基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術研究

姚振

內容摘要 新時期，我國社會經濟的快速發(fā)展，不僅導致環(huán)境污染問題加重，還造成資源緊張問題的加劇，為實現我國社會經濟的可持續(xù)發(fā)展，“綠色發(fā)展”理念得以提出與實施。機械制造行業(yè)是我國社會經濟發(fā)展的重點行業(yè)，但是傳統的機械制造工藝造成了資源的大量浪費與環(huán)境污染，所以要在新型機械制造工藝及裝備技術中融入綠色制造，實現綠色發(fā)展，提升經濟效益。

關鍵詞 綠色制造 新型機械制造 制造工藝 裝備技術

1 引言

我國雖然是制造業(yè)大國，但尚不是制造業(yè)強國，在長期的發(fā)展中急需新的技術與理念支持行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展，降低在機械制造期間的環(huán)境污染及能源消耗。綠色制造的出現與實踐，為機械制造行業(yè)的發(fā)展提供了保障，也為行業(yè)的轉型提供了支持。在此對綠色制造基礎上的新型機械制造工藝及裝備技術進行了研究，希望為機械制造行業(yè)的深入發(fā)展提供一些參考。

2 綠色制造及機械加工工藝相關概述

機械加工工藝是在產品成型前的加工制造，是原材料在機械工作臺上的加工，材料在實現成品的過程中，需要操作人員借助一些機械設備與工具，在生產線上按照一定的機械加工工藝進行加工。加工質量、產品的美觀度，以及是否符合標準等，都與機械加工工藝有著直接的關聯。尤其是在我國社會經濟快速發(fā)展期間，對機械設備及產品的要求越來越高，因此需要加強對機械加工工藝的優(yōu)化，實現綠色制造。

航空器機械制造及加工對制造工藝的要求較高，且要求在加工過程中減少能源損耗，降低污染，降低生產成本，因此需要積極使用綠色制造，實現航空器綠色機械制造及加工。尤其是在能源緊張的當下，資源的循環(huán)再利用，以及加工過程的低污染或者無污染也成為行業(yè)及社會關注的焦點。

目前，綠色制造技術在實踐中要對以下幾方面內容進行關注：第一，綠色材料。航空器機械制造及加工期間，要實現綠色設計與制造，就要選擇綠色材料以及環(huán)保材料為主，確保制造出的產品符合社會發(fā)展需求。第二，綠色設計。綠色設計需要考慮的內容有產品的可拆卸性、產品的循環(huán)再利用、產品的運輸安全性等諸多方面的因素。第三，綠色加工工藝。航空器機械制造及加工過程中，要降低加工制造期間的環(huán)境污染及能源消耗，就需使用綠色加工工藝，確保材料的利用率得以提升，減少對環(huán)境的污染與破壞。第四，綠色管理。無論是在加工制造期間，還是在對產品進行檢驗期間，一定要使用綠色管理模式，確保加工制造符合國家的相關標準與要求。

3 機械加工工藝的綠色制造

綠色制造是一種低污染、低耗能的加工方式，也就是從設計到加工及報廢等整個環(huán)節(jié)，需要注重資源的可循環(huán)利用及低污染性，從而實現良好的經濟效益與社會效益。航空領域中，機械加工工藝的綠色制造的具體應用表現如下。

3.1 大型蒙皮零件綠色加工技術

蒙皮零件是飛機大型結構件中的重要組成部分，是飛機外形機構重要的受力構件。但是，在傳統的加工制造期間，大型蒙皮零件的加工工藝較為復雜，制造期間對能源的消耗較大，尤其是鋁材不僅存在消耗量大的問題，而且無法實現回收再利用。傳統的蒙皮加工工藝已經無法滿足實際發(fā)展需求，需要通過綠色制造予以優(yōu)化。

為防止化學污染問題的發(fā)生，需要加強綠色制造技術的研究與應用，數字技術的應用能起到有效的作用。蒙皮精確成形不僅可以實現數字化設計與制造，還能提升產品的整體性能，確保產品的精密度。并且在實際應用中，加工工藝的集合度較高，在面、銑下陷等一體化的工藝過程中，可以對壁板進行高效的加工，在提升加工質量與效率的同時，也能對化學污染問題進行有效規(guī)避。

3.2 激光熔覆功能層技術

飛機發(fā)動機渦輪葉片在工作期間溫度較高，一般都會在900℃以上，當飛機在飛行過程中需要轉彎時，發(fā)動機渦輪葉片葉冠阻尼面出現碰撞，就會造成磨損問題。在激光熔覆功能層技術的應用下，就可以對該問題進行高效應對。首先利用該技術將合金層熔覆在基材表面指定位置，這樣便可以使性能缺陷的部件得以恢復并繼續(xù)使用，同時也可以使材料的整體性能得以提升，從而可以在高溫或者腐蝕的環(huán)境中繼續(xù)使用。

