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基于绿色制造理念的机械制造工艺

发布时间:2015-12-14 13:49

摘 要:绿色机械是机械制造业发展的必然趋势,而我国对绿色机械制造还处在起步阶段,需要在今后的应用中不断进行创新和开发。本文主要对绿色制造工艺以及加强绿色机械制造工艺的措施进行了分析。

关键词:绿色;制造;机械
一、绿色制造工艺
  绿色制造工艺的最终目的就是合理利用资源和能源以及减少对环境的污染,其是绿色制造的核心问题。绿色制造工艺可分为:节约资源型工艺技术、降低能耗型工艺技术、环境保护型工艺技术。
(一)节约资源型工艺技术
  所谓节约资源型工艺技术是指生产过程中对工艺系统的组成进行简化并对原材料的消耗进行节省的一种技术。在传统加工过程中,消耗大量的原材料,对于全社会的可持续发展有着不利影响,因此,机械制造业秉承绿色理念,积极推广减少资源消耗的绿色技术。(1)少无切削加工技术。随着新技术、新工艺的发展,在机械制造行业中,精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料的应用越来越成熟。有些成形件可以直接使用,已经不再需要机械进行加工,这样不仅使传统毛坯制造时的能耗和物耗得到了大量的节省,而且也使产品的制造周期和生产费用得到了大量的减少,因此,少无切削加工技术越来越受机械工业的欢迎。少无切削加工技术适用于对异性孔类零件、齿轮花键、端面爪齿件、台阶种类件等类似零件的加工,尤其适合有色金属制作。(2)干式加工技术。干式切削是指在机械加工中为了保护环境和降低成本而有意识地减少使用或不使用切削液的加工方法。切削液是传统的切削加工不可缺少的,其主要的作用就是润滑、防锈、清洗、冷却、排屑。在机械行业中,切削液被广泛应用于各种切削加工过程以使加工参数得到优化,例如车削、铣削、磨削和钻孔等,其对于加工的重要性是不可或缺的。随着人类对水资源的节约和环境保护的高度重视,而切削液所造成的影响和污染(制造成本由于切削液的大量使用有所增加;切削液中含有对环境有害的添加剂,造成环境污染;切削液使工作人员的健康也受到了威胁)已经是不能再置之不理。(3)减少加工余量。采用先进的制造技术,随着切削速度的提高,切削力下降,工件变形小,从而保证加工质量。
(二)降低能耗型工艺技术
  所谓降低能耗型工艺技术是指在生产过程中对能量损耗降低的一种技术。降低能耗型工艺技术主要包括以下几个方面:(1)常用节能技术。大量钢铁、煤炭、电力和有色金属等资源都是机械制造企业在生产过程中所必须的,随着能源的紧缺,节能减耗型工艺技术中变得非常重要。常用节能技术主要包括技术节能、工艺节能、管理节能、适度利用新能源、绿色设备、改进润滑方式。(2)润滑方式和润滑剂的改进。首先,设备润滑剂的改进。设备润滑剂宜发展油气润滑。油气润滑的概念首次是由德国的一家公司提出来的,使油气润滑得到了广泛的应用。之所以选择油气润滑主要是因为其具有很多优点,例如,可以让轴承寿命提高3~6倍;润滑油耗量较小,相当于喷油润滑的十分之一到三十分之一;油气润滑剂使用的场合有高速工况、高温工况,受赃物、化学性流体侵蚀的场合;油气润滑有利于环保,往外界排放的润滑剂最少,且油不雾化;使润滑设备运行和维护费用有所降低。其次,工艺润滑的改进。干切削是最理想的方式,主要是从环保节能的角度来看,但是干切削加工时,刀具寿命会缩短,并且精度和表面光洁度受到了影响。因此,只有在特殊的情况下,才采用干切削。新发展的最小量润滑(MQL)加工方法的应用,使润滑技术发生了巨大的变化。MQL润滑系统用油量极少。对于排除切削和冷却作用,运送油的压缩空气可以实现。MQL的使用具有一定的优势:1)用油量少;2)切削上几乎无油;3)只有很少的油附着在工件上,工件清洗工序可以得到简化,或者清洗剂的寿命可以得到大幅度的延长;4)不需要润滑管理;5)消耗大量能耗的冷却循环系统可以省去;6)MQL装置可以很方便地在机床上安装。经过实践发现,使用MQL润滑时,冷却效果存在有限的问题。针对这一问题,开发了油-水复合雾MQL加工方法。此方法主要就是雾化润滑油和水,同时喷到切削点。可以根据加工实际情况对油、水的混合比进行调整,并可以根据喷嘴的形状和配置情况做成水包油的同轴供应方式,或者是混合供应方式。
(三)环境保护型工艺技术
