对农业机械绿色制造维修技术的探讨
摘 要 农业机械在给人类带来方便的同时，也造成了很多严重的环境问题。本文简单探讨了农业机械制造应遵循的原则，并总结我公司在拖拉机制造过程中采用绿色制造维修的经验与大家进行探讨。
关键词 农业机械 绿色制造 绿色维修 可持续发展
作者简介：胡定周（1979-），男，昆明人，助理工程师，主要从事手扶拖拉机及配套农机具的设计与制造，E-mail：342187520@qq.com。
0 引言
我国是农业大国，农业机械用量很大，农业机械的设计、制造与维修是现代农业机械化的一个重要组成部分，能延长农业机械的使用时间，使资源利用达到最大化，从而起到保护环境的作用。可持续发展是当代全世界所提倡的发展战略，农业机械也正朝着“绿色制造与绿色维修”的方向发展。
1 “绿色制造”所遵循的原则
1.1 以节约资源为原则
农业机械绝大部分零部件都是由不可再生金属材料构成，不可再生金属材料的大量消耗，将不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广资源消耗少的绿色技术，也就是在机械制造中，优化工艺方案，采用先进的加工技术，采取绿色工艺技术。在选择原材料时尽量选择少污染、低成本、资源丰富的原材料代替多污染、高成本、资源紧缺的材料。
1.2 以保护环境为原则
现代社会提倡可持续发展，在农机制造维修过程中，首先就要考虑以保护环境为原则。保护环境，首先考虑的就是选择材料，要尽可能避免选择有辐射性、有害、有毒的材料，并采用绿色的机加工艺技术，尽可减少产品在加工过程对工作人员以及坏境的污染，有益于可持续发展。
2 农业机械绿色制造技术
2.1 基于网络化的协同设计技术
长期以来，由于农业机械自身特点和农业机械工作对象的复杂性，使农业机械的研制存在较大困难。按照传统的设计方法，一般是先对机械系统进行概念设计，而后绘制图纸，依据图纸生产物理样机，并对物理样机进行试验，发现问题后改进图纸，再生产第2台物理样机，直到满意为止。这样就导致材料浪费以及产品、零部件的开发时间过长。产品零部件开发过程中，采用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）等网络化的协同设计技术，缩短产品的开发周期，减少原材料的浪费。
我公司产品开发中尝试了计算机辅助设计（CAD），取得了一定的效果，2012年对1G-100型旋耕机传动箱体增设加强支撑的设计，以及2013年小型甘蔗收割机的开发中，使用Autodesk Inventor计算机辅助设计软件对甘蔗收割机变速箱体两套钻夹具进行设计，在设计过程中用到了该软件中的运动仿真和应力分析，使零件在设计过程中选择了合适的材料厚度，同时也清楚了解了零部件在工作中的状态，节约了材料及零部件的开发时间。
2.2 采用环保的绿色制造工艺技术
绿色制造工艺技术是一种在传统工艺技术基础上，将表面技术、控制技术、材料科学等各种技术创新结合起来，实现对资源的合理安排及利用，最大程度上减少成本的投入。我公司在手扶拖拉机及农机具的制造过程中采取了以下制造工艺技术。
2.2.1 机械镀锌代替电镀铬
机械镀锌是一种与电镀锌、热镀锌不同工艺过程的防腐镀层，它的工艺特点是：镀层均匀光亮，厚度可按用户要求在5～100 μm内可控制，容易实现镀层合金化；在室温下操作，镀件无镀后氢脆，也无镀后回火软化现象；当零件镀层厚度相同时，耐腐蚀性可超过电镀和热浸镀。镀锌层厚度相同时，生产成本低于电镀和热浸镀；机械镀不像电镀需要整流电源，也不像热浸镀需要加热装置，因此设备简单、容易操作，占地面积小，耗能少，适应性强，同时又可实现批量生产。在成本上机械镀有着电镀和热浸锌不可比拟的优势；操作环境好，无高温、粉尘、烟雾，镀后废水经简单处理即可达到排放标准，易实现清洁生产；在同等产量时，所需人员比传统镀锌行业少，且操作有序，过程简单，满足绿色发展的要求。
