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摘要：机械制造业作为制造业中不可避免的一环，囊括着各式各样的机械种类。它作为我国当前的支柱产业之一，能让我国经济发展水平得到飞快提高，也能大大提高大家的日常生活水平，让整个社会的文化生活丰富多彩。但它的劣势是明显的。在机械加工的过程之中，会产生一些高污染以及高消耗的情况，试着开发一个全新的绿色加工技术。特别是机械制造业作本身就会消耗大量的能源，我们更应当重视能源的合理使用，通过系统的优化，从而使能耗降低，寻找可持续发展的方案。
关键词：机械加工制造；能耗优化；方法
1机械加工制造过程的能耗优化研究现状
1）工艺规划一般分为资源分析阶段和技术分析阶段两个阶段。资源分析阶段是在机械零件技术分析和相关工艺目标的基础上，联系企业的机械制造环境，进行技术和资源的匹配。技术分析阶段则不考虑制造资源，只会涉及到技术上的可行性，找出满足设计要求的全部可行加工方法，并且对其加工特征和加工方法之间的联结关系进行分析。2）从工艺规划的角度思考，虽然在机械加工环节选用节能的机床，优化加工工艺参数能相对节约机械加工过程中的能源消耗，但因为机械加工制造过程中所产生的能源消耗不只是加工工艺的消耗，还有机床待机时所产生的能源消耗，所以在机械加工环节选用节能机床只能有效减少机械加工过程中的能源消耗。与依靠升级硬件相对比，从操作和成本的角度，对生产组织管理的资源节约优化更具可行性，目前研究也主要围绕生产组织管理中的生产调度展开。
2优化的必要性
节约资源、实现经济发展与自然的和谐相处到底是为什么成为这几年国家发展的目标，我们可以从三个角度进行剖析。首先，资源的可避免浪费。在提升企业做工成本的同时没能达成资源的节约利用目标。对机械加工制作过程进行优化是为了让技术朝着一体化方向发展，让它逐渐体现出可“循环”经济发展趋势，从而促进资源的合理应用。优化这个过程意味着推动我国机械加工朝精密集约化方向发展，在提高资源利用率的同时促进能源的高效利用。更好的发挥资源的实际价值。第二，与传统的过程进行对比，经过改善的加工过程趋于合理，采用绿色加工技术带来的好处不可估计，只要合理处理，就有理由降低机械在进行加工制造过程中可能出现的各种污染。最后，改善机械加工制造的过程能给我们带来高利益。从以往的制造经验中看，不难发现明明可以反复利用的很多资源没能得到相应的保护，没有经过优化的机械技工制造过程会造成巨大的资源消耗，资源利用率低，完全无法发挥资源的真正作用，在增加人工费的同时增加能源消耗，可以说是得不偿失。正因为这样，对机械加工制造的过程进行优化是增长经济和生产效益的有效途径。
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3根据可能存在的能耗问题提出相应建议
3.1典型机械产品零件及其可选方案
某企业具有良好的数字化、信息化基础，且实施过数控增效等一系列数字化工程项目，车间内部已经有较多的数控机床来提高机械加工工序的数控化率，可以协同各部门完成多品种、小批量的生产，进行数据信息的采集和存储。现有3个A型零件、2个B型零件、2个C型零件属于同一加工批次的不同零件。
对这3类零件进行非线性工艺优化设计时，先结合毛坯和设计信息分析出设计特征和约束，建立初始AOS树，接着根据工艺特征的精度和要求，采用特征映射技术获取适合各工艺特征的加工方法，建立工艺特征的AOS树，最后将这2种AOS树整合起来，便获得零件的非线性工艺规划AOS树。
通过AOS树中的节点遍历，可以找到相应的工艺活动以及约束关系，再将工艺特征相似的工艺活动归为同一步工艺，例如，同一机床设备、同一工件夹装状态下刀具跟切削余量相同的工艺活动。为了减少误差，一次夹装就可以完成多道工序，将不同的工艺特征可归到同一工序进行加工，进而得到零件的工艺路线和加工内容。然后根据得到的内容进行机床、刀具、切削液等的编制，确定好合理的加工路径进行加工。除了数控机床上的机械加工时间由数控程序决定，普通机床的加工不仅要考虑到工件的质量、夹具的选择等，还要考虑到工人的熟练水平和休息停机时间。
