【正文】 機(jī)械加工中采用不同冷卻方法，使工件材料的切削區(qū)處于低 溫下進(jìn)行切削加工的方法。 低溫冷風(fēng)冷卻潤滑技術(shù)是一種用低溫的冷風(fēng) (101000C)經(jīng)由盡量靠近切削點 的風(fēng)嘴噴至切削區(qū)，并混入微量的植物性潤滑劑，可使切削區(qū)的溫度大大降低，同時 引發(fā)被加工材料的低溫脆性，使切削過程變得較為容易進(jìn)行，并相應(yīng)改善刀具磨損狀 況的切削方法。 硬車削及其特點 通常所說的硬車削是指把淬硬鋼的車削作為最終加工或精加工的工藝方法，這樣 可以避免目前普遍采用的磨削技術(shù)。 美國林肯大學(xué)的 Z. Y. Wang 采用 H13A硬質(zhì)合金刀具，并用液氮循環(huán)冷卻刀具 的方法對欽合金進(jìn)行了低溫切削加工試驗。 陳德成等人采用的噴霧加工法是利用高壓氣流引導(dǎo)微量切削油對切削區(qū)進(jìn)行噴霧 潤滑的加工方式，噴霧氣流供給切削區(qū)，其中的微小油離子覆蓋刀具、被切削材料和 切屑，達(dá)到冷卻和潤滑的目的。另外由于較高的油霧微 粒生成量，使得采用 MQL加工方法的機(jī)床必須具有封閉、抽吸通風(fēng)以及空氣清新設(shè)施， 給 MQL 加工帶來了附加的成本。因此如何選取正確的潤滑冷卻方 式，對提高切削加工的質(zhì)量和效率是很重要的。 MQL 的優(yōu)勢更加體現(xiàn)在高速切削過程中，切削效果明 顯優(yōu)于普通的澆注冷卻方式。有實驗對用水蒸氣作為綠色冷卻潤滑劑的作用機(jī)理作了研究， 證實了在切屑沿前刀面流出的過程中，前刀面與切屑底面的滑擦和耕犁作用使刀一屑接 觸區(qū)形成了大量的毛細(xì)管，通過虹吸作用，使切削液滲透到切削區(qū)。由于淬火反應(yīng)的強(qiáng)烈程度與溫差成正比，而提高生產(chǎn)速度會 使刀具溫度更高，所以提高生產(chǎn)速度將產(chǎn)生強(qiáng)的淬火效應(yīng)導(dǎo)致刀具壽命降低。 面對降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)條件和可持續(xù)發(fā)展對環(huán)境保護(hù)的要求，及迫于有關(guān) 法律的壓力，合理利用制造資源、廢棄物少、環(huán)境污染小、可進(jìn)行良險循環(huán)的“綠色 制造”技術(shù)必將會成為 21 世紀(jì)制造領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。 傳統(tǒng)的切削加工中，大量使用切削液以起到冷卻、潤滑、清洗、排屑、防銹等作 用，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，切削液造成的負(fù)面影響己不容忽視 :①增加了總制造成本。 自然時效需經(jīng) 6 個月至一年時間，熱時效也需要十幾至幾十個小時一個周期，而 振動時效只需十幾分鐘至一個小時即可完成。因為振動時效不僅克服了熱時效爐溫不 均而造成消除應(yīng)力不均勻之難題，而且避免了工件因加熱而降低其抗變形能力的影響， 所以一般經(jīng)過振動時效處理的工件較一般熱時效處理的工件的尺寸穩(wěn)定性可提高 30% 以上。但由于當(dāng)時難以制造出高頻率、 輕巧的振動時效設(shè)備，且對其機(jī)理也尚待研究，所以二十世紀(jì)五十年代以前，這項技 術(shù)的發(fā)展十分的緩慢，到了五十年代后期，由于電動機(jī)制造水平的不斷提高，輕巧的 振動時效設(shè)備陸續(xù)在美國，德國，英國，法國，蘇聯(lián)等國家出現(xiàn)，并不斷地被應(yīng)用到 機(jī)械制造業(yè)中，大量的實際應(yīng)用證明這種方法比熱時效更能提高工件的尺寸穩(wěn)定性。易發(fā)生變形而影響工件的尺寸精度 。 表 1 毛坯造型方法的模糊評價矩陣 The fuzzy evaluation matrix of the semifinished modelling method 表 2 毛坯造型方法的標(biāo)準(zhǔn)化評價矩陣 The standardized evaluation matrix ofthe semifinished modelling method 對評價指標(biāo)進(jìn)行定量化處理和無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理，由式 (4)可以得到毛坯的各待選造型方法在各評價指標(biāo)下偏好值的標(biāo)準(zhǔn)化評價矩陣如表 2 所示。 工藝種類選擇模型的求解 由于產(chǎn)品在其構(gòu)思、設(shè)計、生產(chǎn)、使用到報廢處理的整個壽命周期中充滿了不確定性，產(chǎn)品的時間 T、質(zhì)量 Q；成本 C、資源消耗 R，環(huán)境影響 E 等參數(shù)難以定量表示。 (2)最優(yōu)性原則 所選擇的工藝種類在零件加工制造中應(yīng)是可行的。廣義的質(zhì)量 Q 包括產(chǎn)品質(zhì)量、過程質(zhì)量、工作質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量．通常所說的質(zhì)量主要是指產(chǎn)品質(zhì)量，又包括產(chǎn)品性能、使用壽命、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等?？諝饬鲿城逍?。如果在 生產(chǎn)車間 采取有效措施，采取綠色使用策略，通過綠色保養(yǎng)、維修是可以有效防止機(jī)械故障，保證設(shè)備的完好率。總之，精確成形工藝具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，能實現(xiàn)多種冷、熱工藝綜合交叉、多種材料復(fù)合選用，把材料與工藝有機(jī)地結(jié)合起來，是機(jī)械制造技術(shù)的一項突破。 1 精確成形工藝 精確成形工藝，亦稱少無切屑加工，它主要是通過精鑄、精鍛、冷擠、粉末冶金等加工方法來獲得零件或精坯。它使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢整個產(chǎn)品生命周期中節(jié)約資源和能源，不產(chǎn)生環(huán)境污染或使環(huán)境污染最小化。除合理選材外，還應(yīng)加強(qiáng)材料管理。 圖 材料選擇方法的流程 綠色設(shè)計的材料管理包括兩方面的內(nèi)容：一是原材料的管理；二是回收重用材料的管理。 R為材料的資源環(huán)境因子， E為材料的能源環(huán)境因子， P為材料的污染環(huán)境因子。從某種意義上講，具有很高的循環(huán)再生率本身就是具有較低環(huán)境負(fù)荷的表現(xiàn)之一。企業(yè)是否支出環(huán)保費(fèi)用，也會形成產(chǎn)品成本上的差異；同樣的環(huán)境項目，在各國或地區(qū)間的實際費(fèi)用，也會形成企業(yè)間成本的差異。 (3)拆卸結(jié)構(gòu)模塊的劃分及其結(jié)構(gòu)設(shè)計 。拆卸是廢棄物回收的前提，回收則是廢棄物再利用的保證其研究內(nèi)容包括： (1)產(chǎn)品拆卸設(shè)計方法 ； 除了滿足普通產(chǎn)品的基本要求外，主要考慮結(jié)構(gòu)的易于拆卸與回收處理。 3 綠色機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的方法 機(jī)械產(chǎn)品綠色沒計的概念可歸納為：機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計是一種基于產(chǎn)品整個生命周期，并以產(chǎn)品的環(huán)境資源屬性為核心的現(xiàn)代設(shè)計理念和方法。是制造業(yè)的發(fā)展趨勢。綠色設(shè)計的目的是克服傳統(tǒng)設(shè)計的不足，使設(shè)計的產(chǎn)品滿足綠色產(chǎn)品的要求。 。對工業(yè)設(shè)計而言，綠色設(shè)計的核心是 “ 3R”，即 Reduce,Recycle,Reuse,不僅要減少物質(zhì)和能源的消耗，減少有害物質(zhì)的排放，而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便的分類回收并再生循環(huán)或重新利用。他認(rèn)為，設(shè)計的最大作用并不是創(chuàng)造商業(yè)價值，也不是包裝和風(fēng)格方面的競爭，而是一種適當(dāng)?shù)纳鐣兏镞^程中的元素。 在漫長的人類設(shè)計史中， 工業(yè)設(shè)計 為人類創(chuàng)造了現(xiàn)代生活方式和生活環(huán)境的同時，也加速了資源，能源的消耗，并對地球的生態(tài)平衡造成了極大的破壞。作為先進(jìn)制 造技術(shù)，綠色制造要在發(fā)展新型制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合綠色生產(chǎn)技術(shù)、信息技術(shù)和 現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于制造工藝設(shè)計、實施、管理等全過程，以實 現(xiàn)清潔、低耗、高效、優(yōu)質(zhì)加工，提高綠色制造工藝的先進(jìn)性和綠色性。 綠色制造具有以下重要意義 :(1) 極大 地降低制造過程中工業(yè)污染物的排放，提高制造過程與環(huán)境的相容度，降低整個生產(chǎn)活動給生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響 。