面向機械加工工藝規劃的綠色制造技術探析

馬艷紅

摘要：隨著國內科技的不斷發展，機器生產水平也隨之得到提升，在我國環保政策的實施背景下，綠色機器生產理念逐漸滲透到機械制造工藝當中。為了促進綠色機器生產技術水平的提高與社會經濟的繁榮發展，使生態環境得到有效保護，應積極將綠色制造技術應用到機械制造行業當中，真正實現綠色生產。基于此，本文將對綠色機械制造工藝類型進行分析，并對綠色工藝技術在機械制造中的應用加以闡述。

關鍵詞：綠色制造;機械制造;工藝

引言

隨著全球能源的緊張以及人們對于生態環保的重視，綠色制造技術越來越多地被提及，并付諸于工業生產中。基于對環境的保護與資源的合理利用，綠色制造技術以綠色發展理念為原則，從產品的設計到最終生產，包括回收處理與再制造整個生命周期，做到環境保護、節約成本、最大程度的利用資源。綠色制造技術不單指綠色制造，還包括綠色設計、綠色包裝、綠色回收等諸多方面，在機械設計制造中，綠色制造技術具有著廣泛的應用前景。在機械設計制造領域里，合理運用科學設計方法，采用先進加工制造手段，在保證產品質量、生產效益的前提下，減少對環境的破壞與資源的浪費，實現可持續發展。

1綠色制造技術簡述

對于綠色制造技術來說，綠色理念是它的指導理念，該制造模式能夠實現對資源效率和環境影響的綜合考慮，其目標主要為：在產品的生命周期內，最大程度的減少環境污染，最高效的利用資源，促進企業經濟效益得到有效提高，同時使生態平衡狀態得到維護，使企業的發展道路實現綠色環保。并且綠色制造的相關要求充分體現于制造加工過程中。

2綠色設計在機械設計制造中的應用

2.1數學建模與仿真技術

數學建模方法與仿真模擬技術是綠色設計中極為重要的部分，將建模與仿真技術與綠色設計思想相結合在一起，采用綠色設計達到資源合理利用、環境無污染的目的。數學建模過程是通過建立數學模型來表征實際情況，通過對數學模型進行分析，優化設計參數，解決工程問題。仿真技術是采用硬件或軟件仿真實驗來模擬實際工作情況，然后進行系統的模擬計算，最終得出產品性能的測試結果。在過去為了獲取良好的產品設計參數以達到最佳功效，往往需要反復大量的實驗數據，造成了制造成本提高、資源浪費。在機械設計中，合理利用建模與仿真技術等綠色設計手段來獲取最佳參數，優化結構，進行產品性能的模擬測試，從而降低了實際試驗過程所帶來的不必要的原料損耗與污染。其優勢在于能夠有效縮短設計時長，減少能源的浪費，減少環境的污染，并能及時了解目標結構的各項參數來規避風險，解決其存在的隱性問題。

2.2集成化設計

集成化設計是指將多個產品或功能集中在一個產品或系統上，實現單個產品或系統的多功能化。以往的產品加工往往需要工人和多臺機械設備配合生產，操作流程的增加導致工序復雜，生產效率降低，質量控制成本增加。采用集成化設計的機械設備，只需一臺設備即可完成所有或者大部分工作，其自動化程度高，加工過程不需要復雜工藝，人工成本降低，生產浪費減少。集成化與模塊化設計具備節約成本、降低能耗、保護環境的優勢，兩者相輔相成，是綠色設計在機械設計領域中應用的重要手段。

3面向機械加工工藝規劃的綠色制造技術

3.1綠色切削加工工藝

在綠色制造理念的指導下，越來越多新技術、新工藝誕生，如冷擠壓、精鑄、工程塑料技術等綠色切削加工工藝，在機械制造中得到廣泛的應用。有些成形件甚至無需機械加工便可直接使用，不但減少傳統毛坯制造中消耗的能源與物質，還有效縮短了制造周期，減少生產成本投入。綠色切削加工工藝適用于有色金屬制件、齒輪花件、異形孔類件的使用，與以往鍛造—切削工藝相比，能夠節約30-70%的材料消耗，節省20-70%的生產費用。對于毛坯較為粗糙的零件來說，機械加工中余量較大，不但產生大量材料浪費，生產效率也不夠理想。對此，可以通過優化毛坯制造的方式，提高毛坯精度，也可以采用綠色切削加工工藝，如高速切削，通過提高切削速度的方式，縮短加工時間，工件的變形量較小，加工質量由此得以提升。例如，在制造航空領域所需零件時，尤其對于鋁的薄壁件的加工，更應注重零件精度，目前已經可以切出0.1mm厚度，幾十毫米高的成形曲面，更加貼近航空領域對零部件的相關要求。

