节约资源型机械制造工艺技术初探

Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１，２０１９

节约资源型机械制造工艺技术初探

邓　钊

（柳州职业技术学院，广西柳州５４５００６）

摘　要：随着我国社会经济的快速发展，机械制造业已经逐渐成为经济发展的重中之重。在当前推行可持续发展的前提下，应当适当改变机械制造业的整体发展趋势。尝试基于节约资源角度，探讨在此形势下机械制造工艺技术的发展。关键词：节约资源；机械制造；技术

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０１．０４４

󰀢　节约资源型机械制造工艺技术与传统技术的区别

尽管通过传统的机械制造技术也能够确保机械制造目标得以实现，但是需要认识到的是，这种模式下的生产过程会产生大量对人体以及环境有危害的废弃物。由于以往缺乏相关的环保意识，所以随意排放生产污染物，对人们的正常生活产生严重影响，而且落后的制造技术水平对于自然资源的浪费比例较大，其对于非可再生资源的浪费很大程度上提高了人类健康与自然环境的压力。节约能源型机械制造工艺技术其目的是为了从整个产品生命周期上解决传统制造工艺所存在的环境与资源问题。节约资源型机械制造工业技术是将整个制造过程作为一个封闭的整体，即便是制造过程中出现污染物，也可以在系统内部得以解决。节约资源制造技术将清洁生产技术应用到整个生产过程中学，并且对生产产生的废弃物进行优化，最大程度的解决，或使得其重新循环利用，进而达到优化自然资源的使用效率、节约资源的目的。

所以相对于传统制造技术而言，节约资源型机械制造工艺技术与其最大区别就是对于资源的高利用率以及对于生态环境的保护。节约资源型机械制造工艺从全生产周期角度寻找最为合适的生产方式，在确保不对机械制造质量以及效率产生影响的前提下，注重对资源的节约和保护，注重低能源消耗，注重社会的可持续发展。

󰀣　节约资源型机械设备制造工艺技术的具体应用２．１　干式加工技术的应用

干式加工技术主要分为干切削和干磨削两种类型。此类技术在磨削、铣削以及车削等生产步骤中应用较为广泛。传统的生产过程中需要增加切削液，以达到清洗、排屑、润滑与冷却的效果，但是冷却液本身会污染环境，还会使机械产品的制造成本显著上升，同时在一定程度上伤害工人的身心健康。针对切削液所存在的诸多问题，干式加工技术能够有效予以避免，干式加工技术本身不需要切削液，其可以对环境形成很好的保护，同时降低相关的生产成本。２．１．１　干切削

干式齿轮加工、干切削、干式螺纹加工、干车削以及干铣削都属于干切削加工范围之内。干车削的应用较为广泛。以丝杆加工为例，先通过软的工件加工出螺纹，然后对有螺纹的工件进行淬硬处理，最后再精磨已经被淬硬处理的工件。这些机械加工步骤不仅会消耗大量的能源与资源，而且还会提高生产成本。而如果借助旋风铣削的方式，就能够使机械加工的效率

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显著提升，大大缩短加工时间，而且提高了金属的切除率。２．１．２　干式磨削

传统磨削过程中会产生部分油气和烟雾，这不仅会对环境产生污染，也会提高产品的生产成本。而采取干式磨削技术进行机械加工，通过将极低温度的冷却空气直接吹送到磨削部位，就能够有效降低加工工件温度，避免因为加工高温而导致工件发生形变，同时由于其降低了工件温度，较低的温度也避免了烟雾和油气的出现。２．２　准干式加工技术的应用

当前企业对于干式机械制造加工工艺的应用尚不够普及，主要是因为干式加工在加工机床的构造、打磨刀具的材料以及相关加工技术方面的要求都较高，大部分企业尚未能够满足这些条件。针对此情况，为了能够降低资源消耗、促进环境保护，所以采取干湿结合的准干式加工技术，如此能够显著降低切削液的用量，而且满足相关加工要求，相对于湿式切削技术而言，准干式切削技术消耗切削液的量远少于湿式切削，甚至少于５０ｍＬ／ｈ。常用的准干式加工技术大致分为风冷却切削技术和“气束”喷雾冷却切削技术。２．２．１　风冷却切削技术

