一、传统机械加工体系与绿色制造机械加工体系概述

机械加工体系是以机床为主体构成的输入输出系统，其目的是将原材料或者半成品进行机械加工之后，改变其形状或者性能，形成产品或零部件。主要包括由机床和辅助设备组成的制造单元、制造车间或生产线等。将加工资源变成产品的加工制造过程是一个将资源增值的过程，然而在这个过程当中会出现两个非常大的问题，也就是资源消耗问题和环境影响问题。因此，绿色制造成为了现在最适用于机械加工的体系工程。机械加工系统的资源环境问题涉及面较广，从刀具的准备、原材料的生产和加工以及清洗等过程都包含其中。对于制造体系而言，绿色制造技术大体分为三类技术：污染预防技术、有害物使用减少技术、面向环境的设计技术。在这三种技术的基础上，还可以根据制造活动的不同将其分为三类，即基于产品的技术、基于生命周期的技术、基于生产过程的技术。这种技术体系为机械加工的绿色制造体系提供了一个很好的参考框架。

二、面向绿色制造的机械加工车间体系优化问题

机械加工车间在工作过程中会消耗各种资源并且造成环境污染，因此绿色制造的研究目的就是减少机械加工车间体系的环境影响问题，并提高加工过程中的资源利用率。从企业生产运行的角度来看，加工过程的优化问题是机械加工车间在生产过程中必不可少的环节。只有对加工过程进行合理调度，才能有效的保证加工质量或者控制生产成本。然而，从绿色制造的角度来看，加工过程的调度方案不同，不仅会影响企业的生产进度、效率、质量、成本等要素，也会对加工过程中的资源消耗和环境污染产生影响。例如某车间有两台卧式车床，分为1号和2号。现有A、B两批半成品需要车削外圆。由于工艺上出现原因，A批半成品在进行车削时，主轴的转速为600r/min，B批半成品在进行车削时，主轴转速为185r/min，车削时间一律为15min。将这两种加工任务分别安排在1号与2号车床上加工，有两种不同调度方案。一是将A批半成品安排在1号车床，B批半成品安排在2号车床；二是将A批半成品安排在2号车床，B批半成品安排在1号车床.由于上述两种方案在加工时间与产品质量方面几乎没有差别，因此在传统的加工方式中会任意选择一种，但是从绿色制造的角度来看，两种方案所产生的能力消耗是完全不一样的。假设在加工过程中，切削能量与附加的损耗能力不变，那么通过计算可以得出，方案一的空载总耗能是0.79KW•h，方案二是0.65KW•h，那么采用方案二进行加工时，如果成批生产，每天切削20个小时，则方案二比方案一每年可节电3360KW•h。因此，机械加工车间绿色制造体系工程的提出，就是将资源消耗和环境污染等问题集中到传统的生产调度问题当中，通过合理安排，尽可能地减少机械加工系统生产中出现的资源消耗与环境影响。

三、面向绿色制造的机械加工车间体系工程

为了在制造过程中应用优化的生产运行参数，机械产品的生产技术和车间生产的工艺技术都得到了不同程度的创新。绿色制造体系工程的方法就是围绕机械产品的生产进行设计的，尤其是SEGM方法的应用技术始终围绕车间加工的全过程进行生产技术的创新。该技术路线主要以集成创新为主，对机械产品的工艺设计、生产制造、装配测试等生产环节全部进行绿色制造工程改造，并且研发出资源消耗和环境污染监控及评价系统，在工艺、装备、物流等各方面也进行节能减排，为机械加工车间的绿色制造体系工程的实现提供了关键技术。例如，少无切削液喷雾技术和切削过程监测技术都被应用零件的CNC加工中。结合以上分析，我们来看一个案例：某大型火电阀门生产企业在实际生产当中资源利用率非常低，并且坏境排放影响较大，是亟待改善的典型机械加工车间。以J61Y-20DN40截止阀为主要分析对象，利用SEGM对其进行资源环境属性综合评价。然后根据评价将车间进行改造，首先将截止阀主要零件的毛坯由无孔锻造毛坯改成近净成形预制孔模锻毛坯。并将加工机床改为数控机床、数控镗床等高精度数控装备。然后在装配作业中的焊接工艺改进为等离子喷焊工艺，其施焊设备以等离子喷焊机床为主。该机械加工车间的绿色制造体系工程全面完成之后，实时跟踪进行监督管理，其环境污染率大大减少，并且有效利用众多资源。

绿色制造体系工程方法能使企业机械加工车间制造体系的资源得到有效利用，各类环境排放也大大降低，处理废弃物的成本降低，使企业的环境效益与经济效益得到明显提高。绿色制造体系工程适用于国有大中型机械制造企业的生产运行，在我国机械制造行业中具有较大的推广价值，十分具有社会效益与经济效益。

作者：熊邦凤单位：广东省中山市中等专业学校