机械加工工艺规划实施绿色制造技术的研究

郑平1 奚少龙2

1.沈阳沈水机械设备有限公司 2.沈阳桃李面包股份有限公司[摘要]绿色制造作为现代企业的一种先进制造模式，其主要目标是减少资源消耗、降低环境影响。它是人类社会实施可持续发展战略的重要部分，是可持续发展在现代制造业中的应用和体现。制造过程是直接造成资源消耗，产生环境污染物以及造成职业健康与安全问题的主要环节之一。在制造过程中，如何减少资源消耗和降低环境影响，是开展绿色制造研究的主要目标之一。机械加工过程作为一种最为典型的制造过程，在将原材料或半成品转化为形状、尺寸、精度满足要求的成品或零部件的同时，不仅消耗了大量的能量与资源，并产生了大量的废料、噪声等环境污染。

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关键词 ]绿色制造；机械加工；工艺规划

1．绿色制造的定义及发展趋势

1.1绿色设计的定义

绿色制造的目标是指在产品的整个生命周期中，使产品从最初的设计、制造、包装、运输、使用到最终报废处理时对环境的负作用最小，资源效率最高，并使企业的经济效益和社会效益达到相互协调优化。绿色制造是一个现代制造模式，它综合考虑了对环境的影响和对资源的使用效率两个方面。绿色加工不论是对小的加工环境还是对大的生态环境都无毒副作用或把副作用降低到最小。为了达到无公害的环保要求，绿色加工技术使加工过程中产生的废气、废液和废渣等废物在链条末端加以回收或自然降解。

1.2绿色制造的发展趋势

迄今为止，在国内，绿色制造的内涵、主要研究内容以及理论体系和框架已逐步形成，对面向绿色制造的工艺参数优化、工艺种类规划、工艺评价与决策以及干切削技术等也进行了初步的研究，这些已有的技术成果为进一步深入研究奠定了良好的理论基础。

面向机械加工工艺规划的绿色制造的研究将呈以下发展趋势：

（1）全球化——地球环境的任何部分都是相互联系、相互制约的，地球上各要素也都是相互依存、相互牵制的，任何国家或国家（或地区）集团都不可能脱离地球却又独享其舒适的环境，世界各国必须同舟共济。这各原则就是国际社会普遍认可的地球整体性原则。全球制造已成为制造技术发展的趋势。

（2）社会化——绿色制造的研究和实施需要政府、企业和全社会的公民共同努力和参与，用通过市场经济的手段来对绿色制造实施导向，政府的行为是通过立法和制定行政法规、经济政策来制约企业行为。

（3）集成化——与绿色制造有关的问题领域包括3部分：第一，产品制造的问题；第二，资源优化的问题；第三，环境影响的问题，包括产品从制造到使用及至报废对环境的影响过程。要真正有效地实施绿色制造，必须从系统和集成的角度来研究绿色制造涉及到的这3部分内容的相关问题。

（4）智能化——绿色设计是一个决策过程，它具有多特征、多变量、多目标的特点和具有不确定性。在这种情况下，人工智能（AI）和智能制造技术，包括知识系统、模糊系统和神经网络系统等，将在绿色制造研究中发挥十分重要的作用。绿色制造的决策目标体系TQCSER是现有制造系统TQCS（即产品上市时间T、产品质量Q、产品成本C和为用户提供的服务S四个方面）目标体系与环境影响E和资源消耗R的集成。

（5）信息化——绿色制造过程中的信息流是最活跃的，它无时不有、无处不在。而物质流与能源流均在信息流指挥下运动。信息技术与绿色制造的结合是制造业重要发展趋势之一，信息获得、信息处理、信息流动将在绿色制造中发挥越来越重要的作用。

