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1、机械加工中部分环保方式的改进和优化机械加工中部分环保方式的改进和优化 课题论证报告 现实背景及意义： 在过去60多年的发展中，全球经济的发展速度一直是高速的，但在经济高速发展的同时却忽略了环境污染，如今地表植被骤减、水资源污染严重、全球气候变暖、臭氧层破坏、酸雨等等这些现象日渐严重。制造业企业不断消耗自然资源，不断开发新产品，淘汰旧产品，产生大量废弃物，污染环境。虽然人们已经意识到环境问题的重要性，并相继提出了环境治理的方法和措施，但传统的环境治理方法是末端治理，不能从根本上实现对环境的保护。要想彻底解决这些环境污染问题，必须从源头上进行治理，还要强化人们自觉保护环境的意识。我作为一名工科生，
2、我想把上述内容具体到我们制造业，就是要考虑产品整个生命周期对环境的影响，最大限度地利用原材料、能源，减少有害废物和固体、液体、气体的排放物，改进操作安全，减轻对环境的污染等。 研究综述: 目前在机械制造业中能源和原材料的浪费现象较为明显，满地的切屑、小零件与油污；环境保护意识淡薄，由于观念、资金或技术等方面的原因，一些中小企业对环境的污染还比较严重；产品的回收利用率低，此外在制造行业中还存在一些现象，比如旧机床的改造与更新，随着制造技术的飞速发展机床的更新速度也在加速，带来许多机床的老旧与闲置，造成资源浪费；材料与能源的浪费。长期以来我们沿袭的生产模式是：生产、流通、消费、废弃的开式循环模式。
3、等等这一系列的环境问题不仅使得制造的处境越来越严峻，也使得人类生存与环境越来越矛盾，但人类不可能再回到原始社会状态，人类的文明将继续发展下去，那么就要在生产制造中实行绿色化。 要完成的内容： 要在毛坯制造，材料选择，原料冶炼、设计、生产、包装、使用后的维修和报废等整个过程中充分且全面地考虑环境和资源的因素。尽量做到对环境污染最小，资源的消耗量也最小。以此来做到企业效益最大化的同时，也环境的影响最小。 研究思路和方法： 我是机械专业的，现在的研究方向和板料的数控渐进成型有关。下面我根据我对本专业的了解浅谈一下在我所接触到的机械加工过程中的一些改进和想法。当然我的想法可能会很大的欠缺。 1.利用数
4、控渐进成型技术加工板材时，需要先用代木做出与板件型状相同的支撑，其作用是机床在挤压板材时，用于固定板材且给板材支撑力等。因而每加工一个板件就要做一个支撑，这样十分的耗费材料，有没有一些方法使得材料可以重复循环使用或者采用其他材料或工具呢？ 我的方法是通过3D打印的方式打印出板件的模型，再通过模具设计设计出一个加持该板件的模具，并且在模具的型腔中装填细沙、铁砂或钢珠等材料，使得3D打印出来的模型可以承受加工时得挤压力，而不至于发生破裂，此外要结构中设计出孔洞，以便可以装填或取出型腔中的沙子等。这样当加工不同零件时就可以通过仅仅更换3D打印板件模型的方法来加工不同的零件，而沙子等材料可以重复利用，
5、从而减少加工材料的耗费，节省了加工成本。 另外还可以通过要求试验人员在加工选材时，要做到所选取的材料尺寸合适，在满足试验要求的同时又能做到耗材最少。加工掉的碎屑也可以收集起来，进行重新铸造利用。 2. 传统的生产工艺最终多应用切削加工方法来制造有精确的尺寸和形状要求的零件，生产过程中坯料质量的30以上变成切屑。这不仅浪费大量的材料和能源，而且占用大量的机床和人力。 解决的方法是多采用精确成形工艺，工件不需要或只需要少量切削加工即可成为机械零件，可大大节约材料、设备和人力。这种精确的加工工艺包括精密锻造、冲压、精密铸造、粉末冶金、工程塑料的压塑和注塑，还包括型材、板材的焊接成形等。在进几十年中人
6、们开始探索各种减少切削或不切削的精密成形新方法和新材料，以减少工时和材料耗费。例如，采用挤压、冷镦、搓丝等工艺生产螺栓、螺母和机械配件，使材料利用率大大提高，有时可完全不需要切削；因此相比于减材加工的耗材量明显减少。另外采用金属模压力铸造制造铝合金件，与普通铸造相比,制件质量提高,且可基本不用切削加工；采用粉末冶金方法可制造高强度、高密度的机械零件，如精密齿轮等。也可以多采用压塑和注塑的方式代替金属材料，因为工程塑料的压塑和注塑件强度高、成形容易，基本上没有加工余量。其他传统的铸造、锻压工艺也都能提高精度、减少加工余量，实现毛坯精化。焊接结构的应用，改变了过去整体铸造、整体锻造的传统结构，使构
