綠色制造技術在模具中的應用分析

呂瑩

【摘 要】目前，世界上掀起一股“綠色浪潮”，環(huán)境問題成為世界問題，成為世界各國關注的熱點。隨著科技的迅速發(fā)展，綠色制造技術漸漸成為一項新的潮流趨勢。在模具的制造過程中，使用綠色制造技術，既能減損原材料的消耗，還能有效地保護環(huán)境，將節(jié)能與環(huán)保有機結(jié)合起來，不僅降低了成本，還能創(chuàng)造高利潤。隨著模具設計和制造技術的日益成熟，綠色制造技術開始成為模具制造業(yè)的首選工藝，充分利用現(xiàn)有的資源，充分發(fā)揮綠色制造技術的優(yōu)點，將低碳，節(jié)能，環(huán)保與經(jīng)濟效益糅合了，做到污染少、成本低、效益好。

【關鍵詞】綠色設計與制造；模具；發(fā)展；應用

0.前言

綠色制造，又稱環(huán)境意識制造（Environmentally Conscious Manufacturing）、面向環(huán)境的制造（Manufacturing For Environment）等，是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效益的現(xiàn)代化制造模式。綠色制造技術是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。它使產(chǎn)品從設計、制造、使用到報廢整個產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能源消耗最低，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。而在制造業(yè)中，模具的使用量超過了一般的設備，它的生產(chǎn)技術影響著國家制造水平的高低?；诰G色制造技術的原則和目標，在模具制造中使用這項技術，能以最低的能源消耗換來最高的經(jīng)濟效益和社會效益。本文將闡述綠色制造的設計和加工工藝，并且就它在模具的應用中所產(chǎn)生的作用進行分析。

1.模具與綠色制造

1.1傳統(tǒng)設計和綠色設計

模具生產(chǎn)是制造工業(yè)化的基礎，傳統(tǒng)的模具設計和生產(chǎn)過程是資源的浪費過程，一旦開模，那么模具材料就很難再次利用，因此模具設計和制造中，資源利用率很低，能源浪費嚴重，并且模具生產(chǎn)中含有的有害物質(zhì)會嚴重污染生態(tài)環(huán)境，危害人體健康。而綠色制造模式是一個閉環(huán)系統(tǒng)，能從設計、制造、使用一直到產(chǎn)品報廢、回收，減少整個壽命周期對環(huán)境影響，提高資源利用率，也就是說要在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性，改變原來末端處理的環(huán)境保護辦法，對環(huán)境保護從源頭抓起，使產(chǎn)品在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產(chǎn)品應有的基本性能、使用壽命、質(zhì)量。傳統(tǒng)設計和綠色設計相比，前者多注重如何制造出合格的模具，后者能在環(huán)保基礎上考慮材料的合格性，并且會考慮到模具的回收再利用。而傳統(tǒng)設計的產(chǎn)品在使用后大多數(shù)都是廢棄的“垃圾”，回收率低下，嚴重污染環(huán)境。

1.2綠色模具材料的選擇

模具基礎是模具材料的選擇，是否屬于綠色產(chǎn)品，對最后產(chǎn)品的形成有著重要影響。因此在考慮到環(huán)境問題的基礎上，綠色模具材料應該符合低能耗、低成本、少污染的特點，而少污染材料是指在加工過程中，沒有產(chǎn)生或者較少產(chǎn)生污染物的材料，能便于回收，可以多次重復使用或者可降解。例如，可以使用優(yōu)質(zhì)鏡面模具鋼加工型腔，采用不銹鋼來加工防腐模具，以鎳磷鍍代替電鍍鉻。這些材料與技術相比傳統(tǒng)設計材料和技術能減少對環(huán)境的污染，也能降低成本。

1.3綠色模具的設計

綠色制造的首要考慮因素是產(chǎn)品的使用年限，對于一些沖壓模具，可以采用一模多形、一形兩用或者拼裝式等手段改進結(jié)構(gòu)，采用彈性卸料板，合理選取沖壓間隙值，借此來提高模具的使用率。最大限度提升模具使用壽命，應該選擇適當?shù)哪Ｃ嫖恢?，選擇合適的模具造型，利用有效的鍛造制造設備，這樣也能方便模具的拆洗和零件的更換。拆洗和更換，能夠為模具的長期使用提供有效保障，并且在一定程度上減少污染。綠色模具材料具有很高的可回收性，因此在設計過程中，使用節(jié)能環(huán)保材料，減少特殊工具的連接件，選擇可重復利用的零部件，便于拆卸聯(lián)接，盡量減少焊接、鉚接、膠接的出現(xiàn)，這樣能夠更有利于對模具損壞部分的維護。

