淺談綠色制造背景下的機(jī)械制造工藝

段玉靜

（天津市市政工程學(xué)校 天津300171）

自從19 世紀(jì)的工業(yè)革命發(fā)生后，人類的工業(yè)制造水平獲得了顯著的提升，產(chǎn)出和產(chǎn)成總量也獲得了巨大的提高。 但是，這些成就的獲得是以資源的大量消耗和對(duì)環(huán)境的破壞為代價(jià)的。 為了獲得經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展， 人類肆意開(kāi)發(fā)自然資源，造成生態(tài)破壞、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題。 這些問(wèn)題日益凸顯并且越來(lái)越被人們重視，“綠色制造”的概念也被提出來(lái)。

綠色制造的內(nèi)涵及意義

綠色制造指能夠合理地減少、消除傳統(tǒng)制造業(yè)給人類環(huán)境帶來(lái)惡劣影響的一種新型的機(jī)械制造方式。 它符合科學(xué)發(fā)展觀的實(shí)質(zhì)，可將經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而達(dá)到使環(huán)境的承受能力與人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度相適應(yīng)的目標(biāo)，并為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

綠色制造運(yùn)用于機(jī)械制造工藝首先有利于機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展。 其次，這一先進(jìn)理念的運(yùn)用能夠從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生產(chǎn)直至產(chǎn)品完成這一完整的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、 節(jié)省能源、減少能耗的目標(biāo)，從而以最少的資源消耗獲得最大的成果回報(bào)，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的最小甚至是零污染。

那么，綠色制造在實(shí)際機(jī)械制造工藝中的運(yùn)用如何呢？

綠色制造在機(jī)械制造工藝中的運(yùn)用

綠色制造在機(jī)械制造工藝中的運(yùn)用其實(shí)就是通過(guò)先進(jìn)理念和新興技術(shù)相結(jié)合從而產(chǎn)生的一種新型的制造工藝技術(shù)。 我認(rèn)為，可從以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造工藝中的綠色制造。

（一）綠色備料

機(jī)械制造工藝的備料是指原材料和零件坯料的準(zhǔn)備， 這是機(jī)械制造工藝得以實(shí)施和完成的第一步。

首先，原材料和坯料本身需要具有先進(jìn)的性能，較其他同類產(chǎn)品具有更顯著的環(huán)保性；其次，盡可能選取高回收率的原材料和坯料，這樣才能使原材料和坯料得到充分運(yùn)用， 并減少企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本；再次，進(jìn)行原材料和坯料選取要時(shí)刻遵循可回收、可分解、可再生這一原則，并盡可能選取低毒、無(wú)公害的原材料和坯料。 這樣，材料在獲得高使用率的同時(shí)減少了處理原材料和坯料的能耗。

（二）綠色制造過(guò)程

機(jī)械制造的主線是工藝制造過(guò)程，而工藝制造過(guò)程其實(shí)就是改變生產(chǎn)對(duì)象的外觀形狀、大小及其性質(zhì)。 主要包括毛坯制造、零件加工、熱處理、產(chǎn)品的裝配和實(shí)驗(yàn)，含有的工藝過(guò)程主要有鑄造工藝過(guò)程、焊接工藝過(guò)程、加工工藝過(guò)程、熱處理表面處理工藝過(guò)程以及裝配、試車工藝過(guò)程。

我國(guó)當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)中的綠色制造工藝主要有快速原型制造、干式切削、準(zhǔn)干式切削、精確成形、生產(chǎn)廢物再利用等工藝。

快速原型制造 快速原型制造技術(shù)又被稱為“RP 技術(shù)”即快速成型技術(shù)。 這種技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)三維CAD 數(shù)據(jù)， 然后通過(guò)快速成型機(jī)將一層層材料堆積成實(shí)體原型。 由于這種技術(shù)借助三維CAD數(shù)據(jù)從而能夠在不使用基本的模具、刀具等情況下在最短的時(shí)間內(nèi)制造出符合有關(guān)要求的任意零件和三維實(shí)體，并且能夠順利有效地完成有關(guān)零件的生產(chǎn)。 這種工藝的使用減少了模具和刀具的損耗，節(jié)省了資源，并且借助數(shù)據(jù)構(gòu)圖能夠準(zhǔn)確而迅速地獲取有關(guān)產(chǎn)品的成品， 在制造效率得到提高的同時(shí)，也相應(yīng)降低了有關(guān)的生產(chǎn)成本。

