面向綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)

喬衛(wèi)東 倪俊芳

（蘇州大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，蘇州 215021）

面向綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)

喬衛(wèi)東 倪俊芳

（蘇州大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，蘇州 215021）

本文將從節(jié)約資源、降低能耗、環(huán)境保護(hù)三個角度，研究綠色制造的新型機(jī)械制造工藝，并深入探討綠色制造給新型機(jī)械制造裝備技術(shù)帶來的革新。

綠色制造 新型機(jī)械 制造工藝 裝備技術(shù)

前言

隨著各個國家工業(yè)化進(jìn)程的逐漸加快，機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)成為促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。尤其是在科學(xué)技術(shù)不斷完善的背景下，越來越多新型的機(jī)械制造技術(shù)被廣泛使用。但是，在大力發(fā)展機(jī)械制造業(yè)的同時，也為環(huán)境、資源帶來了很大的壓力。環(huán)境破壞、資源枯竭的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，如果不及時緩解，將會給人與自然的和諧發(fā)展造成不可預(yù)計(jì)的后果。現(xiàn)階段，越來越多的國家開始落實(shí)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的計(jì)劃。因此，綠色制造技術(shù)的實(shí)施勢在必行。

1 綠色制造技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 綠色制造技術(shù)的含義

20世紀(jì)80年代，綠色制造的概念第一次被提出。20世紀(jì)90年代，綠色制造的概念被進(jìn)一步完善，從而衍生出綠色制造技術(shù)的概念。綠色制造技術(shù)是一種以綠色理念為指導(dǎo)，融合綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色包裝、綠色生產(chǎn)等綠色行為的一種機(jī)械制造技術(shù)[1]。在使用過程中，綠色制造技術(shù)集合了環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等多種先進(jìn)的理論知識，目的是在機(jī)械制造過程中，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品使用到產(chǎn)品報廢處理的各個環(huán)節(jié)，對環(huán)境、資源造成的負(fù)面影響最小，實(shí)現(xiàn)資源利用率的最大化，達(dá)到工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會效益穩(wěn)定提升的目標(biāo)。

1.2 綠色制造技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的區(qū)別

1.2 .1 傳統(tǒng)制造技術(shù)

現(xiàn)階段，機(jī)械制造行業(yè)中使用的機(jī)械制造技術(shù)大都是傳統(tǒng)制造技術(shù)。從自然界中獲取所需要的資源，經(jīng)過一系列加工工藝制作出所需要的工程材料，是傳統(tǒng)制造技術(shù)的基本特征。它雖然實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造的目的，但是在制造過程中會產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、廢渣等污染物。這些污染物的肆意排放，嚴(yán)重影響了地球的自然環(huán)境。再加上人們對資源儲備的強(qiáng)取豪奪，造成資源大量流失、浪費(fèi)的現(xiàn)象嚴(yán)重，地球不可再生資源的儲備量越來越少。另外，傳統(tǒng)制造技術(shù)不僅會給自然環(huán)境與資源帶來很多不利影響，還會危害人類的身體健康。

1.2 .2 綠色制造技術(shù)

如果說傳統(tǒng)制造技術(shù)是一種開環(huán)的生產(chǎn)系統(tǒng)，那么綠色制造技術(shù)就是一種閉環(huán)的生產(chǎn)系統(tǒng)。它能夠使用清潔生產(chǎn)的方式將機(jī)械制造過程中排出的廢棄物進(jìn)行循環(huán)再利用，最大限度地降低污染物對自然環(huán)境的影響，還能夠?qū)崿F(xiàn)自然資源利用率的最大化，降低機(jī)械制造過程中的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。在實(shí)施綠色制造技術(shù)時，還會采用先進(jìn)的技術(shù)手段完善機(jī)械制造生命周期中的各個階段，科學(xué)管理零件、設(shè)備進(jìn)行，以助于資源的有效利用[2]。