我公司的农机产品除了采用大量国家标准的标准件外，为了达到光滑、美观的目的还采用了一些镀铬件，由于电镀生产中要大量使用强酸、强碱、盐类和有机溶剂等化学药品，在作业过程中会散发出大量有毒有害气体。如安全管理工作做得不好，极易发生中毒、灼伤以致燃烧爆炸事故，另一方面，电镀车间工作场地潮湿，设备易受腐蚀，也容易发生触电事故，导致电镀成本高、环境污染大。为解决这一问题，我们在产品设计时，将需要镀铬的零部件全部改为机械镀锌，不但节约了成本，同时减少了环境污染。
2.2.2 水基润滑剂代替柴油润滑
在金属切削过程中，为提高切削效率，提高工件的精度和降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，达到最佳的切削效果，就必须减少刀具与工件、刀具与铁屑之间的摩擦，及时带走切削区内因材料变形而产生的热量，要达到这些目的，一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状，另一方面采用金属切削液来冷却和润滑。
我公司的YF81、YF101、YF151变速箱体在镗孔的过程中采用大量的柴油来润滑，每年生产各种类型的变速箱体大约2万件，每件箱体加工后消耗0.2 kg柴油，每年消耗大约4000 kg柴油，随着柴油价格的上升，公司成本不断增加。2010年，公司进行技术改造，采用水基润滑剂代替柴油作为变速箱镗孔时的切削液，效果很好，不但降低了加工成本，也消除因消耗柴油带来的火灾隐患及环境污染。
2.2.3 二氧化碳保护焊代替手工电弧焊
农业机械制造中焊接件占到一半的比例，手扶拖拉机制造中以板金焊接为主，板金厚度在1～5 mm之间，我公司焊接车间共20台焊机，以前都是以手工电弧焊为主，手工电弧焊成本高，需经常换焊条，焊后还要清渣，效率低，焊工的操作技术水平对手工电弧焊质量影响很大。
采用二氧化碳保护焊后：二氧化碳气体保护焊由于熔池小、热影响区窄，因此，焊后工件变形小，焊缝质量好，生产率高。因焊后不需清渣，故生产率可比手工电弧焊高1～2倍，焊接成本低。二氧化碳气体来源广，价格低，二氧化碳保护焊的成本只有手工电弧焊的60%～70%左右，适用范围广，可进行各种位置的焊接，操作性能好，因其为明弧焊，可以看清电弧和熔池情况，便于掌握和调整。
3 绿色维修工艺技术
绿色维修在选择维修工艺时，要对所选工艺对环境的影响进行分析评价，在满足功能要求的前提下，尽可能选用绿色维修工艺。绿色维修工艺要具有最大的资源利用率和最小的环境影响量。
农业机械修理时大多采用煤油、柴油或汽油作清洗液来清洗零件，不仅浪费能源、成本高，且存在着安全隐患，易造成火灾，因此，可采用水基清洗剂清洗零件，既节省能源成本、劳动条件好，且使用安全、污染少。我公司采用水基清洗剂作为维修手扶拖拉机等农机具后，每年可节约汽油500 kg。
总之，农机具的绿色制造与维修是建设节约型社会的需要，是人类保持与自然环境和谐发展的需要，也是农业机械工业实现可持续性发展的需要。研究和应用绿色制造的理论和技术，是新的历史条件下农机发展的重要前提和迫切任务。
4 结语
农业机械绿色制造与维修采用先进的技术和方法实现环境、经济和社会效益三者的有效平衡和协调，不仅提高了机械的使用周期和寿命，降低了成本，还增加了农业机械的产品附加值，甚至可以带动整个行业或企业的全面发展和振兴。
参考文献：
[1] 戴恩期.现代金属切削液的特点和发展趋势[J].润滑与密封，2006（8）.
[2] 张益民.对水基金属油污清洗剂发展的认识[J].清洗世界，2005（1）.
[3] 孟冬华.水基清洗剂在表面处理中的应用[J].材料保护，2003（7）.
[4] 于凡，刘敬巍.农机维修新概念—绿色维修[J].农机使用与维修，2009（5）.