干式切削、準(zhǔn)干式切削 切削是機(jī)械制造中對(duì)原材料和坯料進(jìn)行有效加工的必要手段，而傳統(tǒng)的切削工藝中常常借助切削液來(lái)更好地完成切削工藝。 但是，由于切削液的成分是磷酸鈉、四硼酸鈉和偏硅酸鈉，這種成分構(gòu)成就導(dǎo)致其成為制造工藝對(duì)環(huán)境污染的重要污染源之一。 因此，如何解決切削液對(duì)環(huán)境的污染一直是綠色制造工藝思考的問(wèn)題。 當(dāng)前所運(yùn)用的干式切削和準(zhǔn)干式切削正是對(duì)這一污染源問(wèn)題的有效解決方法。 干切削的方法多種多樣，但目前應(yīng)用最多的是干車削這一加工方法。 這種方法采用了強(qiáng)冷風(fēng)磨削等方式，從而能夠以最快的速度對(duì)液氮進(jìn)行冷卻，強(qiáng)冷風(fēng)磨削是通過(guò)熱交換器把壓縮空氣用液氮冷卻到－110℃，然后經(jīng)噴嘴噴到磨削點(diǎn)上。 由于壓縮空氣溫度很低，所以在磨削點(diǎn)上很少有火花出現(xiàn)，也幾乎沒(méi)有熱量產(chǎn)生，因而工件變形極小，可得到10 μm 以內(nèi)的橢圓度。在這一過(guò)程沒(méi)有熱量產(chǎn)生，所以耗能很低。 準(zhǔn)干式切削并不意味著就不用切削液，由于其對(duì)基本的制造器械具有較高的要求，所以當(dāng)前的應(yīng)用范圍還比較有限。 當(dāng)機(jī)床調(diào)整到最佳狀態(tài)時(shí)， 每工時(shí)所消耗的切削液在50～125mL/h 之間，刀具、工件和切屑都是干燥的。 此種方法因?yàn)槠浞绞降奶厥庑阅軌驅(qū)崿F(xiàn)既不污染環(huán)境又節(jié)約資源的目標(biāo)。 干式切削、準(zhǔn)干式切削技術(shù)的運(yùn)用是做好綠色制造工藝的有效環(huán)節(jié)，并在一定程度上節(jié)約了切削液的使用成本。

精確成形 在機(jī)械制造中毛坯的打磨和制造一直是一項(xiàng)耗時(shí)、耗能、耗物的工作，所以如果能夠以最快、最有效地方式完成毛坯制造就能夠在綠色制造的路上前進(jìn)一大步。 新興的“精確成形”技術(shù)其實(shí)就是針對(duì)毛坯制造工藝開(kāi)發(fā)出來(lái)的新方法。 精確成形其實(shí)包含兩個(gè)方面的含義：第一是選取自由成形的毛坯從而直接減少毛坯制造這一工序； 第二是借助新技術(shù)，采取精密鑄造、冷擠壓、直接沉積等成型技術(shù)對(duì)毛坯進(jìn)行加工。 這兩者都能夠直接或間接地減少毛坯制造過(guò)程中的資源、能源和材料的耗費(fèi)，并大大提升毛坯的制造速度。

（三）制造工藝工具的綠色使用

在機(jī)械制造工藝中，工具是其中的重要組成部分，要想更好地完成綠色制造，就必須要考慮如何實(shí)現(xiàn)工具運(yùn)用中的節(jié)能、減排、減耗這一問(wèn)題。 在機(jī)械制造工藝中常用的工具有電焊機(jī)、鉆頭、砂輪機(jī)等。那么，在實(shí)際工藝制造過(guò)程中如何合理運(yùn)用這些工具，從而實(shí)現(xiàn)工具為綠色制造貢獻(xiàn)一份力量呢？ 我認(rèn)為，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況選擇不同類型的工具，根據(jù)加工對(duì)象選擇是用風(fēng)動(dòng)砂輪機(jī)還是電動(dòng)砂輪機(jī)，根據(jù)焊縫的空間位置選擇要平焊、 立焊、橫焊還是仰焊。 這些根據(jù)實(shí)際進(jìn)行合理選擇就能減少工具使用過(guò)程中的能源損耗，節(jié)約資源的同時(shí)獲取最佳的制造效果。

（四）綠色產(chǎn)品處理

產(chǎn)品的綠色處理是指產(chǎn)品在被鑒定為無(wú)法使用或報(bào)廢后，通過(guò)回收方式，采取合理的制造工藝方法，從而在廢棄產(chǎn)品的基礎(chǔ)上制造出新產(chǎn)品的一個(gè)過(guò)程。

綠色產(chǎn)品處理這一方式需要注意的是：新產(chǎn)品的原材料必須是廢棄的舊產(chǎn)品，產(chǎn)出后必須符合一定的使用標(biāo)準(zhǔn)，成本必須比同種產(chǎn)品的完全重新生產(chǎn)成本低，獲得過(guò)程必須是綠色的，并且對(duì)環(huán)境的污染程度要盡可能低。

結(jié)語(yǔ)

綠色制造運(yùn)用于機(jī)械制造業(yè)是經(jīng)濟(jì)、環(huán)境社會(huì)獲得可持續(xù)發(fā)展的有效方法，對(duì)于機(jī)械行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響和意義。同時(shí)綠色制造工藝的“綠色”不僅僅體現(xiàn)在某一個(gè)方面或某一個(gè)環(huán)節(jié)， 而體現(xiàn)在一個(gè)完整的過(guò)程之中，并且每一個(gè)環(huán)節(jié)和過(guò)程都能盡可能實(shí)現(xiàn)“節(jié)能、減排、減耗”的環(huán)保目標(biāo)。

[1]趙宏平.基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝[J].機(jī)電信息，2011（12）.

[2]鹿革.綠色制造理念下的機(jī)械制造工藝[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010（4）.

[3]朱道鋒.淺談綠色制造環(huán)境下的機(jī)械制造工藝[J]. 河南科技，2010（7 下）.