  所谓环境保护型工艺技术是指在生产过程中利用一定的工艺技术将产生的对环境有影响的物质尽可能减少的一项技术。传统的机械制造往往对周围环境造成大气污染、水污染和其他污染。
二、加强绿色机械制造工艺的措施
(一)遵循绿色发展理念
  我国的经济属于出口导向型经济。我国外资利用的比重基本上都用于制造业。而目前制造业的输出国多半是发达国家。这些发达国家对环保的要求是非常高的,他们基本上采用较高的环保标准,并且严格按其进行,对出现污染较重的行业给予较严厉的处罚。由于发达国家掌握着国际竞争的游戏规则制定的主导权,因此,对于制造业标准往往是根据本国的利益而制定的,而对于发展中国家的产业发展状况和现有条件根本是不予以考虑的,因此,发达国家就把一些高污染的制造业转移到对环保要求不高的国家中去,其中就包括我国,而这些国家为了发展经济、解决就业,也积极的承接这些产业的转移,甚至降低环境标准,导致了自身成为环境污染避难所。这种做法事实上是一种短视的行为。这些破坏的治理粗略根本没有考虑到可持续发展,应该予以抛弃,必须遵循绿色发展理念。
(二)选择绿色原材料
  绿色制造所选择的材料既要有良好地适用性能,又要满足制造工艺特性以及与环境有较好地协调性,选择绿色材料是实现绿色制造的前提和关键因素之一。绿色制造要求选择材料应考虑以下几个原则:(1)优先选用可再生材料,尽量选用回收材料,提高资源利用率,实现可持续发展;(2)选用原料丰富,低成本,少污染的材料代替价格昂贵,污染大的材料;(3)尽量选择环境兼容性好的材料,避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。这样有利于提高产品的回收率,节约资源,减少产品毁弃物,保护生态环境。
(三)绿色切削加工技术
  机械加工过程中主要的污染源算是切削液,而且切削液的费用也是相当高的,其约占整个零件制造成本的六分之一。通过绿色切削加工技术来解决切削液所带来的问题,实践证明,这种方法是非 常重要的。所谓绿色切削加工技术就是指对环境和资源问题进行充分考虑的一种加工技术,在整个加工过程中要求以绿色为主,也就是说对环境的污染降到最低以及对资源的利用率最高。目前,干式切削、低温切削和绿色湿式切削是我国对绿色切削的主要研究。其中目前比较可行的加工方法就是绿色湿式切削。此时,急需解决的问题有新型环保切削液的研制、合理使用切削液和净化处理废液。作为21世纪一项新的课题——绿色切削加工技术,其越来越受到广泛重视。在实际应用中,虽然这些绿色切削加工技术还存在很多需要解决的问题,但是他们的优越性已经掩盖住了他们的问题,绿色切削加工技术是未来绿色制造业的重要组成部分。
(四)人才支撑
  人才是每个行业都不可缺少的一部分,并且其具有重要作用。因此,对于机械类行业而言,绿色制造理念的实施还是需要大量具有绿色制造理念的人才。机械制造工艺能否实现绿色制造的前提就是机械类行业是否具有绿色制造理念的人才。然而,无论是高等院校、中职学校,还是技工学校他们所培养的制造人才,还都是比较传统的,这些人才并不具备绿色制造理念。传统制造一方面大量消耗自然资源,而另一方面又给环境带来了严重的污染物,绿色制造与之是不相同的,绿色制造涉及的范围较广,既包括制造领域,又包括环境领域和资源领域,它是绿色资源、绿色生产和绿色产品的交叉综合,把当代制造行业的发展状况反映地非常透彻。绿色制造理念的运用是时代发展的结果,因此,对于制造专业的教育而言,教学与实践相脱离,很显然就与职业教育为企业服务的原则不相符。由此可知,通过机械专业课程教学改革来培养适应企业需求的人才,这是制造专业亟须注意和解决的问题。
三、结语
  人们对环境污染问题已经提起高度重视,在机械行业中,基于绿色制造理念的机械工艺是当前的热点,也是亟须解决的问题。本文主要从节约资源型工艺技术、降低能耗型工艺技术、环境保护型工艺技术进行了分析,这三个方面是相互影响的。基于绿色制造理念的机械制造还处于刚起步阶段,因此,必须对其进行不断优化和改善,使绿色理念真正融入到机械制造中,这样促进了机械制造的可持续发展进程。
参考文献:
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[2] 朱明霞. 浅谈绿色制造技术[J]. 新疆职业技术教育, 2007, (04) .
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