模具設計要求規(guī)范化、標準化、系列化，這些是在模具專業(yè)化生產(chǎn)過程中提高質(zhì)量、縮短周期、降低成本的有效措施。多重規(guī)格的標準模架和配件，能使有限的資源得到充分利用，不僅節(jié)約了資源，而且能方便加工管理。在模具設計過程中，機械生產(chǎn)車間會產(chǎn)生嚴重的噪音污染，不僅影響周邊環(huán)境，而且會對操作人員的身體產(chǎn)生極大的沖擊，對耳朵健康造成很嚴重的威脅。所以，在進行設計的時候應該采取措施減少噪音的產(chǎn)生，甚至消除噪音。消除噪音的方法有很多，在制造過程中可以使用摩擦離合器代替原有的剛性離合器，在噪音產(chǎn)生部位上使用隔音罩，或者使用有減震器的無沖擊模架。

在技術方面，采用模具CAD/CAPP/CAM一體化。目前國內(nèi)CAD三維技術被廣泛運用。采用CAD技術能夠減少設計圖紙的使用，節(jié)約資源和能源，并且能運用這些技術對模具成品進行分析，了解材料的流動情況，產(chǎn)品強度、剛度和抗沖擊力度，能夠在第一時間了解到產(chǎn)品的使用情況。模具的包裝設計也必須面向環(huán)境，確保包裝材料從簡或者使用綠色包裝材料。很多包裝材料都是難降解或者難以回首的材料，最后只能進行焚燒或者掩埋，這些材料的使用不僅浪費了資源，而且很大程度上污染了環(huán)境。因此，包裝上應該采取無毒、無公害、易回收、易降解的環(huán)保材料與設計。

目前科技發(fā)展日新月異，模具制造與更新步伐不斷加快，因此綠色模具在使用后，應該遵循回收再利用的原則，即根據(jù)模具的使用磨損情況，將其中一些可再用部分進行拆卸并進行加工維護，方便再次使用，而剩下的則作廢料處理。

2.綠色模具的加工工藝

制作綠色模具必須采用綠色工藝，這是提高綠色制造的重要手段，不僅能為企業(yè)提高緊急效益，還能減少對環(huán)境的影響。綠色模具的制造工藝能夠改善勞動條件，減少污染物的用量和排放量，減少對環(huán)境的污染，減少操作者的健康威脅，并且能確保成型模具可以適應生產(chǎn)生活的需要。目前綠色制造工藝有快速成型技術、虛擬現(xiàn)實技術、高速切削、激光加工等方法。

快速成型技術又稱快速原型技術，是利用計算機輔助設計、精密機械、數(shù)控、激光技術和材料科學技術，采用離散、堆積原理將所需要加工的零件利用CAD技術轉(zhuǎn)化為實物原型，這樣方便檢測物體設計質(zhì)量和功能。虛擬現(xiàn)實技術與快速成型技術類似，都是通過計算機及相關設備對于物體全面建模和仿真，有利于減低成本，縮短生產(chǎn)周期。高速切削能將產(chǎn)品加工得非常光滑，減少因為再加工所造成的材料損耗和拋光時間，有利于提高生產(chǎn)效率。激光加工不同于傳統(tǒng)刀具切削，不會產(chǎn)生很多的切削，也不會損壞刀具和產(chǎn)生噪音。作為綠色制造加工技術，激光加工是非接觸、無磨損、無噪音、無切削的加工技術，不會對環(huán)境產(chǎn)生很大的影響，因此值得采納。

【參考文獻】

[1]曾勇.住宅設計中綠色技術的應用[J].南方論刊，2010，12（5）：84-86.

[2]丁紹蘭，王睿.綠色技術在皮革工業(yè)中的應用[J].皮革科學與工程，2008，5（3）：44-46.

[3]楊彩虹，朱開強.初探綠色技術在舊工業(yè)建筑改造中的應用[J].煤炭工程，2012，8（9）：175-178.

[4]辛業(yè)洪，韓杰.淺談中廣核大廈綠色技術的應用[J].建設科技，2012，3（10）：190-192.