机械制造中的绿色加工技术__墨水学术,论文发表,发表论文,职称论

所属栏目：机械论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:219

副标题#e#摘要：当今社会面临着环境、资源、人口三大主要问题，所以，以科学技术为依据，实现节资增效，减少废物排放，在制造业实施绿色制造已势在必行，机械制造中的绿色加工技术也是国家“十一五”科学技术发展规划中制造业领域的重大项目。它是综合考虑了制造工艺、资源消耗与环境协调发展的综合技术。研究绿色制造工艺技术，已成为当今制造业发展的主流方向之一。
　　关键词：机械制造，绿色加工技术，方法
　　一、节省资源的绿色加工技术
　　原材料(尤其是一些不可再生的金属材料)的大量消耗，将不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广资源消耗少的绿色加工技术，通常可采取以下绿色工艺技术。
　　绿色材料：绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的使用性能，又要与环境有较好的协调性。为此，可改善机电产品的功能，简化结构，减少所用材料的种类；选用易加工的材料，低能耗、少污染的材料，可回收再利用的材料，如高速内燃机车的轻量化及节约燃油量；采用天然可再生材料，如丰富的柳条、竹类、麻类等用于产品的外包装。
　　少无切削技术：随着新技术、新工艺的发展，精铸、精锻、摆辗等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成型向净成型方向发展。有些成型件不需要机械加工，就可直接使用，不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。
　　节水制造技术：水这种宝贵的资源在机械制造中起着重要的作用。但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应积极探讨节水制造的新工艺。干式切削就是一例，它可消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应，是理想的机械加工绿色工艺。它的应用不局限于铸铁的干铣削，也可扩展到机加工的其他方面，但要有其特定的边界条件，如要求刀具具有较高的耐热性、耐磨性和良好的化学稳定性，机床则要高速、超高速切削(磨削)，并有冷风、吸尘等装置。
　　减少加工余量：若坯件粗糙，机加工余量就较大，不仅消耗较多的原材料，而且生产效率低下。因此，有条件的地区可组织专业化毛坯制造，提高毛坯精度。另一方面，采用先进的制造技术，如高速切削，随着切削速度的提高，则切削力下降，且加工时问短，工件变形小，易保证加工质量。
　　新型刀具材料：减少刀具材料消耗，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗是降低物料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。
　　回收利用：绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后的回收利用，它使传统的物料运行模式从开环式变为部分闭环式。产品生产厂家对回收可再利用的元器件，进行选择、回收和再利用等处理。从1990年中期，美国仅汽车零部件回收、拆卸、翻新、出售方面，每年就可获利数十亿美元。
　　另外，机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生了大量的切屑、切削液、废品等废弃物，既浪费了资源，又污染了环境，也可以采取一些绿色加工办法。切削液的回收再生在已使用过的废乳化液中，一般含油量为20g／L，化学需氧量为18g／L，此外还含有S、P等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，绿色制造对切削液的使用、回收利用或再生非常重视。磨屑二次资源利用在磨削中，磨屑的处理有些困难，若采用于式磨削，磨屑处理则较为方便，由于CBN砂轮的硬度比较高，磨屑中很少有砂轮的微粒，磨屑纯度很高，可通过一定的装置，搜集被加工材料的磨粒，作二次资源利用。快速原型制造技术应用材料堆积成形的原理，突破了传统机加工去除材料的方法，可节约资源，又能减少加工废弃物的处理，是很有发展前边的绿色制造技术。
　　
　　二、节省能源的工艺技术
　　
　　加工过程中要消耗大量#p#副标题#e#的能量，这些能量一部分转化为有用功，而大部分则转化为其他能量形式而消耗掉。消耗掉的能量总是伴随着各种各样的有害损失。如摩擦损失掉的能量伴随着磨损而导致机床过早地丧失应有的精度：转化成热量的能量会使工艺系统温度升高，影响加工精度；损失掉的能量还可能会产生振动和噪声，降低工艺系统的可靠性，并并对操作者及周围环境造成不同程度的危害。目前，可采取以下绿色技术。
