綠色設計是圍繞經濟與環境的協調效益最大化為目標,橫跨機床產品生命周期,對機床產品各組成部分進行設計。機床產品綠色設計技術體系主要包括一些常用的綠色優化設計技術和方法,如減量化設計、高速干式切削機床設計、數控化設計、機床熱平衡結構優化設計、環境友好型設計、模塊化設計、面向回收和再制造的設計等,從各個側重點來對機床產品進行綠色設計。
?、贉p量化設計
減量化設計是指在保證機床產品功能和結構要求的前提下,盡量使機床產品結構緊湊,所用原材料少,由此提高機床產品的綠色性能。所以,機床產品的設計階段對機床結構做全面的分析,提高各機械部件的計算載荷的準確度,盡量降低安全系數,在不影響功能和質量的前提下,減少零部件結構以及減少原材料的使用。
?、诟咚俑墒角行紮C床設計
高速干式切屑技術是指選用具有良好導熱性、耐高溫和高硬度的刀具,同時在切削加工過程中不使用任何切削液,完全消除切削液的負面影響,是一種符合生態要求的綠色切削加工方式。但高速干式切削技術需要熱穩定性和剛度都很好的機床載體,因此要實現高速干式切削,必須開展以下幾個方面的設計。
高速干式切削機床要求床身必須有足夠的剛性,這樣才能保證切削時機床的變形和振動小;同時,必須配有通暢的排屑系統,使滾燙的切削迅速排出,快速散發加工產生的熱量,以保證機床結構的熱平衡性。所以從這幾個方面入手,對高速干切削機床進行設計。
?、蹟悼鼗O計
普通機床的傳動系統中傳動關系復雜,傳動結構多。而數控機床的傳動系統采用交、直流主軸調速電動機,使得機床機構得到簡化,且可有效減少噪音、振動、以及傳動功率消耗。所以,對機床實施數控化設計也是提高機床綠色性能的有效設計方法之一。
?、軣崞胶饨Y構設計
機床熱平衡結構主要是指對機床的內部腔室進行對稱結構設計,確保冷卻液能在內腔循環流動,增強機床的熱平衡性,提高工件的加工精度,同時可有效減少熱能對環境的污染。
?、莪h境友好型設計
環境友好型設計是指采用各種結構優化技術,以改善機床的綠色性能。如: 采用鋼板焊接機床結構部分代替傳統的機床鑄件結構,可減少鑄造工藝進而大大減少機床制造過程中的環境污染和能源消耗;采用全密封護罩和油霧分離器、油冷機,防止飛濺的產生,同時機油可以得到反復利用,也能有效減少熱能對環境的污染;采用有效的切屑回收系統,分離鐵屑與油污等。
?、弈K化設計
機床的模塊化設計是根據客戶要求,在功能分析的基礎上,設計出一系列具有不同用途(或性能)、結構,而功能相同的、可互換的共有功能模塊(包括組件、部件、裝置或系統等)和一些專用獨立部件,然后通過模塊的選擇和組合來組裝成不同性能和規格的齒輪加工機床的設計方法。采用模塊化設計,可以縮短交貨期,快速響應市場,而且可提高產品質量,成本更低,性能更加穩定,有利于機床的再制造及維護,便于廢棄后拆卸。模塊化設計,有利于機床產品的安裝和維修,同時可以增加現有機床的加工柔性。通過增添或變化模塊,使得機床具有多種加工功能。如模塊化生產出的組合機床,利用大量的通用零部件和少量的專用部件的構造,可以高效完成各種加工工藝。
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面向回收和再制造的設計就是在機床的設計開發階段,充分考慮機床零部件的可拆卸性、可重用性、以及使再制造及技術升級的可操作性。
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