[5] 张红印，芮文杰，温永涛，等.机械镀锌工艺及设备[J].河北冶金，2006（4）.
关键词 农业机械 绿色制造 绿色维修 可持续发展
作者简介：胡定周（1979-），男，昆明人，助理工程师，主要从事手扶拖拉机及配套农机具的设计与制造，E-mail：342187520@qq.com。
0 引言
我国是农业大国，农业机械用量很大，农业机械的设计、制造与维修是现代农业机械化的一个重要组成部分，能延长农业机械的使用时间，使资源利用达到最大化，从而起到保护环境的作用。可持续发展是当代全世界所提倡的发展战略，农业机械也正朝着“绿色制造与绿色维修”的方向发展。
1 “绿色制造”所遵循的原则
1.1 以节约资源为原则
农业机械绝大部分零部件都是由不可再生金属材料构成，不可再生金属材料的大量消耗，将不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广资源消耗少的绿色技术，也就是在机械制造中，优化工艺方案，采用先进的加工技术，采取绿色工艺技术。在选择原材料时尽量选择少污染、低成本、资源丰富的原材料代替多污染、高成本、资源紧缺的材料。
1.2 以保护环境为原则
现代社会提倡可持续发展，在农机制造维修过程中，首先就要考虑以保护环境为原则。保护环境，首先考虑的就是选择材料，要尽可能避免选择有辐射性、有害、有毒的材料，并采用绿色的机加工艺技术，尽可减少产品在加工过程对工作人员以及坏境的污染，有益于可持续发展。
2 农业机械绿色制造技术
2.1 基于网络化的协同设计技术
长期以来，由于农业机械自身特点和农业机械工作对象的复杂性，使农业机械的研制存在较大困难。按照传统的设计方法，一般是先对机械系统进行概念设计，而后绘制图纸，依据图纸生产物理样机，并对物理样机进行试验，发现问题后改进图纸，再生产第2台物理样机，直到满意为止。这样就导致材料浪费以及产品、零部件的开发时间过长。产品零部件开发过程中，采用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）等网络化的协同设计技术，缩短产品的开发周期，减少原材料的浪费。
我公司产品开发中尝试了计算机辅助设计（CAD），取得了一定的效果，2012年对1G-100型旋耕机传动箱体增设加强支撑的设计，以及2013年小型甘蔗收割机的开发中，使用Autodesk Inventor计算机辅助设计软件对甘蔗收割机变速箱体两套钻夹具进行设计，在设计过程中用到了该软件中的运动仿真和应力分析，使零件在设计过程中选择了合适的材料厚度，同时也清楚了解了零部件在工作中的状态，节约了材料及零部件的开发时间。
2.2 采用环保的绿色制造工艺技术
绿色制造工艺技术是一种在传统工艺技术基础上，将表面技术、控制技术、材料科学等各种技术创新结合起来，实现对资源的合理安排及利用，最大程度上减少成本的投入。我公司在手扶拖拉机及农机具的制造过程中采取了以下制造工艺技术。
2.2.1 机械镀锌代替电镀铬
机械镀锌是一种与电镀锌、热镀锌不同工艺过程的防腐镀层，它的工艺特点是：镀层均匀光亮，厚度可按用户要求在5～100 μm内可控制，容易实现镀层合金化；在室温下操作，镀件无镀后氢脆，也无镀后回火软化现象；当零件镀层厚度相同时，耐腐蚀性可超过电镀和热浸镀。镀锌层厚度相同时，生产成本低于电镀和热浸镀；机械镀不像电镀需要整流电源，也不像热浸镀需要加热装置，因此设备简单、容易操作，占地面积小，耗能少，适应性强，同时又可实现批量生产。在成本上机械镀有着电镀和热浸锌不可比拟的优势；操作环境好，无高温、粉尘、烟雾，镀后废水经简单处理即可达到排放标准，易实现清洁生产；在同等产量时，所需人员比传统镀锌行业少，且操作有序，过程简单，满足绿色发展的要求。