7、件重量大大减轻。等等都可以减少加工材料的使用量。 3. 在传统的切削生产中一般需要使用切削液，在加工特殊材料时需要特制的切削液。切削液在切削过程中起着冷却、润滑和提高工件表面质量的作用，但同时会造成资源浪费、环境污染和危害工人安全的问题。随着新型材料和切削速度的提高对切削液的需求量也越来越大，同时一些特制的切削液对环境造成很大污染。 为了解决这一问题，可以多采用干式切削技术。干式加工顾名思义就是加工过程中不采用任何冷却液的加工方式。干式加工简化了工艺、减少成本并消除了切削液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。干式切削主要包括两种：一种是不使用任何切削液的纯干式切削；另一种是以气体射流为切削
8、液的干式切削。要实现真正意义上的干切削加工，需要解决刀具材料、刀具涂层、刀具几何参数、加工机床、加工工艺等方面的内容，涉及到制造、材料技术与电子、信息、管理等学科的交叉和融合问题。 干切削技术存在许多优点，但也有相应的缺点。由于没有切削液冷却刀具的磨损会加剧造成刀具寿命的降低。无法进行良好的热交换，不能切削钛合金等难加工材料。在使用气体冷却液时会使加工系统复杂化，对机床设计、成本提出更多要求，切削精度也会受到影响。另外在干切过程中可能会存在粉尘污染，危害操作者的身体健康。因此这一技术还有待进一步发展完善。 4.目前许多产品不仅利用率不高，而且达到使用年限后废弃不用。这样不仅占用厂房土地，还对污
9、染环境资源，因此能否在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下, 系统考虑产品开发制造及其活动对环境的影响, 使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小, 资源利用率最高呢？ 解决这一问题的方法之一是产品的回收再利用问题。而这也是最难解决的问题。单靠产品制造商来解决产品回收利用是不现实的，而且回收成本高。最有效的解决办法是依靠行业或者*的力量来建立专门的产品回收公司。对该公司*应给予政策和资金支持，产品制造商业需提供必要的产品处理费用。依靠专门的回收公司可以对废旧产品进行有效回收并实现资源的综合利用。 或者在设计产品时采用模块化设计。模块化设计可将产品中对环境或对人体有害的部分、使用寿命相近的部分等
10、集成在同一模块中，便于拆卸回收和维护更换等，同时，由于产品由相对独立的模块组成，团此，便于维修，必要时可更换模块，而不致影响生产。此外模块化设计对于多品种小批量生产也是较为经济的。 创新点及主要观点： 首先采取与3D打印或相关专业的知识结合的方式，设计出可以循环使用的设备和工具，以此减少了原料的耗费。其次发展研究出与传统加工工艺不同的加工方法，采取干切削的方式，减少切削液对环境的影响。最后优化了产品回收的方式，采取依靠行业或者*的力量来建立回收公司，而不是仅仅依靠企业的回收，最大限度的实现了资源的综合利用。 预期效果： 随着科学技术飞速发展，社会经济也得到极大发展。人们的物质生活虽然得到极大丰富，但是相应的也造成了资源和能源的大量浪费。各种环境问题也引起了人们对现有生产方式的深刻反思。如果社会经济要保持良好的发展趋势，必须探索一条可持续发展的发展道路。 制造业是社会的主要生产力、物质资料生产者和能源消费者。在可持续发展的背景下，制造业不得不选择环境友好型的发展模式。这就要在生产制造的每个环节中都要节省成本、减少环境污染。实行绿色化的制造减少制造过程中的对环境的影响，短期内可能不会给企业带来效益，相反可能会导致生产成本的上升。虽然制造业以追求利益最大化为核心目标，但是考虑到人与自然的和谐及人类的共同体命运。制造业需要承担相应的社会责任。
