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一、傳統(tǒng)機(jī)械加工體系與綠色制造機(jī)械加工體系概述

機(jī)械加工體系是以機(jī)床為主體構(gòu)成的輸入輸出系統(tǒng)，其目的是將原材料或者半成品進(jìn)行機(jī)械加工之后，改變其形狀或者性能，形成產(chǎn)品或零部件。主要包括由機(jī)床和輔助設(shè)備組成的制造單元、制造車間或生產(chǎn)線等。將加工資源變成產(chǎn)品的加工制造過程是一個(gè)將資源增值的過程，然而在這個(gè)過程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)非常大的問題，也就是資源消耗問題和環(huán)境影響問題。因此，綠色制造成為了現(xiàn)在最適用于機(jī)械加工的體系工程。機(jī)械加工系統(tǒng)的資源環(huán)境問題涉及面較廣，從刀具的準(zhǔn)備、原材料的生產(chǎn)和加工以及清洗等過程都包含其中。對(duì)于制造體系而言，綠色制造技術(shù)大體分為三類技術(shù)：污染預(yù)防技術(shù)、有害物使用減少技術(shù)、面向環(huán)境的設(shè)計(jì)技術(shù)。在這三種技術(shù)的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)制造活動(dòng)的不同將其分為三類，即基于產(chǎn)品的技術(shù)、基于生命周期的技術(shù)、基于生產(chǎn)過程的技術(shù)。這種技術(shù)體系為機(jī)械加工的綠色制造體系提供了一個(gè)很好的參考框架。

二、面向綠色制造的機(jī)械加工車間體系優(yōu)化問題

機(jī)械加工車間在工作過程中會(huì)消耗各種資源并且造成環(huán)境污染，因此綠色制造的研究目的就是減少機(jī)械加工車間體系的環(huán)境影響問題，并提高加工過程中的資源利用率。從企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的角度來看，加工過程的優(yōu)化問題是機(jī)械加工車間在生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)。只有對(duì)加工過程進(jìn)行合理調(diào)度，才能有效的保證加工質(zhì)量或者控制生產(chǎn)成本。然而，從綠色制造的角度來看，加工過程的調(diào)度方案不同，不僅會(huì)影響企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度、效率、質(zhì)量、成本等要素，也會(huì)對(duì)加工過程中的資源消耗和環(huán)境污染產(chǎn)生影響。例如某車間有兩臺(tái)臥式車床，分為1號(hào)和2號(hào)?，F(xiàn)有A、B兩批半成品需要車削外圓。由于工藝上出現(xiàn)原因，A批半成品在進(jìn)行車削時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速為600r/min，B批半成品在進(jìn)行車削時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為185r/min，車削時(shí)間一律為15min。將這兩種加工任務(wù)分別安排在1號(hào)與2號(hào)車床上加工，有兩種不同調(diào)度方案。一是將A批半成品安排在1號(hào)車床，B批半成品安排在2號(hào)車床；二是將A批半成品安排在2號(hào)車床，B批半成品安排在1號(hào)車床.由于上述兩種方案在加工時(shí)間與產(chǎn)品質(zhì)量方面幾乎沒有差別，因此在傳統(tǒng)的加工方式中會(huì)任意選擇一種，但是從綠色制造的角度來看，兩種方案所產(chǎn)生的能力消耗是完全不一樣的。假設(shè)在加工過程中，切削能量與附加的損耗能力不變，那么通過計(jì)算可以得出，方案一的空載總耗能是0.79KW•h，方案二是0.65KW•h，那么采用方案二進(jìn)行加工時(shí)，如果成批生產(chǎn)，每天切削20個(gè)小時(shí)，則方案二比方案一每年可節(jié)電3360KW•h。因此，機(jī)械加工車間綠色制造體系工程的提出，就是將資源消耗和環(huán)境污染等問題集中到傳統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度問題當(dāng)中，通過合理安排，盡可能地減少機(jī)械加工系統(tǒng)生產(chǎn)中出現(xiàn)的資源消耗與環(huán)境影響。

三、面向綠色制造的機(jī)械加工車間體系工程

為了在制造過程中應(yīng)用優(yōu)化的生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和車間生產(chǎn)的工藝技術(shù)都得到了不同程度的創(chuàng)新。綠色制造體系工程的方法就是圍繞機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，尤其是SEGM方法的應(yīng)用技術(shù)始終圍繞車間加工的全過程進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新。該技術(shù)路線主要以集成創(chuàng)新為主，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、裝配測(cè)試等生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部進(jìn)行綠色制造工程改造，并且研發(fā)出資源消耗和環(huán)境污染監(jiān)控及評(píng)價(jià)系統(tǒng)，在工藝、裝備、物流等各方面也進(jìn)行節(jié)能減排，為機(jī)械加工車間的綠色制造體系工程的實(shí)現(xiàn)提供了關(guān)鍵技術(shù)。例如，少無切削液噴霧技術(shù)和切削過程監(jiān)測(cè)技術(shù)都被應(yīng)用零件的CNC加工中。結(jié)合以上分析，我們來看一個(gè)案例：某大型火電閥門生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中資源利用率非常低，并且壞境排放影響較大，是亟待改善的典型機(jī)械加工車間。以J61Y-20DN40截止閥為主要分析對(duì)象，利用SEGM對(duì)其進(jìn)行資源環(huán)境屬性綜合評(píng)價(jià)。然后根據(jù)評(píng)價(jià)將車間進(jìn)行改造，首先將截止閥主要零件的毛坯由無孔鍛造毛坯改成近凈成形預(yù)制孔模鍛毛坯。并將加工機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床、數(shù)控鏜床等高精度數(shù)控裝備。然后在裝配作業(yè)中的焊接工藝改進(jìn)為等離子噴焊工藝，其施焊設(shè)備以等離子噴焊機(jī)床為主。該機(jī)械加工車間的綠色制造體系工程全面完成之后，實(shí)時(shí)跟蹤進(jìn)行監(jiān)督管理，其環(huán)境污染率大大減少，并且有效利用眾多資源。

綠色制造體系工程方法能使企業(yè)機(jī)械加工車間制造體系的資源得到有效利用，各類環(huán)境排放也大大降低，處理廢棄物的成本降低，使企業(yè)的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提高。綠色制造體系工程適用于國(guó)有大中型機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行，在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)中具有較大的推廣價(jià)值，十分具有社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

作者：熊邦鳳單位：廣東省中山市中等專業(yè)學(xué)校