绿色制造下的机械制造工艺探析

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1绿色制造理念下机械制造工艺类型

以绿色制造工艺实施目标为依据，可以将该工艺划分为三种类型，即节约资源工艺、节约能源工艺、环保型工艺。

1.1节约资源工艺

此类工艺技术主要是通过简化机械生产流程的方式来节约原材料，从而达到节约资源的目的。例如，通过优化毛坯形状，减少加工余量，进而节省原材料；通过选用新的刀具类型，减少刀具与材料间的消耗，并加入适量的切削液，减少对原材料的浪费。节约资源工艺作用的发挥有两种渠道，一种为设计，另一种为工艺，在设计方面，通过减少零件数量、减轻零件重量、创新设计技术等方式，提高原材料的利用率；在工艺方面，借助干式加工技术、毛坯优化技术、新型特种加工技术等，使原材料得到有效节约。

1.2节约能源工艺

在机械加工过程中势必要消耗较多的能量，这些能量中部分转化为有用的功，另一部分则化为其他形式遭到浪费，不但使能源遭到损失，且流失掉的能源还会有损于机械制造的顺利进行。例如，摩擦损失能量会导致机床精准度受到影响；转为热量的能量会提高工艺系统的温度，缩短系统使用寿命；部分流失能量还会产生振动与噪声，不但影响了系统运行的可靠性，还会产生各类污染，对操作者以及周围环境造成损害。因此，节能工艺的使用十分必要，目前主要的工艺类型为降耗工艺、减磨工艺、低能耗工艺等，并且加强对太阳能、风能、水能等新型能源的开发与使用。

1.3环保型工艺

当前机械制造中一般采用去除加工方式，易产生大量废弃物，不但造成资源浪费，还使环境受到污染。而环保型工艺的应用是在绿色制造理念的支持下，通过使用绿色工艺技术，使生产过程中产生的废气、废水、废渣、噪音等得到有效的控制和消除，对切削液、磨屑等进行回收再利用，有效防止废弃物的产生。另外，传统机械制造工艺易引发水污染、光污染、大气污染，环保型工艺的使用通过优化节能结构、改变燃烧方式、加强集中供热等方式，使各类污染问题得到有效的缓解。

2绿色制造技术在机械制造中的应用

2.1绿色切削加工工艺

在绿色制造理念的指导下，越来越多新技术、新工艺诞生，如冷挤压、精铸、工程塑料技术等绿色切削加工工艺，在机械制造中得到广泛的应用。有些成形件甚至无需机械加工便可直接使用，不但减少传统毛坯制造中消耗的能源与物质，还有效缩短了制造周期，减少生产成本投入。绿色切削加工工艺适用于有色金属制件、齿轮花件、异形孔类件的使用，与以往锻造—切削工艺相比，能够节约30-70%的材料消耗，节省20-70%的生产费用。对于毛坯较为粗糙的零件来说，机械加工中余量较大，不但产生大量材料浪费，生产效率也不够理想。对此，可以通过优化毛坯制造的方式，提高毛坯精度，也可以采用绿色切削加工工艺，如高速切削，通过提高切削速度的方式，缩短加工时间，工件的变形量较小，加工质量由此得以提升。例如，在制造航空领域所需零件时，尤其对于铝的薄壁件的加工，更应注重零件精度，目前已经可以切出0.1mm厚度，几十毫米高的成形曲面，更加贴近航空领域对零部件的相关要求。

2.2绿色节能工艺技术

在机械制造生产中，需要消耗大量电力、煤炭、钢铁等资源，在我国资源储备量的告急，国际市场石油价格的波动增加的背景下，采取绿色节能工艺已经十分必要，对此，可将以下几种绿色节能工艺应用到现代化机械制造当中。

2.2.1绿色润滑工艺

根据节能环保、延长设备使用寿命的要求，可以将油气润滑应用到机械制造当中，结合国外先进技术与理念，利用TURBOLUB油气分配器，提高油气润滑的效果。油气润滑的主要原理为：通过步进式给油器按照特定的时间、数量为设备提供润滑油，用3×105-4×105Pa的压缩空气，将润滑油沿着管道推送到润滑点，使油品能够准确的处于所需润滑的位置。在润滑方式的选择上，有油气润滑与油雾润滑两种，其中，油气润滑主要是将油雾化成0.5-2μm的雾粒，使雾化后的油气在空气的推动下进入到需要润滑之处，雾气与空气的流动速度相同。而油气润滑则是以油膜的方式直接被送入到润滑点，以油滴的方式对润滑点进行润滑，流速为2-5cm/s，而空气的流速为30-80m/s。与油雾润滑相比，油气润滑能够使耗油量降低1/5，使轴承的使用寿命延长300倍，目前越来越多的制造企业开始选用油气润滑工艺。

2.2.2绿色润滑剂的应用

在混合式MQL润滑系统中，主要包括供油系统、机床主轴、供汽系统等。将套管放入到中空主轴当中，内管通油，外管通气，油气在主轴前端的混合装置中接合，将润滑剂输送到切削工具当中。雾状润滑剂回转部分较短，受离心力的干扰较弱，通过工具前的孔高效喷出，能够精准的作用在润滑点。用CNC来控制油量，并对数量值进行设定，在MQL系统中所需油量较少，通常少于50mL，且运送油的压缩空气具有一定的冷却效果，但是在应用过程中，发现冷却效果不明显，难以符合实际需求。对此，将润滑油与水分别进行雾化处理，使其形成绿色润滑剂，并同时喷射到切削点，对于水与油的比例可以根据实际情况进行修正，也可以改变喷嘴形状，形成水包油等供应方式，也可以混合供应，以此来提高润滑效果，减少切削阻力，充分达到节能效果。

2.3环保型工艺技术

传统的机械制造工艺在使用中往往对周围环境产生多种污染，这主要受到热处理的影响，而绿色环保型工艺能够尽可能的减少对热处理材料的使用，从而能够达到减少污染、保护环境的效果。在环保型工艺技术的使用中，往往采用冷拔、热轧作用即可达到性能要求的材料，减少资源消耗与环境污染。在机械加工过程中，不得不对材料进行热处理时，也应选择热处理较少的材料，如贝氏体钢、低渗碳性钢等。在利用低渗碳性钢对齿轮进行制造时，只需对其进行感应加热淬火，与合金渗碳钢相比，具有较强的综合机械性能，且能够防止合金元素的浪费，从性能方面来看，甚至能够超过中碳结构钢，工艺性能良好，却具有显著的经济优势。

2.4振动消除应力技术

在机械制造中，传统工艺模式下在管料调制后进行粗车、推车、精车等机械加工，但是在推锁加工以后，往往会产生较大的加工应力，导致钢件在加工后出现变形，生产出的产品质量较低，甚至成为报废品。对此，应在绿色制造理念的指导下，引入振动消除应力技术，也称为振动时效。此种工艺的工作原理为在共振作用下对零件内部残余应力进行消除与处理，在交变应力的作用下，结构件中的部分点将出现晶体位移，从而发生塑性形变，当内部残余应力最大点得以释放时，构件内部残余应力便得到了有效的降低与处理。据统计，采用振动消除法能够使构件内部应力减少40%左右，应用效果较为显著。

3结论

综上所述，在我国环保政策实施背景下，机械制造领域融入绿色技术已经成为大势所趋，同时也是工业可持续发展的保障。在此背景下，机械制造应积极采用绿色切削加工工艺、节能技术、环保型工艺，在各个生产与制造的环节均体现出绿色理念，从而实现资源效益、经济效益、生态效益的协调优化，促进工业的健康快速发展。