机械加工工艺节能降耗探讨

盖立东

（大庆石油管理局有限公司装备制造分公司，黑龙江 大庆 163000）

传统的工业发展中，机械加工领域一直注重加工的质量、进度等问题，而节能降耗问题却一直没有引起关注，这是因为相对于热工以及冷作设备来说，机械加工在能耗方面具有一定的优势，同时，机械加工设备本身是一种标准化的产品，因此能耗也具有一定的标准，所以没有在这方面花费更多的精力和时间进行研究。但是，实际上传统的机械加工工艺中还存在很多的方面可以进行优化，进而起到节能降耗的目的。

1 机械加工工艺节能降耗的现状分析

在机械加工行业中，企业更注重的是车间在机械加工中的能力、质量等因素，却往往忽视机械加工中需要的能源问题。一直以来，机械加工在设备的应用中都习惯于标准化的产品个体，而这种情况下机械加工的能耗是一个固定值，加工的工艺形式也比较单一，大部分的产品生产工艺都已经成熟，所以不会产生大量的资源能源浪费。

从机械加工的工人方面来看，企业对工人的考核指标为，生产机械的能力，或者生产零件的个数以及质量。没有企业将机械操作耗能的控制纳入工人考核中。所以在机械加工过程中，工人习惯于用最简单、最高速的方式进行机械加工，注重的是加工产品的质量以及工艺，导致在生产过程中为了提速、提量，不惜采用小马拉大车的方式进行生产，进而造成能源的浪费。或者企业为了提升生产速度和数量，对加工设备进行私自调整，利用大能耗设备生产一些并不适合的小零件，造成资源的浪费。

2 机械加工中能源浪费的影响因素

2.1 不同设备能耗

机械加工过程中涉及很多不同的机械设备，虽然同一种机械设备可以生产不同的零件，但是在实际的生产过程中，需要考虑到零件的尺寸、规格、材料等多方面的影响因素，选择最合理的机械设备。而部分工人在生产中为了方便，或者自身的生产知识、技能有限，在机械的选择中存在失误，虽然最后能够生产出标准的产品，但是能耗消耗量却相差很多。以汽车挡板的加工为例，传统的工艺中利用小型的折弯机，生产一块板的时间一般为30min，而机械的额定功率为10kW，所以30min 的耗电量为5kW 时。但是部分工人为了追求产品的生产数量，没有利用小型设备生产，而是采用“萨瓦尼尼柔性生产线”进行生产，这种方式每10min 就可以生产一块挡板，但是这种机械的额定功率为300kW，所以耗能量达到50kW 时，由此可见，采用不同的设备造成的能耗相差非常大。

2.2 设备型号能耗

在机械加工中，即使采用同一种设备，但是如果设备的型号不同，产生的能耗也会存在一定的差别。机械加工企业会存在多台同种类型的加工设备以满足不同需求的加工要求。同时这些设备的功率大小一般不同，会根据生产量进行调配。在实际的生产过程中，工艺师会以生产零件的规格以及工序要求等为基础，合理地利用不同功率加工设备，不至于造成能源浪费。但是车间为了争抢任务、提升生产速度，会利用一些大功率的设备生产一些小零件，或者将大、小功率的设备同时开启生产同一种小工件，这种情况必然会造成大功率设备的耗能增加。比如，对于一个简单的小工件，利用立式刨床就可以加工，龙门刨床虽然也可以加工，但是耗损的能量相当于立式刨床的几十倍，如果没有从耗能的角度合理的选择工序，必然会加大能量消耗。

3 机械加工工艺节能降耗的对策

3.1 利用工装降低能耗

机械加工过程中，传统的加工方式中涉及的工艺复杂，工序以及加工方式比较多，所以对能源的消耗也比较大。但是，如果利用工装的方式，就可以大大地降低能耗，而且有利于生产效率的提升。而利用工装需要调动工艺师的工作积极性，加强对传统工艺中不良的问题进行研究，并以此为基础开发新的工艺路线以及工装，而不是对传统工艺的简单套用。以游梁式抽油机生产中的十字尾轴承座加工为例，在制造过程中，需要在轴承座上镗出相互垂直的两个孔及其端面，用于安装轴承与十字摆轴。轴承座是铸件，为了便于铸造成型，外轮廓有锥度，这使加工时安装固定、基准定位产生较大难度，通过车床、铣床加工出便于安装定位的基准轮廓，再用镗床加工十字孔与端面，整个生产过程过于烦琐；但是经过工艺师的改良后，在生产中可以利用工装夹具，在制造的过程中不需要其他辅助，直接在镗床上即可以完成加工操作满足设计要求，缩短工艺路线，提升生产效率，同时可以节能40%左右。