　　技术节能。加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机，淘汰能耗大的老式设备；工艺节能：改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。②管理节能加强能源管理，及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转等；适度利用新能源。可再生利用、无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。如太阳能、天然气、风能、地热能、生物能等新型洁净的能源还有待于进一步开发。绿色设备和制造装备将向着低能耗、与环境相协调的绿色设备方向发展，现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床能效，不使用对人和生产环境有害的工作介质。
　　
　　三、环保型工艺技术
　　
　　生产过程是一个输入输出系统，当系统输入所要求的要素时，系统输出除最终产品外，还会输出对环境、操作者等有影响或危害的物质，如废液、废气、废渣、噪声等。环保型工艺技术就是通过一定的工艺手段，使其尽可能减少或完全消除，提高系统运行效率。可从以下方面考虑：
　　1．减少大气污染：机械制造中的大气污染主要来自工业窑炉、工业锅炉和热处理车间的炉具等，它们在生产加热时产生大量的烟尘，含硫、含氮的化合物，对工人及居民的人身健康造成危害，所以要改变能源结构和燃烧方式。对煤进行脱硫处理，或采用天然气、水煤浆、太阳能等无污染新能源作为燃料；集中供热随着城区污染严重的老厂的大量外迁，在工厂新区的布局上，可考虑集中供热、供暖集中供热、供暖。
　　2．减少水污染
　　机械制造业的废水主要有：含泊废水、含酸(碱)废水、电镀废水和洗涤废水等，由于工业废水处理难度大，费用高，综合防治是现阶段处理水污染较为有效的措施，不过这仍是末端治理技术，绿色化程度不高，还需从源头上治理。
　　3．减少其他污染
　　除了上述的污染源外，机械制造还存在振动污染、噪声污染、热污染、射频辐射污染、光污染等其他的污染源，应积极研究，采取相应的防护和改善措施。机械加工中的干式技术机械加工中的干式技术主要包括干式切削和干式磨削两大类，这也是需要了解的绿色加工工艺。
　　干式切削加工干式加工就是在加工过程中不用冷却润滑液的加工方法。近年来，在高速切削工艺发展的同时，工业发达国家的机械制造业由于受到严格的环境立法和降低制造成本的双重压力，正在利用现有刀具材料来探索干式切削加工新工艺。但干式切削并不是简单地取消切削液就能实现，还应仔细分析特定的边界条件和掌握干式切削加工的各种因素，并为干式切削工艺系统的设计提供所需的信息数据。
　　随着环境保护法律法规越来越严格的要求，国外不仅在汽车行业，而且在中小型制造业，干式切削的应用也越来越广泛。据有关部门统计，目前在西欧已有近一半企业采用了干式切削加工，德国企业尤为普遍。由此可见，干式切削加工技术将成为未来加工技术的主要发展方向之一。
　　干式加工又有两种方式，即完全干式加工和准干式加工。完全干式加工就是在加工过程中不用任何切削液，也就是通常所说的干式加工。这种加工方式对刀具材料、机床结构、刀具装夹方式等均有较高的要求。干式切削的应用范围目前还比较有限，而完全湿加工又有诸多不足，若将两者的优点相互结合，即可#p#副标题#e#满足加工要求，也可便与切削液有关的费用降至最低，并可取得与完全干式加工相同的效果。
　　对许多材料及加工方法而言，采用准干式切削加工是经济可行的。准干式切削加工目前主要用于铸铁材料、钢和铝合金的钻削、铰削和攻螺纹等的加工中，也可用于铝合金的端铣加工及深孔加工。除此之外，在以直角切削方式车削钢件时，与干式切削和传统的加注切削液方式相比，准干式切削加工可减小摩擦系数和切削温度。
　　提高生产率和制造质量、降低成本，使加工过程具有良好环境性能的最有效途径是进行工艺创新，用新工艺代替传统工艺。对现有工艺从技术、经济、生态环境及有关法律法规的要求等方面进行分析，通过优化或改进现有工艺、开发传统工艺的替代工艺及开发新型工艺技术等途径，获得经济可行的绿色制造工艺技术。对绿色机械加工工艺的研究既具有理论意义，又具有广泛的实际意义。
　　结论：
　　机械加工中的绿色制造技术的目的是合理利用资源及原材料、降低零件制造成本，最大限度地减少对环境的污染程度。在机械加工工艺技术正向着“高效、高速、智能复合、绿色环保”的方向发展的今天，合理利用资源及原材料、降低零件制造成本，最大限度地减少时环境的污染程度，不仅仅关系到企业的经济效益，也是社会环境、时展的必然趋向。
　　
　　参考资料：
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