2.机械加工工艺规划

2.1机械加工工艺规程

生产零件必须满足“优质、高产、低耗、低成本、清洁、安全”的要求，因此，零件的工艺过程就必须按照机械制造工艺学原理和方法，并结合生产实际和具体生产条件予以确定，并形成工艺文件，而不能仅凭经验来确定，这种工艺文件有工艺过程卡片和工序卡片两种格式。工艺规程是指规定机械产品或零件制造工艺过程和操作方法的相关工艺文件。其中的机械加工工艺规程是指零件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。

机械加工工艺规程是指挥现场生产的依据；是新产品投产前，进行有关的技术准备、生产准备的依据；是新建、扩建或改建厂房（车间）的依据，它是机械加工过程的主要技术文件。工艺规程的制定主要包括以下两部分：拟定工艺路线和各道工序的具体操作内容。拟定工艺路线确定各工序的加工方法和顺序。最后按照规定的格式编写成工艺文件。

2.2工艺规划

制定机械加工工艺规程就称为工艺规划。工艺规划也可称为工艺设计，是生产技术准备的第一步，它是连接产品设计与制造之间的纽带和桥梁。工艺规划所设计的工艺规程是用来指导工装设计、制造、加工方法和决定零件加工路线的主要根据，工艺规划是生产中的一个关键环节，它对组织生产、保证产品质量、缩短生产周期、提高劳动生产率、降低加工成本以及改善劳动环境和条件、优化使用和节约资源、减少废物排放、降低环境影响都有着直接的影响。

一般而言，工艺规划主要包括以下几个步骤：。

1）拟定生产纲领；2）确定生产类型；3）对零件进行工艺分析；4）确定毛坯制造方法（如型材、锻件、铸件、焊接件、冲压件、粉末冶金件、塑料压制件等形式）；5）选择定位基准、拟订工艺路线；6）确定各工序使用的设备及工装夹具；7）确定加工余量及工序尺寸；8）确定切削用量及时间定额；9）填写工艺规程文件。

由以上9个步骤可知，工艺规划的工作内容包括工艺路线规划和工序规划两部分。前者主要有：加工方法的选择、定位基准的选择、加工阶段的划分和加工顺序的安排；后者则包括：加工余量和工序尺寸的确定、工艺装备（包括机床、刀具、夹具、量具、检具及辅具等）的选择、切削液的选择、时间定额的确定以及切削用量的合理选择等。

3.机械加工工艺规划实施绿色制造技术的研究

3.1绿色加工技术

机械制造中的绿色加工技术包含以下若干方面：一是减少物料资源（如实体原材料、辅助原材料）消耗的技术；二是如何使用清洁或可再生能源的技术；三是如何降低能耗的技术；四是废弃物的再生与利用技术；五是减少有害废弃物和排放物的技术。将上述绿色技术具体运用于零件制造工艺技术中，就形成零件的绿色加工技术体系。

3.2绿色制造工艺规划技术国内外研究

绿色工艺规划问题从本质上说就是一种关于决策的问题。它是绿色制造的重要组成部分。绿色工艺规划虽然是以传统的工艺技术为基础，但是它结合了材料科学、控制技术、表面技术等新技术，是一种现代工艺规划方法，它重点在于考虑制造加工过程的环境影响和资源消耗问题，其目的是通过对制造加工工艺方法、规划设计和过程的优化选择，制定出绿色工艺实施方案，从而提高原材料的利用率，减少能源的消耗，降低零件制造成本，减少废弃物的产生。

结论

绿色工艺规划技术是一种专门用于解决产品制造加工过程中资源消耗和环境问题的方法。绿色制造中急需解决的关键技术之一就是基于绿色制造的机械加工工艺规划问题，即产品加工过程中的废物流及其影响问题，它在国际上受到了各方面的高度重视。

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参考文献

[1]刘飞,陈晓慧,张华.绿色制造[M].北京:中国经济出版社,1998

[2]向东.绿色制造在国民经济中的作用和战略意义[J].机器人技术与应用,2004（2）:5—7