3.2 调整工艺路线降低能耗

我国大部分的机械加工企业在工艺路线的选择以及工艺序卡中都需要严格根据公益标准进行编制，这种工艺生产方式已经比较成熟，因此，在应用的过程中存在很多的优势，但是随着时代的发展，对工艺以及生产效率和质量要求方面的提升，使得这种传统的工艺形式无法满足当前的生产要求。机械加工设备不断地进行更新，如果工艺路线和工艺序卡不及时更新，必将会限制机械加工行业的生产。比如，传统工艺中，一个零件的生产需要经过铣床、刨床以及磨床等多个工序才能完成。但是通过机械技术和设备的创新，只需要将胚料直接加入加工设备中，并根据要求合理的设定加工程序，就可以直接完成产品的生产要求。一个设备的耗能要远远低于多种设备的能耗，从而实现对能源的节约。

3.3 尽量采用批量加工模式

批量生产加工相对于单件生产加工来说，对能耗的损耗更小。通过对机械加工产业的分析可知，一些小型的生产加工企业或者家庭作坊相对于大型的加工企业来说，单一工件的耗能高出很多，造成这种情况的原因为小型以及加工作坊式的企业接单量少，而且都是比较简单的单件加工模式，导致生产加工的能耗大。而大型企业采用的则是批量化的生产方式和流水化的作业形式，进而增加工时和耗能。因此，企业在生产组织中，可以将一些单件但是需要长期生产的产品进行批量投产，或者与专业企业合作生产。

3.4 加强生产管理，降低能耗

机械加工中设备开始运转就会产生耗能，所以企业生产中必须要减少机械空转的情况。产品加工完成后要立即断电，工人下班前需要对水电情况进行检查，并及时断水断电，为了保证有效地落实断水断电工作，可以安排专职人员进行检查。包括机械生产完成后，是否已经断电，设备各内部操作器件是否已经归位，各操作按键是否归位到空挡。同时在设备的采购过程中，就需要提升降低能耗的意识，对机械的噪音、能耗等进行考察，不可单纯地由于价格的优势就盲目地选择能耗大、噪音大的机械。噪音大的机械往往会存在设计或者生产方面的缺陷，因此，在使用中会存在耗能的情况，而且噪音小的工作环境，有利于操作工人的工作，提升工作效率，保证工作质量和进度，减少返工率，也是有效的节能降耗方式。

3.5 合理安排工序顺序

在机械加工过程中，会存在一种惯性的工序形式，操作工人和工艺师习惯于某一种工艺顺序后会一直沿用。但是除了一些不可随意更改的工艺顺序外，适当地改变工艺顺序会收到非常好的节能效果。比如，阀门螺钉的生产，这种螺钉的直径小，在工艺的安排上会先用小六角进行车工，然后用6H12 立铣进行加工，立铣加工一个工件的时间为3min，一个料可以生产出10 个工件，耗时30min。但是，如果在工序的安排上先对圆钢进行铣床加工成为六方，然后再进行车工的工序。加工更方便，同时不需要经过去毛工序，一个料的用时仅为10min，通过减少耗时降低能源消耗。

4 结语

综上所述，传统的机械加工中，过于注重加工的数量和质量，忽视加工节能降耗作用，导致在机械加工中需要额外支出大量的耗能成本，而且造成严重的能源浪费，不利于可持续发展战略的落实，因此，当前的机械加工中还需要加强对加工工艺节能降耗的重视，通过改良工艺，调整工序，批量生产以及加强管理等方式降低能耗，提升加工企业经济效益，节约能源。