3.2綠色潤滑工藝

根據節能環保、延長設備使用壽命的要求，可以將油氣潤滑應用到機械制造當中，結合國外先進技術與理念，利用TURBOLUB油氣分配器，提高油氣潤滑的效果。油氣潤滑的主要原理為：通過步進式給油器按照特定的時間、數量為設備提供潤滑油，用3×105-4×105Pa的壓縮空氣，將潤滑油沿著管道推送到潤滑點，使油品能夠準確的處于所需潤滑的位置。在潤滑方式的選擇上，有油氣潤滑與油霧潤滑兩種，其中，油氣潤滑主要是將油霧化成0.5-2μm的霧粒，使霧化后的油氣在空氣的推動下進入到需要潤滑之處，霧氣與空氣的流動速度相同。而油氣潤滑則是以油膜的方式直接被送入到潤滑點，以油滴的方式對潤滑點進行潤滑，流速為2-5cm/s，而空氣的流速為30-80m/s。與油霧潤滑相比，油氣潤滑能夠使耗油量降低1/5，使軸承的使用壽命延長300倍，目前越來越多的制造企業開始選用油氣潤滑工藝。

3.3數字化制造技術

數字化制造是指采用計算機數字化技術控制設備進行加工處理的方法，加工方式更為高效，資源合理利用，使用材料綠色環保。在傳統機械加工中，工人工作經驗影響著產品的制造精度與質量，制造效率受到勞動力約束，由于加工環境多為開放式或半開放式，存在環境和噪聲污染，同時具備一定的操作危險性。數控技術通過計算機數控系統直接控制機床設備，按照既定的程序與規劃路徑進行自動化加工，產品精度與加工效率均有提高，產品的破損率得到降低，從而節省了原材料，耗能減少，從而實現綠色制造。隨著技術的發展，數控技術往集成化方向發展，數控加工中心技術應運而生，進一步強化了數字化制造的優勢。加工中心安裝有車銑鉆等各種刀具的刀庫，配合自動換刀裝置，實現了在一臺設備上只需一次裝夾即可進行多種工藝加工，由于省去了反復裝夾的時間與不確定性，工人的工作強度大幅度減少，制造精度獲得提升，制造效率提高很大，加工誤差隨之減小。數控加工中心技術的應用進一步減少了資源浪費，加工環境安全可靠，幾乎沒有污染，成為了綠色制造的重要方向。

3.4干式切削技術

切削液具有冷卻，切屑取出和潤滑的功能，常用于各種機床切削加工中，然而多數切削液帶有毒性，且由于其摻雜著加工碎屑，回收難度大且回收成本高，并且若切削液不慎泄漏或溢出，會對安全生產造成風險。隨著對環保與安全的重視，干式切削技術開始被研究并得以發展應用。干式切削技術是通過應用抗高溫材料的刀具減弱刀具的變形與損壞的方法，或者采用涂層技術減小刀具與碎屑的摩擦來減少熱量產生的方法，從而避免切削液造成的污染與安全隱患。此外，對于無法完全實現干式切削的情況，可采用氣體混合微量潤滑劑代替切削液等半干式切削技術，同樣可避免環境污染。干式切削技術減少了切削液對環境的破壞，避免了資源的浪費，具備巨大的發展潛力。

結語

綜上所述，在我國環保政策實施背景下，機械制造領域融入綠色技術已經成為大勢所趨，同時也是工業可持續發展的保障。在此背景下，機械制造應積極采用綠色切削加工工藝、節能技術、環保型工藝，在各個生產與制造的環節均體現出綠色理念，從而實現資源效益、經濟效益、生態效益的協調優化，促進工業的健康快速發展。

參考文獻

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[2]高佳.關于綠色制造理念下的機械制造工藝探討[J].中國科技縱橫，2017（1）：214.

（作者單位：方圓標志認證集團有限公司）