加工后消耗0.2 kg柴油，每年消耗大約4000 kg柴油，隨著柴油價(jià)格的上升，公司成本不斷增加。2010年，公司進(jìn)行技術(shù)改造，采用水基潤(rùn)滑劑代替柴油作為變速箱鏜孔時(shí)的切削液，效果很好，不但降低了加工成本，也消除因消耗柴油帶來的火災(zāi)隱患及環(huán)境污染。

2.2.3 二氧化碳保護(hù)焊代替手工電弧焊

農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中焊接件占到一半的比例，手扶拖拉機(jī)制造中以板金焊接為主，板金厚度在1～5 mm之間，我公司焊接車間共20臺(tái)焊機(jī)，以前都是以手工電弧焊為主，手工電弧焊成本高，需經(jīng)常換焊條，焊后還要清渣，效率低，焊工的操作技術(shù)水平對(duì)手工電弧焊質(zhì)量影響很大。

采用二氧化碳保護(hù)焊后：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊由于熔池小、熱影響區(qū)窄，因此，焊后工件變形小，焊縫質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。因焊后不需清渣，故生產(chǎn)率可比手工電弧焊高1～2倍，焊接成本低。二氧化碳?xì)怏w來源廣，價(jià)格低，二氧化碳保護(hù)焊的成本只有手工電弧焊的60%～70%左右，適用范圍廣，可進(jìn)行各種位置的焊接，操作性能好，因其為明弧焊，可以看清電弧和熔池情況，便于掌握和調(diào)整。

3 綠色維修工藝技術(shù)

綠色維修在選擇維修工藝時(shí)，要對(duì)所選工藝對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，在滿足功能要求的前提下，盡可能選用綠色維修工藝。綠色維修工藝要具有最大的資源利用率和最小的環(huán)境影響量。

農(nóng)業(yè)機(jī)械修理時(shí)大多采用煤油、柴油或汽油作清洗液來清洗零件，不僅浪費(fèi)能源、成本高，且存在著安全隱患，易造成火災(zāi)，因此，可采用水基清洗劑清洗零件，既節(jié)省能源成本、勞動(dòng)條件好，且使用安全、污染少。我公司采用水基清洗劑作為維修手扶拖拉機(jī)等農(nóng)機(jī)具后，每年可節(jié)約汽油500 kg。

總之，農(nóng)機(jī)具的綠色制造與維修是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的需要，是人類保持與自然環(huán)境和諧發(fā)展的需要，也是農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的需要。研究和應(yīng)用綠色制造的理論和技術(shù)，是新的歷史條件下農(nóng)機(jī)發(fā)展的重要前提和迫切任務(wù)。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色制造與維修采用先進(jìn)的技術(shù)和方法實(shí)現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益三者的有效平衡和協(xié)調(diào)，不僅提高了機(jī)械的使用周期和壽命，降低了成本，還增加了農(nóng)業(yè)機(jī)械的產(chǎn)品附加值，甚至可以帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)或企業(yè)的全面發(fā)展和振興。

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