打破“綠色貿(mào)易壁壘護(hù)，將產(chǎn)品打入國際市場，必須提高產(chǎn)品綠色性。首先，制造過程是一個復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)，輸入生產(chǎn)系統(tǒng)的資源和能源，一部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，而另一部分則轉(zhuǎn)化為廢棄物，排入環(huán)境造成污染和危害。我國 制造 業(yè)應(yīng) 重視這個問題，在 機(jī)電產(chǎn)品 、制造和使用的各個階段要考慮能源的利用率和環(huán)保，堅持綠色制造。十七屆五中全會綜合考慮未來發(fā)展趨勢 和條件，提出了今后五年經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要目標(biāo)：經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整取得重大進(jìn)展，城鄉(xiāng)居民收入普遍較快增加，社會建設(shè)明顯加強(qiáng)，改革開放不斷深化，使我國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式取得實質(zhì)性進(jìn)展，綜合國力、國際競爭力、抵御風(fēng)險能力顯著提高，人民物質(zhì)文化生活明顯改善，全面建成小康社會的基礎(chǔ)更加牢固。 20世紀(jì) 70年代以來，工業(yè)污染所導(dǎo)致的全球性環(huán)境惡化達(dá)到了前所未有的程度，迫使人們不得不重視這種現(xiàn)實。工業(yè)污染 的危害： 一是工業(yè)生產(chǎn)中排放大量未經(jīng)處理的水、氣、渣等有害廢物，會嚴(yán)重地破壞農(nóng)業(yè)的生態(tài)平衡和自然資源，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展造成極大的危害； 二是工業(yè) “ 三廢 ” 對工業(yè)生產(chǎn)本身的危害也很嚴(yán)重，有毒的污染物質(zhì)會腐蝕管道，損壞設(shè)備，影響廠房等的使用壽命； 三是環(huán)境污染，公害泛濫，直接危害著廣大人民群眾的健康； 四是有些污染不容易發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)以后造成的危害已經(jīng)很嚴(yán)重。持續(xù)多年的高增長率使得資源短缺的矛盾日益尖銳，難以滿足經(jīng)濟(jì)繼續(xù)高速增長的需求。在機(jī)電產(chǎn)品中，降低或取消了“兩高一資”產(chǎn)品的出口退稅額度。 制造業(yè)是一個國家經(jīng)濟(jì)支柱，是創(chuàng)造財富的主要產(chǎn)業(yè)，但與此同時它又是環(huán)境污染的一個大源頭，如處理不當(dāng)，勢必會對環(huán)境造成危害。進(jìn)行綠色制造 SEA，也有利于將綠色制造的口號真正落到實處，使得在產(chǎn)品的整個生命周期過程中，真正做到解決環(huán)境污染、節(jié)約原材料和能源、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，從而真正做到經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境三者的協(xié)調(diào)、優(yōu)化發(fā)展。 綠色制造是國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，也是 21世紀(jì) 我國 制造業(yè)發(fā)展的趨勢。 綠色制造是一種綜合考慮資源優(yōu)化利用和環(huán)境影響最小的制造系統(tǒng)。綠色設(shè)計反映了人們對于現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思，同時也體現(xiàn)了設(shè)計師道德和社會責(zé)任心的回歸。該書專注于設(shè)計師面臨的人類需求的最緊迫的問題，強(qiáng)調(diào)設(shè)計師的社會及倫理價值。其基本思想是：在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。 。綠色技術(shù)（ Green Technology）是減輕環(huán)境污染或減少原材料、自然資源使用的技術(shù)、工藝或產(chǎn)品的總稱。由此可見， 綠色 設(shè)計 的實質(zhì)是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)，是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的先進(jìn)的現(xiàn)代 設(shè)計 模式。