机械绿色加工技术

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1、作业,第4章 1，2，3 第5章 1，3，5，9 第6章 1，2,第八章 绿色加工技术,8.1 概述 8.2 绿色加工的基本理论 8.3 绿色加工的评价体系 8.4 绿色加工的应用技术,8.1 概述 8.1.1 绿色加工的定义及其分类,1. 绿色加工的定义,什么是绿色加工绿色加工是指在不牺牲产品的质量、成本、可靠性、功能和能量利用率的前提下，充分利用资源，尽量减轻加工过程对环境产生有害影响的加工过程，其内涵是指在加工过程中实现优质、低耗、高效及清洁化。 为何需要绿色加工环境污染、人身健康、能源危机可持续发展的观点,2. 绿色加工的分类,根据绿色加工的追求目标：节约资源的加工技术节约能源的加工技

2、术环保型加工技术 根据采用的加工介质不同：自然绿色加工辅助绿色加工,8.1.2 绿色加工的主要内容,节省资源的加工方法（物质流方面） 节省能源的加工方法（能量流方面） 少、无污染加工方法（环保的角度） 在实际加工中通过改进加工工艺、工具、环境来实现,8.1.3 绿色加工的发展 1. 简史,1991 日本 “绿色行业计划” 1996 SME Green Manufacturing 1998 SME 绿色制造的发展趋势 绿色切削技术：干切削、少切削液的切削等绿色长成技术：激光快速成形等 2003 德国 20采用干切技术处于国际领先地位,8.1.3 绿色加工的发展 1. 简史,国内高校对绿色加工技术

3、绿色制造的研究探索： 清华大学，绿色工程技术列为优先发展 上海交通大学，汽车可回收性绿色设计技术 合肥工业大学，机械产品可回收设计理论和技术 重庆大学，国家自然科学基金和863CIMS的关于绿色制造的项目 我国“十五” 期间进行的主要研究内容 绿色产品设计评价系统模型的建立 绿色产品清洁生产技术 产品可拆卸、可回收技术 机电产品噪声控制技术 面向环境、面向能源、面向材料的绿色制造技术,2. 绿色加工的发展趋势,最优化：最小的资源消耗和无环境污染 集成化：考虑到各种因素的集成系统 并行化：并行的加工过程 柔性化：多样化需求和外界环境变化做出动态响应,9.2 绿色加工的基本理论 9.2.1 绿色加

4、工的基本特征,技术先进性 （实施前提） 加工绿色性 （最显著特征） 加工经济性 （必不可少的条件） 最终特征：实现加工整体最优化,8.2.2 绿色加工的基本程序,预审 加工过程评审 绿色加工方案优选 方案实施 持续绿色加工 核心部分加工过程评审绿色加工方案优选,1. 绿色加工过程评审,对加工过程的现状及物流、能流等进行调查了解、诊断认识的过程。 针对系统中存在的差距，对可能的节能、降耗、减污部位进行分析，寻找并确定可削减废物、提高能效、提高效率、降低成本等潜在因素。,2. 绿色加工方案的优选,绿色加工方案的优选是按照绿色加工评价方法，对方案的基本特征进行评估,8.2.3 评价指标体系,8.3

5、绿色加工应用技术 8.3.1 无冷却液机械加工,切削液的作用 吸收和带走大量切削热，使传入刀具和工件的切削热非常少； 在刀具与工件以及刀具与切屑接触界面上形成润滑膜，既减少摩擦又抑制切屑粘连到刀具上； 把切屑迅速冲走； 防锈。,干切技术 (1) 干切削加工刀具和机床,干切削技术是为适应全球日益高涨的环保要求和可持续发展战略而发展起来的一项绿色切削加工技术。1995年 正式确立干切削的科学意义1997年 德国F.Klocke教授 “干切削”的主题报告1999年 B.P.Erdel博士 美国干切削发展的主题报告干切削技术已经在各国工业界和学术界引起广泛的关注。目前包括欧洲、美国和日本等发达国家，非

6、常重视干切削的研究。德国处于领先地位。, 干式切削刀具,对刀具的要求： 刀具材料应具有良好的耐热性和耐磨性; 切屑与刀具之间的摩擦系数应尽可能小; 刀具的槽型应保证排屑流畅、易于散热; 刀具应具有较高的强度和抗冲击韧性。 改进刀具的措施： 采用新型的刀具材料 采用涂层技术 刀具几何形状设计, 干式切削机床,依靠重力排屑 加装真空吸尘装置和对关键部位进行密封防尘 热对称结构并采用低膨胀材料 热平衡和热补偿等措施,(2) 干切削加工的工艺技术,干切削时切削区的温度明显高于湿切削，所以下干切削加工比湿切削加工时的切削用量要小。 在高速切削条件下，95%的切削热将被切屑带走，切削力也可降低30%，所以

7、高速切削也是干和准干切削的发展方向之一。,(3) 在特殊气氛中进行干切削,在氮气氛围中进行干切削（吹氮加工） 干式静电冷却技术 冷风干切削,2. 干磨,选择导热性好或能承受较高磨削温度的砂轮 减少同时参加磨削的磨粒数量，以降低磨削热的产生 减少砂轮圆周速度vs与工件圆周速度vw间的比值(q=vs/vw) ，这样可使磨削热源快速地在工件表面移动，热量不容易进入工件内部 提高砂轮的圆周速度，以减少砂轮与工件的接触时间 用新型冷却方式，如采用强冷风磨削。,8.3.2 微量冷却机械加工,MQL (Minimum Quantity Lubricant)将极微量的切削油与具有一定压力的压缩空气混合并油雾化

8、，然后一起喷向切削区，对刀具与切屑和刀具与工件的接触界面进行润滑，以减少摩擦和防止切屑粘到刀具上，同时也冷却了切削区并有利于排屑，从而显著地改善切削加工条件。,8.3.3 高压水射流切割,因为是冷切割，对材料无热损伤，也无热变形 具有很强的切割力 点能源切割，切割反力很小，只有十几公斤，便于全方位自由切割形状复杂的工件，便于自动控制，实现柔性加工。 切口质量好且窄。 清洁安全切割，劳动条件好。 生产效率高，。 可在水中或几百米深的水下切割。,8.3.4 其他绿色加工,少无切屑加工技术首先是在传统的毛坯制造工艺（铸造、锻压）的基础上，通过采用新技术和方法而发展起来的精密成形加工技术。精密铸造精密锻造粉末冶金。快速原型制造：综合利用新材料技术、激光技术、CAD技术、数控技术而形成的少无切削加工的高新技术。,少无切屑加工特点,成形精度高。 通过对成形过程进行控制，可获得良好的零件整体性能。 产生的废弃物少，对环境影响小。,