在基本保留当前加工技术条件的前提下，可以采取风冷却切削技术来同时解决润滑与冷却的问题。具体把空气除湿之后，由冷却器将其冷却到零下３０℃以上，然后向加工部位喷洒适量的植物油，并对切削部位进行冷风降温。之所以使用植物油，主要是为了确保防锈与润滑的同时还不会对环境产生危害。２．２．２　“气束”喷雾冷却切削技术

该技术在机械制造行业的应用较为广泛，其主要是借助空气压缩机把空气压缩到０．３～１ＭＰａ，并且雾化处理少量切削液，均匀混合后喷向切削部分，由于切削部位的温度较高，所以其会快速汽化切削液，会显著降低切削部位热量，避免因为高温导致切削件变形情况。在此切削技术下，需要控制切削液在５０～１２５ｍｌ／ｈ之间，并且还需要尽量保证机床处于最佳的工作状态，确保切削、刀具以及工件之间的干燥，并且要做相关物品的回收再利用工作，以尽量降低其对于资源的浪费和对环境的污染。

２．３　降低加工余量

如果机械制造工艺存在较大的加工余量，导致零件毛坯较为粗糙，降低生产效率，提高原材料的消耗。所以可以在有条

（下转第１１０页）

技术应用

械设备疲劳寿命的分析准确率进一步提高；第四步是技术人员需要按照一定的累计损伤理论，对港口机械的疲劳寿命进行估算，这样可以在较短的时间内大概了解结构的剩余寿命；第五步是将实验验证性疲劳落实到我国的港口管理处，我国港口数量极多，这使得港口的工作量是极大的，工作人员要对设备进行疲劳分析的时候，大部分机械设备都处于工作的状态，这使得工作的开展存在问题。故工作人员在对设备进行寿命估算的时候，要运用安全稳定的巡检方式对设备的疲劳危险点进行监督，这样可以保障机械结构的稳定性。名义应力法的使用是十分简单的，现场操作符合设备的运作规律，这使得该种方式的使用是极为广泛的。工作人员使用该种方式的时候需要注意这种方式使用的局限性，如果结构材料内部存在缺陷，则不能使用这种方式。从实际中可以发现，因为港口装卸作业的强度大等原因，结构材料在使用之前已经存在缺陷和裂纹，这使得机械设备工作的时候会受到极大的影响。同时，很多企业对于港口机械设备疲劳分析的记录不全面，这使得通过名义应力法来对机械结构疲劳寿命分析的准确性无法得到保障。２．２　损伤容限法

损伤容限法是将无损检测和疲劳裂纹扩展速率作为计算方法，将中心点设为初始缺陷的剩余寿命。有一种学说为断裂力学说，它认为材料本身就是存在缺陷的，但是材料存在的裂纹不代表材料的质量，只有当裂纹达到临界状态之后才会对结构造成破坏。损伤容限法的使用首先要求结构本身就存在缺陷，其次再对裂纹的拓展寿命进行评估。通过这种方式对机械设备的寿命进行评估在飞机等结构上获得了较大的进步，在港口结构上也可以进行研究。在港口机械结构疲劳寿命的评估中，还没有成熟的检测和分析系统投入其中使用。要使用这种方式来对港口机械结构疲劳寿命进行计算，需要有初始裂纹的尺寸、临界裂纹尺寸这两个数据，可以得到疲劳裂纹拓展寿命的估算。初始裂纹尺寸可以通过无损探伤方法测定出检测点的最大缺陷尺寸，在这个过程中可以使用超声波进行探伤。临界裂纹尺寸的确定需要遵守相关的原则，结构净截面应力要小于或等于强度极限，这样确定较小的裂纹尺寸就是临界裂纹的尺寸。