從產(chǎn)品的整體質(zhì)量考慮，設(shè)計人員不應(yīng)根據(jù)物理目標(biāo)設(shè)計產(chǎn)品，而應(yīng)以產(chǎn)品為用戶提供的服務(wù)或損害為主要依據(jù)。 產(chǎn)品的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 除了滿足普通產(chǎn)品的基本要求外，主要考慮結(jié)構(gòu)的易于拆卸與回收處理。 (2)拆卸評價指標(biāo)體系的建立 。 由于在產(chǎn)品設(shè)計初期，就必須考慮產(chǎn)品的回收、再利用等性能，因此成本分析時，就必須考慮污染物的替代、產(chǎn)品拆卸、重復(fù)利用成本、特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本等。這本身就可以節(jié)約資源、能源，減少原材料生產(chǎn)制造過程中的污染。它是材料過程數(shù)目n的函數(shù)。該材料選擇方法的流程圖如圖 。采用天然可再生材料，如豐富的柳條、竹類、麻類、木材等用于產(chǎn)品的外包裝。 第 3 章 機(jī)械產(chǎn)品綠色制造系統(tǒng)研究 綠色 制造技術(shù) 是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。其下簡要介紹一些 綠色制造技術(shù)。通過提高傳統(tǒng)鑄造、鍛壓工藝的精度也能減少加加工余量，實現(xiàn)毛坯精化。 3 機(jī)械 設(shè)備 綠色化 實現(xiàn)機(jī)械 設(shè)備 生命周期的綠色化，對機(jī)械 設(shè)備 實行綠色使用也是必不可少的。工作場地溫度與濕度適中 。 第 4 章 綠色制造在工藝中的應(yīng)用 1 面向綠色制造的工藝種類選擇的決策目標(biāo) 在傳統(tǒng)的制造過程中，工藝種類的選擇一般只追求以下 3 個決策目標(biāo)：時間 T(Time)、質(zhì)量 Q(Quality)和成本 C(Cost)．其中時間 T 包括兩方面的含義：一是指產(chǎn)品加工時間和開發(fā)周期；二是指生產(chǎn)率。 2 面向綠色制造的工藝種類選擇原則 根據(jù)綠色制造的資源消耗和環(huán)境屬性要求 (即綠色性要求 )，并綜合考慮產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，針對特定的加工對象，面向綠色制造的工藝種類選擇一般應(yīng)遵循如下原則： (1) 適應(yīng)性原則 所選擇的工藝種類在零件加工制造中應(yīng)是可行的．即一方面它要滿足加工對象的形狀特性、質(zhì)量要求特性、材料特性、生產(chǎn)批量等特征屬性要求；另一方面，應(yīng)與制造資源和環(huán)境檢驗標(biāo)準(zhǔn)相匹配．此外，還要優(yōu)先選擇有利于實現(xiàn)工藝種類選擇總體目標(biāo)的新工藝和新方法。為此，建立面向綠色制造工藝種類選擇的數(shù)學(xué)模型如下： 式中： X 備選工藝種類集 f 評價指標(biāo)集 ； Xi （ f i ） 第 i 個工藝種類在第 j 個評價指標(biāo)下的偏好值， i=1， 2， ...n；j=l， 2， ...， m； gk第 k 個約束函數(shù)， k=l， 2， ...， P； X 工藝種類的可行域； En， n,維歐氏空間； F 最優(yōu)工藝種類。 按照評價指標(biāo)體系的要求，輸入待加工對象的尺寸、形狀、加工要求、材料、生產(chǎn)類型等特征參數(shù)，根據(jù)零件加工實踐經(jīng)驗，得到毛坯的待選造型方法在各評價指標(biāo)下的偏好值及各種指標(biāo)下的權(quán)重如表 l 所示。如 :降低 了工件的實際承載能力而產(chǎn)生裂紋 。而實際上這種敲擊的能量是有限的， 后來人們發(fā)現(xiàn)使工件產(chǎn)生共振時，可給工件輸入最大的振動能量，從而于 19巧年在美 國產(chǎn)生了世界上第一個關(guān)于振動消除殘余應(yīng)力的專利。 振動時效與其他時效的分析比較 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 振動時效技術(shù)與其他時效相比，具有以下特點 : 大量的研究和實際應(yīng)用證明，振動時效對工件的時效效果好于燒煤、重油或煤氣 的熱時效爐，而基本與電爐的時效效果相近。 振動時效處理一個周期下來只用幾度電，與熱時效比 較起來其節(jié)能基本在 95%以 上。綠色切削加工技術(shù)是一種充分考 慮資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的加工技術(shù)，它要求在