我公司的农机产品除了采用大量国家标准的标准件外，为了达到光滑、美观的目的还采用了一些镀铬件，由于电镀生产中要大量使用强酸、强碱、盐类和有机溶剂等化学药品，在作业过程中会散发出大量有毒有害气体。如安全管理工作做得不好，极易发生中毒、灼伤以致燃烧爆炸事故，另一方面，电镀车间工作场地潮湿，设备易受腐蚀，也容易发生触电事故，导致电镀成本高、环境污染大。为解决这一问题，我们在产品设计时，将需要镀铬的零部件全部改为机械镀锌，不但节约了成本，同时减少了环境污染。
2.2.2 水基润滑剂代替柴油润滑
在金属切削过程中，为提高切削效率，提高工件的精度和降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，达到最佳的切削效果，就必须减少刀具与工件、刀具与铁屑之间的摩擦，及时带走切削区内因材料变形而产生的热量，要达到这些目的，一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状，另一方面采用金属切削液来冷却和润滑。
我公司的YF81、YF101、YF151变速箱体在镗孔的过程中采用大量的柴油来润滑，每年生产各种类型的变速箱体大约2万件，每件箱体加工后消耗0.2 kg柴油，每年消耗大约4000 kg柴油，随着柴油价格的上升，公司成本不断增加。2010年，公司进行技术改造，采用水基润滑剂代替柴油作为变速箱镗孔时的切削液，效果很好，不但降低了加工成本，也消除因消耗柴油带来的火灾隐患及环境污染。
2.2.3 二氧化碳保护焊代替手工电弧焊
农业机械制造中焊接件占到一半的比例，手扶拖拉机制造中以板金焊接为主，板金厚度在1～5 mm之间，我公司焊接车间共20台焊机，以前都是以手工电弧焊为主，手工电弧焊成本高，需经常换焊条，焊后还要清渣，效率低，焊工的操作技术水平对手工电弧焊质量影响很大。
采用二氧化碳保护焊后：二氧化碳气体保护焊由于熔池小、热影响区窄，因此，焊后工件变形小，焊缝质量好，生产率高。因焊后不需清渣，故生产率可比手工电弧焊高1～2倍，焊接成本低。二氧化碳气体来源广，价格低，二氧化碳保护焊的成本只有手工电弧焊的60%～70%左右，适用范围广，可进行各种位置的焊接，操作性能好，因其为明弧焊，可以看清电弧和熔池情况，便于掌握和调整。
3 绿色维修工艺技术
绿色维修在选择维修工艺时，要对所选工艺对环境的影响进行分析评价，在满足功能要求的前提下，尽可能选用绿色维修工艺。绿色维修工艺要具有最大的资源利用率和最小的环境影响量。
农业机械修理时大多采用煤油、柴油或汽油作清洗液来清洗零件，不仅浪费能源、成本高，且存在着安全隐患，易造成火灾，因此，可采用水基清洗剂清洗零件，既节省能源成本、劳动条件好，且使用安全、污染少。我公司采用水基清洗剂作为维修手扶拖拉机等农机具后，每年可节约汽油500 kg。
总之，农机具的绿色制造与维修是建设节约型社会的需要，是人类保持与自然环境和谐发展的需要，也是农业机械工业实现可持续性发展的需要。研究和应用绿色制造的理论和技术，是新的历史条件下农机发展的重要前提和迫切任务。
4 结语
农业机械绿色制造与维修采用先进的技术和方法实现环境、经济和社会效益三者的有效平衡和协调，不仅提高了机械的使用周期和寿命，降低了成本，还增加了农业机械的产品附加值，甚至可以带动整个行业或企业的全面发展和振兴。
参考文献：
[1] 戴恩期.现代金属切削液的特点和发展趋势[J].润滑与密封，2006（8）.
[2] 张益民.对水基金属油污清洗剂发展的认识[J].清洗世界，2005（1）.
[3] 孟冬华.水基清洗剂在表面处理中的应用[J].材料保护，2003（7）.
[4] 于凡，刘敬巍.农机维修新概念—绿色维修[J].农机使用与维修，2009（5）.
[5] 张红印，芮文杰，温永涛，等.机械镀锌工艺及设备[J].河北冶金，2006（4）.