在具體應用中，預置式激光熔覆機是較常使用的設備，工藝流程為：預處理（基材熔覆表面）→預置（熔覆材料）→預熱→實施激光融化→后熱處理。激光熔覆機在應用期間具有良好的性能，光電轉化的效率較高，達到30%以上;光束質量較高，具有良好的傳到模式與相干性;在輸出期間的功率可以高達幾十萬瓦，且連續(xù)時間較長。該技術的應用，不僅符合我國綠色制造的要求，也能降低成本。

3.3 輕型復合材料技術

在機械制造中復合材料的應用十分普遍，在航空領域更是如此，需要積極使用復合材料，確保機械設計制造的環(huán)保性與整體效益。由于復合材料價格較低、重量不高，且強度與剛度較高，在飛機中使用可以確保飛機的效率，也能減少對油的損耗。波音787飛機使用了大量的復合材料，在飛機主體結構中的占比超過50%，取得了良好的效益。

新材料的應用使飛機表面的光潔度有所提升，飛機在飛行期間，飛行湍流和噪聲得到明顯下降。在飛機制造過程中，實現工藝的綠色化，有助于降低成本與能耗，減少污染。在波音747中，復合材料的應用，且通過整體成形等技術的制造，能有效減少制造期間的相關零部件數量，滿足綠色發(fā)展及經濟效益的要求。

4 綠色制造裝備

4.1 毛料精化與無余量制造機床設備

航空產品的整體質量會受到多種因素的影響，其中十分重要的一項就是毛料。由于航空零部件與一般產品的零部件有很大的差異，其結構較為復雜，且對精密度的要求較高，如果使用傳統的毛料加工技術，無法滿足實際使用需求。尤其是這些年對毛料的加工要求在不斷提升，無余量精密鍛造、數控機床設備、精密冷輥軋機床設備的運用，對機床的應用效果起到了極大的促進作用。在航空產品的制造過程中，3D打印技術也發(fā)揮著重要作用，不僅可以提升產品的制造質量與效率，還能降低制造成本，實現其經濟效益[1]。

4.2 數控設備與柔性制造

航天產品對機床設備的要求較高，并且在不斷的實踐過程中，智能化、精密化是其重要發(fā)展方向。尤其是在綠色理念的不斷深入下，綠色制造也成為其十分重要的發(fā)展方向。高速加工技術的應用，使機床的轉速不斷提升，一般可以達到10 000～60 000r/min以上。在高速加工技術的實踐下，可以有效提升制造的質量與效率。這些年，人們的環(huán)保意識不斷增加，對機床制造中的環(huán)境污染問題也更加關注，如何降低污染，成為人們關注的焦點。在綠色工藝的推行下，機床實現了綠色加工制造，污染得到了有效降低[2]。

通過柔性制造可以有效降低廢次品的產生，同時制造期間也在向智能化的方向發(fā)展，實現加工期間的自動化、智能化。在生產線上的柔性化，是通過FMS（柔性制造系統）吸納的，可以通過自定義對加工進行設置。

4.3 信息化與虛擬機床

航天產品在生產期間，要與時俱進，不斷融入信息技術，在制造中深化虛擬制造。VR技術可以通過多種手段構建仿真環(huán)境，虛擬裝配就是在該技術的應用下實現虛擬裝配的。虛擬裝配可以有效降低在裝配期間出現的出錯率，并對裝配的性能進行檢查，保證精準度。

軟件元素工具虛擬機床構建的基礎，具體包括加工仿真軟件與三維模型等，在實際應用中能有效降低制造周期，提升制造質量與效率。二維工程圖紙是傳統航空產品在制造期間的基礎，這種方式在實際應用中效果較差，但是在虛擬機床下，可以在模型定義技術與產品數據管理的幫助下，實現對整個產品的全周期管理，確保制造期間每一個環(huán)節(jié)的質量。

5 結語

綠色理念是我國特色社會主義事業(yè)建設期間的主導思想之一，尤其是這些年我國在逐漸實現經濟轉型，機械制造行業(yè)的綠色設計及制造是其基本要求，尤其是航空器機械制造中，存在著資源利用率低、制造環(huán)節(jié)存在污染及可循環(huán)利用率低下等問題，嚴重阻礙該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以要積極推行綠色制造，為提升該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供支持。

【參考文獻】

[1]于江.淺析綠色制造工藝技術在電機機械加工中的應用[J].黑龍江科學，2014，5（6）：37.

[2]朱正德.綠色制造工藝的代表——微量潤滑技術在現代發(fā)動機企業(yè)的應用[J].金屬加工（冷加工），2014（5）：24-25.