機(jī)械制造中綠色制造技術(shù)的探索

冉東平

（遼沈工業(yè)集團(tuán)，遼寧 葫蘆島 125125）

21 世紀(jì)以來，全球經(jīng)濟(jì)以前所未有的高速度持續(xù)發(fā)展，但由于忽略了環(huán)境污染，結(jié)果帶來了全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、空氣污染、水源污染、土地沙化等惡果。與此同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)低效率且過度利用資源和能源，同時(shí)大量地產(chǎn)生并向環(huán)境排放各種廢水、廢氣、廢渣、噪音、電磁等污染物質(zhì)，使得人類的健康和生存空間受到了嚴(yán)重的威脅。因此，采用綠色的加工手段和工藝措施，將是機(jī)械制造業(yè)迫切需要解決的問題。

制造業(yè)是將可用資源(包括能源)通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。它涉及到國民經(jīng)濟(jì)的大量行業(yè)，如機(jī)械、電子、化工、食品、軍工等。制造業(yè)是創(chuàng)造人類財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，其功能是通過制造系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。

制造業(yè)在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中和產(chǎn)品的使用和處理過程中，同時(shí)產(chǎn)生廢棄物 (廢棄物是制造資源中未被利用的部分，所以也稱廢棄資源。廢棄物是制造業(yè)對(duì)環(huán)境污染的主要根源。由于制造系統(tǒng)量大面廣，因而對(duì)環(huán)境的總體影響很大?？梢哉f，制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，但同時(shí)又是當(dāng)前環(huán)境污染的主要源頭。有鑒于此，如何使制造業(yè)盡可能少地產(chǎn)生環(huán)境污染是當(dāng)前環(huán)境問題的一個(gè)重要研究方向。于是一個(gè)新的概念綠色制造由此產(chǎn)生，并被認(rèn)為是現(xiàn)代企業(yè)的必由之路。

各國專家的研究普遍認(rèn)為，綠色制造是解決制造業(yè)環(huán)境污染間題的根本方法之一，是實(shí)施環(huán)境污染源頭控制的關(guān)鍵途徑之一。綠色制造實(shí)質(zhì)上是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。

1 綠色制造技術(shù)概述

制造業(yè)的發(fā)展在為人類創(chuàng)造了新的物質(zhì)文明的同時(shí)，也帶來了一系列問題，其中之一就是對(duì)資源的消耗和工業(yè)廢棄物造成的污染，破壞了人類的生存環(huán)境、制約了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，綠色產(chǎn)品生產(chǎn)是制造業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇。綠色制造作為21世紀(jì)現(xiàn)代制造模式已成為工業(yè)化國家發(fā)展的必由之路，尤其對(duì)于人均自然資源較少、浪費(fèi)嚴(yán)重的中國，具有更大的意義。

1.1 綠色制造的目的

綠色制造的基本思想就是綜合考慮資源和環(huán)境的關(guān)系，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就開始致力于防止污染，依靠先進(jìn)的工藝、設(shè)備和嚴(yán)格的科學(xué)管理等手段，以有效的物流循環(huán)為核心，使廢棄物最少，并盡可能使廢棄物無害化，達(dá)到在產(chǎn)品的整個(gè)壽命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的危害最小，資源利用率最高，從而實(shí)現(xiàn)人類生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。綜合起來就是兩個(gè)目的:資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)。

1.2 綠色制造的內(nèi)容

使用綠色能源主要指無污染的自然能m，如風(fēng)能、潮汐能、太陽能等；實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)包括綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色設(shè)備、綠色包裝、綠色標(biāo)志等；制造綠色產(chǎn)品采用再生性好、易于回收或處理的綠色材料，制造能持續(xù)利用的產(chǎn)品。

1.3 實(shí)現(xiàn)綠色制造的途徑

法律途徑加強(qiáng)立法，強(qiáng)化宜傳和教育.提高全社會(huì)的環(huán)保意識(shí)和觀念；管理途徑從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用等方面加強(qiáng)環(huán)保管理；技術(shù)途徑不斷吸取機(jī)械、電子、信息、材料、能源等各領(lǐng)域的最新技術(shù)成果，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的規(guī)劃、包裝和營銷等方面優(yōu)化資源利用，防止環(huán)境污染。

2 綠色設(shè)計(jì)概述

綠色設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計(jì)中，充分考慮對(duì)資源和環(huán)境的影響，在綜合考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化相關(guān)設(shè)計(jì)因素，使得產(chǎn)品及其制造過程對(duì)環(huán)境的總體影響和資源消耗減到最小。

3 綠色制造技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

綠色制造技術(shù)是未來工藝技術(shù)的發(fā)展方向之一。在具體的物料轉(zhuǎn)化過程中，通過充分考慮制造過程中的資源消耗和環(huán)境影響間題，根據(jù)制造系統(tǒng)的實(shí)際，對(duì)制造工藝方法和過程進(jìn)行優(yōu)化選擇和規(guī)劃設(shè)計(jì)，盡量規(guī)劃和選取物料和能源消耗少、廢棄物少、對(duì)環(huán)境污染小的工藝方案和工藝路線，從而減少制造資源消耗，減少對(duì)環(huán)境的影響。目前，綠色制造技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用方向主要有以下幾種：