3.2合理使用工装
在机械加工制造的过程中，加工方式多种多样。在对一些细节加工较难操作的零件制造过程中，会采用制作工装的方式帮助进行加工生产，从而提升加工制造工作的效率。针对这一情况，工装的使用必须合理。首先，确保工装数量合理。在机床的加工制造过程中，一些工厂会采购大量的工装让操作人员进行使用，帮助进行机械加工，但是这就会造成工装数量和操作人员数量的不匹配，引起浪费。所以要确保工装数量的合理。其次，对工装进行新工艺路线的研发设计。在未来的发展中，机械加工必然会越来越复杂，这时进行新工艺工装的设计就显得尤为重要。新工装的开发是在原有工装工艺上进行相应的优化改善，从而提升作业效率，进一步减少能耗。
3.3对工艺路线进行合理的调整
在工人进行机械加工制造的过程中，都是依照企业制定的作业标准进行操作，其中工艺路线和规范标准都是固定的，但是这些工艺路线都是较为传统的标准，没有进行相应的创新和改良，不能充分满足现今社会对机械加工的需求。针对现阶段机械加工制造的发展而言，越来越多的机械加工技术和设备进入人们的视野，想要实现机械加工制造业的持续发展，必须要对传统的工艺路线进行合理的调整。首先，可以在制造生产的过程中，尽可能地使用新式技术和工艺，帮助进行加工制造；其次，采用最新的数控机床等设备，提升硬件基础水平；最后在实际的加工制造过程中，使用的工艺路线尽可能简单便捷。在机械加工制造中实现上述几点操作，能够在很大程度上减少能耗，节约资源，提升作业效率。
3.4使用批量流水进行加工生产
有的企业在进行批量生产时，选择小微企业代为生产，这种方式会使得单次生产出来的量少，并且出现规格不一的情况。为了避免出现这种情况，我们应当使用流水线式的加工，从而获取最大收益。因此，企业在组织正式生产前，可以先对零件的适用性进行研究，对它们的结构进行分析，再在零散的生产模式和批量投放式生产模式中进行选择。这样可以节约大量的人力，并减少实际损耗，从而带来更多效能。
3.5其他
根据以往的机械加工与制造流程，我们对机械加工与制造过程中运用的设备进行创新，可以更加便利机械加工与制造的过程。例如，机械生产企业往往会对机床的数量和质量提出了较高要求，在正式的生产过程中，机械加工与制造企业会根据企业对成品的要求以及原材料的数量和种类对机床进行挑选，为它们匹配上合适的机床，防止资源浪费和过剩的情况出现，也因此，机械加工与制造部门逐级增强了对机床使用环节的重视。要求工作人员在掌握正确的机床使用方法的同时，总结出一个和自身生产与经营使用相匹配的流程，尽量确保能源充分进入制造的整个流程。
结论
为了使制造业能够在全球变暖的环境下保持可持续发展，本文主要围绕了工艺规划与生产调度集成环境下的机械加工制造过程中的能源消耗进行研究分析，以及对机械设备的能源消耗的优化作出建议，应引进西方先进技术，加强科研能力，延长机械设备的使用寿命，根据企业情况对机械设备进行定期的检修。为减少能源消耗，应该开发新型轻巧型机械设备，可以有效提高效率，而对现有机械设备，则更换部分零件，以取得更大使用价值。
参考文献：
[1]周秉伟.机械加工制造过程能耗优化方法研究[J].工程建设与设计，2018（20）：169-170.
[2]魏香林.机械加工制造过程能量传输模型分析与能耗优化研究[J].机械设计与制造工程，2018，47（10）：81-85.
[3]潘媛.基于IMPACT2002+的机械加工过程绿色评价与优化模型研究[D].武汉：武汉科技大学，2018.
论文作者:张贤刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/8
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