面向机械加工工艺规划制造技术

张磊 李明

摘 要：作为现代化企业中的可持续发展模式——绿色制造，逐渐成为制造业的显著特点，也是人类社会可持续发展的必然。它所具有的明显社会效益和经济效益越发明显，一大批新兴产业也随之而生。在加工过程中，对降低资源消耗与废弃物排放起到关键作用，便是对科学工艺规划应用绿色制造技术。规划主要是系统的阐述了机械加工工艺规划体系，并提出优化绿色制造工艺过程规划的方案。

关键词：机械加工；工艺规划；制造技术；应用

在机械加工中，为了做出符合要求的成品或零部件，常常形成许多废料，不仅消耗了大量的资源与能量，还产生了噪声污染。所以，在可持续发展成为时代主题的现在，绿色制造势在必行。对于当前这个领域的現状以及国内外的绿色制造研究需求，文章介绍了面向机械加工工艺制造技术的研究问题，明确了绿色制造的应用前景和研究意义。

1 机械加工工艺规划制造技术概述

因为在企业加工生产零件的过程中，要符合低耗高产清洁安全的基本要求，所以生产的工艺过程必须遵守制造工艺学的制作方法与原理。并且要在实际生产中，结合具体的生产条件来确定生产的实际方案，在此过程中不能依靠经验主义盲目的进行判断。由此确定的工艺文件包含两种格式，工序卡片和工艺过程卡片。而工艺文件则是描述和规定零件、机械产品制造工艺过程的有关文件。在新产品投产前，机械加工工艺规程为其现场生产提供了依据。主要包含两个方面的内容：拟定各道工序和工艺路线的详细操作。给机械加工过程、新建改建以及扩建车间提供主要的技术文件。

2 绿色制造技术体系结构概述

绿色制造技术会影响到产品生产的整个生命周期，有时还可能会是多生命周期。产品的生命周期，包括选择材料、设计产品、加工制造、对产品的包装装配以及产品的使用和管理回收再制造等。绿色制造则要考虑这全部的生命周期，特别是要考虑环境和资源消耗的影响，也要兼顾效益与技术因素，使企业的经济效益与外在社会效益达到最优化。

绿色制造的关键在于“4R”，即在产品整个生命周期过程中怎么实现重用（Reuse）、减量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循环（Recycle）。面向机械加工的制造体系主要包括三项具体内容，两大制造目标，还有两个层次过程的控制。旨在给人们提供机械加工与绿色制造的全面视图与模型，实现外在社会效益与经济效益的统一协调和优化，最大可能的降低资源消耗、优化配置，让资源利用率达到最高，对环境的影响降到最低。

3 绿色制造在机械加工制造体系的应用

绿色制造关系到机械加工制造体系的多个方面。大体可以分成三个部分，应用到的技术包括污染预防技术、面向环境设计技术等。这些技术的研究方面主要是基于产品的生命周期、产品技术以及生产过程技术。根据对面向机械加工工艺规划的研究，建立起以时间、成本、质量、资源、环境为参量的具有绿色制造特性的机械加工工艺体系。可把生产过程中的问题初步分化成三类：资源能耗类，即根据资源的使用，细化成能量消耗和原材料消耗的极小化问题；环境排放类，即废气废液废渣等各种废品极小化，以及电辐射、噪声排放的极小化问题；面向环境影响及资源整体决策类，即在实施过程中发生的决策性问题，例如，机床的选择、切削液的选择、夹具刀具的选择决策等。机械加工制造问题系统则是在上述问题的细化下形成的。

4 优化绿色制造工艺过程规划

优化参数，在过程规划中，工艺参数是其中的关键技术。要实现能源与物料的最低化，就必须对零件加工的工艺参数进行优化。通常来说，参数优化主要是针对制造工艺的采用过程，让加工过程可以更好的进行。在加工过程中，影响能量消耗、加工质量、环境污染的因素有很多，例如，刀具的种类，切削液的类型等等，优化参数则是选择最适的加工工具。优化制造工艺路线，工艺路线的确定，是制造工艺过程中最难最重要的环节，在提高产品质量、较少成本、节约资源方面都有重要作用。优化工艺路线，是在明确传统工艺方法的基础上，根据对环保、资源利用以及成本的充分分析，做出最有利实用的加工路线。优化节能型机床工件，对于当前已拥有的设备资源进行优化配置，利用不同型号规格机床的不同作用，优化机床与工件的组合方式，实现多机床多工件的同时加工，在安排调度过程中，注意考虑不同组合方式对环境以及资源消耗的影响，实现总体能量消耗的最低化。

5 国内外绿色加工工艺规划技术的发展现状

从本质上来说，绿色加工工艺是一种决策问题，属于绿色制造的一部分。是以传统工艺为基础，结合了包括控制技术、材料应用技术、表面技术等多种新科技在内的现代工艺规划。环境影响与资源消耗是绿色工艺规划考虑的主要问题，通过对加工制造方案、规划设计过程进行优化选择，制定绿色环保的实施方案，并以此来提高原材料的利用率，降低能源与物料的消耗，减少废气污染物的产生。

其中，产品加工过程中的废物流和由其带来的环境问题受到了国际各方面的高度重视。在国外，由加利福尼亚大学在内的几所高校设立了有关此方面的研究课题，并制订了各研究阶段的目标。此课题着眼于机床系统，通过控制机床系统的各项参数，分析数据，量化输出参数，总结获得的实验结果。还研究了与此相关的机床加工切屑形态学、动力机理以及加工系统的废物流特性等。为了支持课题的研究，美国有关部门还设立了专门的部门以管理环境意识制造专题。

在国内，一些高校与科研机构也跟进形势，对绿色制造的工艺规划问题进行了初步的探索。例如，重庆大学在研究绿色制造工艺规划方法以及实用技术的课题中，通过对压力加工，铸造焊接，特种加工等工艺类型的大量实验与分析，初步建立起数据知识库的原型系统。近年来，随着大量有关论文杂志的发表或出版，研究体系也逐步完善。

6 结束语

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丁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，全面细致的对机械加工工艺进行评价。

参考文献

[1]刘中新.探究面向机械加工工艺规划制造技术研究[J].中国信息化，2012，10（24）：6-7.

[2]蒙坚.面向机械加工工艺规划制造技术研究[J].煤炭技术，2012，4（6）：29-30.