机械加工工艺的节能降耗问题研究
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作者: 张巧倩 王大宇 宋利锋 周福伟
摘要：在机械加工工艺过程中，通过对设备的合理选用、改进和调整工序、合理地选用和设计工装及科学地组织批量生产，可以获得节能降耗的明显效果。
关键词：节能 机械加工艺
一、机械加工工艺节能问题分析
长期以来，在机械加工领域存在着一个被人们忽视的问题，就是机械加工艺过程中的节能降耗问题。这是因为机械加工设备的能耗往往远远低于热工设备和大型冷作设备的能耗，同时也由于在人们的传统观念中，机加设备是标准化系列化的产品（设备），其运行能耗近乎接近“常数”，而且机加工艺虽然不能说有标准的模式，起码说是比较成熟的，没有太深奥的文章可做。
在机加工艺的编制过程中，人们往往只从得到满意的产品质量出发，注重产品的加工性和工艺性，而忽视了本产品加工过程中的能耗问题。特别是在非批量产品的机械加工工厂中，这种问题尢为突出。这类工厂的工艺编制中首先要考虑的是工艺的合理性、可行性，在此前提下考虑生产中各工种间的能力平衡，相应也就对不同的设备进行工序间能力平衡，从而放弃最佳工艺方案。而且在工艺实施过程中，生产管理人员经常擅自调整加工设备，临时平衡设备负荷，这一系列的“平衡” 、“调整” 过程中，很少有把节能降耗作为主要因素考虑的，无形之中难免造成很大的能源上的浪费。
二、生产中经常遇到的明显影响能源消耗的情况
（一）选用不同的设备能耗不同
同一种工件、同一工序选用不同的设备可得到同样满意的质量结果，但他们的能耗可能却十分悬殊。如：某厂有一种碎渣机内护板，铸铁件，背面沿外缘有一圈 30mm宽、5mm 高的凸缘要求加工。过去的老工艺始终是排在72425 龙门刨上刨平，每块工时 4 小时。但是如果把这个工件排在 X53T 立铣上加工，工时最多只需 30 分钟。计算一下单件耗电量，均以额定功率代替实际功率计算，龙门刨的功率为 52.45kW，4 小时耗电 209. 8kWh；立铣的功率是13.38kW，30 分钟耗电6.69kWh。加工一件产品龙门刨的耗电量是立铣的 31 倍。改换设备可提高效率，大大降低耗电量，这是一个典型的例子。从这个例子可以看出，编制工艺选择设备时考虑能耗是十分必要的。
（二）同类设备，型号不同能耗不同
在一般的工厂中，往往同类设备都有不同型号的几台，如立铣 X53T、6H12 等。有些稍小的工件在两种设备上都能加工，因此在实际生产中，为了平衡设备负荷或在抢任务等情况下，或是把小工件排在大设备上，或是大小设备同时使用，这样无形中造成很大浪费。拿上述两台设备比较，X53T 功率是 13.8kW，6H12 功率是 8.8kW，使和两利设备能耗比是 8：5，因此在选择设备时，能使用小设备的，绝不可使用大设备，以避免造成不必要的浪费。
三、降低能耗的具体措施
（一）适当使用工装可大大降低加工能耗
在生产过程中常有这样的产品，既可使用通常的方法加工，又可使用工装进行加工。有时工艺人员忽视了这个问题，随之带来了能源浪费。例如：有一种管板，管板中钻 7 个直径为 42.5mm 的孔，孔中刮两道 3. 5mm×0. 8mm的环形槽。最初的工艺编制是：①划孔线；②钻直径为 42. 5孔，设备Rh75钻床；③镗3.5×0. 8 槽，设备 T68 镗床，镗床单件工时10 小时。镗床属精大稀设备，成本高，设备功率是 9. 7kW，10 小时耗电 97kWh。后来，我们考虑到这个因素，征得设计部门同意，将两道槽的尺寸标注调换方向，然后采用专用工装刮槽器，直接在Rh75钻床加工 3.5×0.8槽，加工完成工时仅用 40 分钟。Rh75 钻床功率13.8Kw,功率虽然大于镗床，但加工单件耗电仅为 9.3kWh。使用工装单件耗电仅为不使用工装的 1/10。
（二）适当调整工序间顺序可降低能耗
工艺安排往往有一种传统性或按惯例办事，有时要严格遵守某一工艺标准不可逾越。但如果打破常规，对工序进行适当调整，可能得意想不到的节能效果。如：有一种阀门用螺钉，因直径较小，工艺安排先在小六角车成，然后再转 6H12 立铣加工六方，立铣单件工时3 分钟，每根料出 10 件，共30 分钟。在生产中，操作者提出革新，先将圆钢铣成六方，然后车成。这样不仅小六角车床加工方便，还可节省一道去毛工序，而且铣一根条料仅用工时10分钟，少用工时 20 分钟，节 2/3。每根条料可节省电能 5.9kWh。
（三）合理增加工序亦可降低能耗
增加工序给人们感觉应该是增加能耗，但如工序增加合理却可能大大提高生产效率，从而降低能耗。如有一种三通，来料是锻造长方形毛坏，工艺安排 CA6410 车床一次车成。如果增加一道铣床工序把毛坏铣成凸字形，然后再车成三通，这样 6H12 铣床增加工时 5 分种，但车床CA6140 却减少工时 15 分钟。CA6140 功率是 7.84kW，6H12功率是 8. 8kW，加工单件节省电能 1.23kWh，类似的例子还有很多。因此，我们只要扩展一下思维，对工艺进行合理的改进，便会产生很可观的节能效果。
（四）把单件生产变成批量加工，可降低能耗。
在非专业化工厂中，绝大多数产品是单件小批量生产。
这样组织生产，工人在机床上的加工步骤均按单件的加工方法进行，既无法成组加工，也无法流水加工，势必增加单位加工工时，从而增加能耗。如果在生产组织中， 我们可以把单件产品或批量很小而长期生产的产品改为批投放组织生产，或把几台不同产品的相同另件合并下料。如：工厂产品中，一些特殊材质的螺栓、螺母量较少，但工厂可根据阶段性用量合并成批投料，大大提高了生产效率，明显的降低能耗。
四、结语
以上只是笔者在生产中所遇到的与节能降耗有关的问题。实际上，在我们机械加工行业具体工艺的实施过程中，与节能降耗（也应包括节约材料）有关的因素确实还很多，关键在于我们工程技术人员和生产管理人员，在实际工作在应从工艺编制，设备、工装的合理选用，工序的编制，设备、工序的调整到生产批量的安排等各个具体环节，除了保证产品质量和生产周期外，还要把节能降耗作为处理每个工作环节的重要因素加以考虑。如果我们在处理机加工艺全过程的每个环节中，都始终把节能降耗 作为保证生产周期 、保证生产质理的指导思想，那么我们机械行业还是有相当大的节能潜力可挖的。
参考文献
[1] 刘建怀, 李德存. 走管理创新型节能降耗之路[J]. 中国电力企业管理 , 2005,(02)
[2] 杜永威. 包钢节能降耗的重要措施[J].冶金能源 , 2005,(02)
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