3.1 采用先進(jìn)的刀具結(jié)構(gòu)

應(yīng)用整體硬質(zhì)合金圓形刀具:用細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金制造的鉆頭、立銑刀、絲錐等圓形刀具與現(xiàn)在常用的同類高速鋼刀具相比，切削速度可提高幾倍，能在很大程度上提高加工效率。借助五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床皿代的整體硬質(zhì)合金圓形刀具不再是千篇一律的標(biāo)準(zhǔn)刀具，而是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的特色刀具，因而此類刀具的性能有顯著的提高。

3.2 應(yīng)用高速加工機(jī)床

為適應(yīng)21世紀(jì)機(jī)械加工高效率、高精度、高柔性與綠色化的要求，高速、高效的新一代機(jī)床一一高速機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，高速機(jī)床最大特點(diǎn)是在滿足高效生產(chǎn)的同時(shí)，也大大提高了被加工零件的加工精度和表面質(zhì)量。運(yùn)用高速加工的“一次過“技術(shù)，可將傳統(tǒng)的粗精加工一次加工完成，既可獲得高質(zhì)量的加工表面，又省去了傳統(tǒng)的若干工序，使加工效率得以極大提高。很好地解決了加工柔性和產(chǎn)量、投資與更新的矛盾，滿足了機(jī)械行業(yè)目前多品種，大批量，少投資的要求，由于其高的切削速度、高的進(jìn)給速度及短的換刀等輔助時(shí)間，因而生產(chǎn)效率顯著提高。

3.3 綠色切削加工技術(shù)

隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，精密鑄造、冷擠壓、直接沉積等成型技術(shù)和工程塑料在機(jī)械制造中的應(yīng)用日趨成熟，從接近零件形狀向精密成形、仿形方向發(fā)展。用自由成形制造代替切削加工肩些成形件不需要機(jī)械加工，就可直接使用，這樣不僅可以節(jié)約傳統(tǒng)毛坯制造時(shí)的能耗物耗，同時(shí)也大大減少了產(chǎn)品的制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用。

3.4 快速成型RP技術(shù)

快速成型又叫快速原型制造技術(shù)，他是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)胳一層層的材料堆積成實(shí)體原型。它與傳統(tǒng)機(jī)加工去除材料的方法截然相反，該工藝可以在沒有任何刀具、模具及工裝夾具的情況下，快速、準(zhǔn)確、直接地制造任意復(fù)雜形狀的三維實(shí)體和零件，實(shí)現(xiàn)零件的生產(chǎn)。因此，既節(jié)約資源、降低制造成本，又能減少加工廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也大大提高了新產(chǎn)品樣件的制造速度。

3.5 使用復(fù)合機(jī)床

復(fù)合加工機(jī)床進(jìn)行零部件生產(chǎn)的最大特征是，把需要幾臺(tái)不同機(jī)床的加工統(tǒng)合到一起，以1臺(tái)復(fù)合加工機(jī)可將工序較容易地集成起來。他有以下幾個(gè)特點(diǎn):提高生產(chǎn)效率:復(fù)合加工機(jī)床可以通過一次性工具裝卡，完成過去需要幾臺(tái)不同的機(jī)床所完成的加工，這樣加工的整個(gè)工時(shí)和加工時(shí)間都會(huì)得到減少;保持高精度:由于無需將工件再次裝卡，不必在意定位問題，使精度容易得到保持;節(jié)省能源、降低成本:與需要購買幾臺(tái)不同的設(shè)備進(jìn)行加工相比，1臺(tái)復(fù)合機(jī)是很合適的，與開動(dòng)幾臺(tái)設(shè)備相比，能源也得到節(jié)省運(yùn)行成本也得以降低。

結(jié)束語

機(jī)械制造業(yè)是將可用資源通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)產(chǎn)品或生活消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)一方面是制造人類財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè);另一方面又產(chǎn)生大量廢棄物，對(duì)環(huán)境造成污染，是當(dāng)前環(huán)境污染的主要源頭。綠色制造技術(shù)正是采取從源頭控制污染，有效地利用自然資源，減少環(huán)境保護(hù)的費(fèi)用?？梢灶A(yù)測，在不久的將來，綠色產(chǎn)品必將成為商品市場的主導(dǎo)產(chǎn)品，而綠色產(chǎn)品的制造技術(shù)則將成為工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的規(guī)范。

[1]孟令啟.機(jī)械制造工程學(xué)[M].鄭州：鄭州大學(xué)出版社.2007.

[2]張安峰.綠色再制造工程基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社.2005.

[3]陳勇.機(jī)械制造技術(shù)[Z].