（上接第１０８页）

件的地区开展专业化的毛坯制造，以适当提升毛坯精度。同时还需要合理采取高速切削等先进的制造技术，尽量减少工件变形程度、缩短工件加工时间、降低切削力，提升切削速度，从而保障加工质量，也减少了不合格件的出现几率，间接提高资源利用效率。

２．４　应用低温切削加工技术

针对淬硬钢、高锰钢以及钛合金等加工难度较大的材料，可以选择使用低温切削工艺。但是低温切削工艺需要配备低温冷风装置，包括主机沸点公质做冷媒的间接冷却装置、氮气流发生装置等，这些设备整体成本较高，所以在很长时间都无法得到普及，但是由于其自身在能源、资源以及环保方面的优势，所以近年来，通过对其不断深入研究，低温冷风切削技术已经逐渐成熟，相关成本也大大下降，被广泛应用到各种机械制

造加工行业。

ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ

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󰀥　基于缺陷探伤为基础的结构疲劳寿命分析系统

下面对基于缺陷探伤为基础的结构疲劳寿命分析系统进行思考分析，旨在更好提高结构疲劳寿命评估的准确性。

分析系统的组成主要有四个部分。第一部分是声发射检测设备，它主要用于动态监测、检测材料的开裂和裂纹的扩展，可以对缺陷进行准确的定位。第二部分是超声波探伤设备，它主要用于对内部结构缺陷的检测、定位、评估以及诊断，结构内部缺陷主要有焊缝、裂纹、夹杂以及气孔等。第三部分是应力应变测量设备，它主要对金属结构应力应变进行动态监测和测量。第四部分是疲劳寿命分析和评估软件，它主要是将断裂力学作为理论基础来对港口机械结构疲劳寿命进行分析的方法，它对于港口结构疲劳寿命的估算和安全可靠性的分析是比较复杂的，先通过主程序，再进行确定性分析和概率分析，这两个步骤都是通过表面缺陷和埋藏缺陷来进行分析的，其中表面缺陷主要是对表面缺陷静载下确定性分析和表面缺陷疲劳载荷确定性分析，埋藏缺陷是埋藏缺陷静载下确定性分析和埋藏缺陷疲劳载荷确定性分析，而概率分析与确定性分析十分相似。以港口机械结构疲劳寿命预测的系统和有限元计算来确定疲劳破坏关键位置，通过结构缺陷探伤确定初始裂纹，然后通过动应力检测确定应力谱，这样可以对机械结构疲劳寿命有较准确的评估，最后可以确定合理的安全检验周期。一般来说，检／２，通过定期的验周期会小于或者等于机械结构剩余寿命的１检查、保养等措施可以保障港口装卸设备的安全运行。󰀤　结语

本文对结构疲劳寿命分析的基本方法、起重机结构疲劳寿命分析、基于缺陷探伤为基础的结构疲劳寿命分析系统这三个部分进行思考分析，希望对相关技术人员进行港口机械结构疲劳寿命预测有帮助。参考文献：

［１］　薛振宇．港口机械设备的润滑管理中的不足及应对措施

［Ｊ］．山东工业技术，２０１７（９）．

［２］　尹冰，吴乐尧，李翠英，等．港口机械结构疲劳寿命计算方

Ｊ］．港口科技，２０１５（７）：３３－３５．法［

󰀥　结语

随着社会经济水平的不断提升，机械制造行业也在逐渐改革相关技术，并且根据实际情况，需求不断的提升在能源、资源和环境方面的控制水平，以促进人力资源文化的可持续发展，提高对于机械制造相关资源的利用效率，提高对于节约资源型机械制造理念的认识，促进我国和谐、稳定、可持续发展。参考文献：

［１］　王滨．机械制造工艺与机械设备加工技术分析及研究

［Ｊ］．世界有色金属，２０１７（１２）．

［２］　韩宁．机械制造工艺与机械设备加工工艺要点［Ｊ］．信息

记录材料，２０１７（１１）．

［３］　王聪．先进制造技术与机械制造工艺分析［Ｊ］．黑龙江科

２０１７（５）．学，

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