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绿色制造技术在机械加工中的应用

时间:2015-11-30 来源:未知 作者:乐博娱乐 本文字数:2649字
摘要

  绿色制造技术是在可持续发展环境下基于现代企业制造模式而提出来的,其主要目的就是降低资源消耗、减少机械加工过程对环境的影响。面向机械加工工艺规划是将产品设计与制造相结合的桥梁,工艺规划主要是利用工艺章程对工艺的设计、加工以及制造等进行控制,以此得到预期的机械产品的要求。

  1 机械加工绿色制造体系研究

  绿色制造是融入到机械产品生产的全过程中的,基于当前我国环境日益严峻的形势,绿色制造主要涉及设计问题、制造问题、资源问题以及环境问题。绿色制造则是充分考虑环境保护与资源利用的现代制造模式。机械加工的绿色制造体系主要包含:一是绿色资源。绿色资源主要是从机械加工资料入手,保证加工材料具有可回收性、加工方面以及来源比较广泛的特点。比如在机械加工中要尽可能选择具有可回收的加工材料;二是绿色生产。绿色生产主要是从绿色设计、绿色生产设备以及绿色生产环境等方面入手,保证机械加工的过程中不产生或者少产生对周围环境造成危害的物质;三是绿色产品。绿色产品主要是针对产品在使用过程中要具有节约能源以及可回收的特性。

  机械加工绿色制造体系是具有综合特性的制造系统,其主要包括以下三个内容问题:一是资源消耗问题;二是环境排放问题;三是面向资源消耗和环境影响的综合决策问题。

  2 机械加工过程中对资源以及环境的影响

  机械加工系统的主要目的就是去除零件材料的过程,在零件加工的过程中会产生大量对周围环境和资源消耗问题,这些问题的存在不仅受到加工工艺的影响,而且还对加工成本等造成影响,因此基于绿色制造理念的因素,分析机械加工过程中所产生的系列问题:

  2.1 机械加工中的资源消耗

  在机械加工过程中产生的资源消耗主要是原料的消耗和能量的消耗。机械加工中的材料消耗主要分为:

  一是原材料的消耗。原材料消耗是在机械加工过程中所发生的实体材料消耗,比如在金属材料加工中产生的边角余料等就是对原料的浪费;二是机械加工过程中辅料的消耗。在机械加工中不可避免地会应用大量的辅助材料,这些材料有的是直接应用于机械加工过程中,有的则是用于保护机械加工操作者,而这些辅料在实际的加工中也会出现损耗的问题,比如在机械加工中的道具,经过多次的切割之后,道具就会逐渐因为磨损而出现损坏,最终不得不重新更换。

  2.2 机械加工中的设备消耗

  机械加工中的设备消耗主要是针对加工机床的消耗而言的,比如在机械加工过程中,因为机械产品对机床表面的摩擦等而导致机床出现磨损现象,另外机床的能源消耗也是设备消耗的重要表现,同时辅助工序的能量消耗也比较大。在机械加工过程中需要对加工的机械产品的毛坯进行抛光、酸洗以及焊接等工序,而这些操作都会影响机械产品的消耗,以对加工产品的酸洗为例,如果我们不严格规范酸洗的过程,就会导致对加工设备的质量构成影响。

  2.3 机械加工中对环境影响

  在加工中对环境的影响主要包括:一是废弃物对环境的影响。在机械加工过程中会产生系列的废气、废物以及废液,这些物质都会对周围的环境造成威胁。比如在机械加工过程中出现的废气固体,就会污染周围的土壤,在机械加工过程中所产生的金属废渣进入土壤之后,就会造成周围土壤的金属含量超标,进而对地下水等环境造成影响;二是机械加工产生的噪音环境问题。

  噪音污染是机械加工过程中的重要表现,噪音不仅影响加工者的身体健康,而且还会影响周围居民的正常生活。这些噪音主要来源于电机、机床设备以及零部件的运动等。

  3 基于绿色制造工艺规划的优化

  3.1 优化绿色制造工艺参数

  工艺参数是绿色制造工艺规划的关键技术,优化工艺参数主要是优化零件加工工艺参数,实现以最小的物料和能源消耗,制造出符合预期要求的机械设备。面向绿色制造的工艺参数优化必须要建立在对机械加工客观要求因素和对机械加工产品质量控制的基础上,然后通过系列的对比选择出符合加工工艺的参数,使得零件加工的质量达到最优性能。

  3.2 绿色制造工艺路线优化

  工艺路线是工艺设计的关键,是保证工艺加工的重要环节,工艺路线的选择对产品成本、资源消耗等具有重要的作用,因此在进行工艺路线设计时一定要综合考虑各种因素,并且将这些因素投入到工艺路线的决策中,建立一种绿色制造的工艺路线决策模型。

  3.3 多工件多机床节能型调度优化技术

  实现绿色制造从机床设备的角度来说就是要大力提高机床的工作性能,加强机床技术创新,将绿色生产理念融入到机床的设计研发中;另外就是在现有的机床设备基础上,通过资源的优化配置对机床设备进行合理的配置,以此实现机床加工效益的最大化,实现有效节约机械加工系统的总体能量消耗。

  4 绿色制造技术在机械加工中的应用

  本文以某机床厂的机械加工工艺为例,对绿色制造技术在机械加工中的应用措施进行了分析与探讨:

  4.1 机械加工工艺方案分析

  在该厂的机械加工中有三种工艺方案,其分为工艺1、工艺2以及工艺3,这三种工艺方案的定性描述为(见表1):

  根据运用绿色制造工艺TOPSIS多目标决策模型对工艺方案进行分析,根据相关计算结果分析,该厂选择工艺2,并且取得了很好的经济效益和社会效益。

  4.2 机械加工切削液的选择

  基于对加工工艺方案的确定之后,要根据具体的加工种类选择合适的切削液。该厂所生成的主要是圆柱齿轮,其采取的滚齿机是YKB3120A,因此提供了三种切削液作为选择:一是32#机油传统切削液;二是一种新型合成切削液(SG-3);三是进口合成切削液。同样基于绿色制造的角度这三种切削液的工艺方案。参考相关资料,结合绿色制造相对接近度的计算,该厂选择了进口合成的切削液。通过应用进口合成切削液大大降低了对周围环境的污染。

  5 结语

  在面向机械加工工艺规划制造技术的系统研究中,绿色制造工艺规划的优化设置起了决定性的作用,根据加工工艺具体要求,细化各个方面的问题,建立起面向机械加工工艺规划制造研究的结构体系。综合设计问题、制造问题、资源问题、环境问题考虑绿色制造加工工艺。在资源利用、时间成本、质量的方面,对机械加工制造构建起评价体系,全面细致地对机械加工工艺进行评价。

  参考文献

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  [4] 付宏鸽,毋长琳,郭惠贤。面向绿色制造的机械加工工艺评价系统研究[J].北华航天工业学院学报,2013,(8)。

  [5] 王艳,纪志成。机床产品制造系统能效的最优控制[J].控制理论与应用,2014,(10)。

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