綜上分析可知，傳統(tǒng)制造技術(shù)與綠色制造技術(shù)在各個環(huán)節(jié)都存在一定區(qū)別。綠色制造技術(shù)充分考慮了產(chǎn)品在生命周期中各個環(huán)節(jié)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)械制造最優(yōu)化的控制，在不影響機(jī)械制造質(zhì)量與效率的前提下，實(shí)施節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的計(jì)劃。

2 面向綠色制造的新型機(jī)械制造工藝

2.1 節(jié)約資源型機(jī)械制造工藝

機(jī)械制造過程中會使用大量不可再生金屬，而傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)對不可再生金屬的充分利用，而資源浪費(fèi)現(xiàn)象屢見不鮮，不利于社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。綠色制造提倡使用節(jié)約資源型機(jī)械制造工藝，從產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)的過程中進(jìn)行優(yōu)化，全面考慮產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品報廢處理等各個環(huán)節(jié)造成的能源損耗，使用無切削加工技術(shù)、干式加工技術(shù)進(jìn)行機(jī)械制造的加工，減少加工余量，提升機(jī)械制造廢棄物的循環(huán)使用[3]。

2.2 降低能耗型機(jī)械制造工藝

降低能耗型機(jī)械制造工藝主要表現(xiàn)在節(jié)能減排方面。眾所周知，在機(jī)械制造過程中會使用到大量的鋼鐵、有色金屬、煤炭等資源，而這些資源都屬于不可再生資源。隨著人類對地球上不可再生資源的肆意掠奪，不可再生資源的儲量正在大幅度降低，節(jié)約資源計(jì)劃的實(shí)施刻不容緩。節(jié)能減排是節(jié)約資源的一種主要方式，通過對資源的循環(huán)使用來實(shí)現(xiàn)提高資源利用率的目標(biāo)。常見的節(jié)能技術(shù)有技術(shù)技能、工藝節(jié)能、管理節(jié)能、新能源的使用、綠色設(shè)備、改進(jìn)潤滑方式等。不管是哪一種節(jié)能方式，都是為了實(shí)現(xiàn)資源利用率最大化的目標(biāo)。

2.3 環(huán)境保護(hù)型機(jī)械制造工藝

機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展不僅會造成資源枯竭的問題，還會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，使人類生活在被污染的環(huán)境中，呼吸著被污染的大氣，飲用著被污染的水源，嚴(yán)重威脅人類生命健康的穩(wěn)定發(fā)展。熱處理技術(shù)是造成環(huán)境嚴(yán)重污染的機(jī)械制造工藝之一[4]。為了改善現(xiàn)在生活的環(huán)境，應(yīng)該在機(jī)械制造過程中盡量減少對熱處理工藝的使用。常見的環(huán)境污染有大氣污染、水資源污染以及其他污染。在機(jī)械制造過程中，改變節(jié)能結(jié)構(gòu)和燃燒方式，積極使用新能源作為燃料，使用集中供熱的形式進(jìn)行供熱、供暖，從而有效解決大氣污染給環(huán)境帶來的困擾。水資源污染主要是由于工業(yè)廢水、廢油的肆意排放造成的。因此，國家要制定嚴(yán)格的污水排放制度，對機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督與管理，確保污水排放問題能夠得到妥善處理，從源頭上治理水資源污染問題。

3 面向綠色制造的新型機(jī)械裝備技術(shù)

3.1 面向綠色制造的新型機(jī)械裝備技術(shù)的切削液系統(tǒng)

切削液系統(tǒng)主要掌管著切削與加工，在機(jī)械制造過程中發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)的切削液系統(tǒng)包括兩個方面：切削液供給系統(tǒng)與切削液。傳統(tǒng)的切削液系統(tǒng)在使用過程中存在著很多弊端，且操作過程比較復(fù)雜，涉及到的零件比較繁瑣，制作成本也相對較高，不利于工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)定提升。另外，傳統(tǒng)的切削液系統(tǒng)資源利用率較低，會給環(huán)境帶來很大的危害。

綠色的切削液供給系統(tǒng)能夠妥善解決好上述問題。首先，綠色的切削液供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時候，在不影響其使用性能的前提下，降低了成本，具有可操作性強(qiáng)的基本特征；其次，綠色的切削液供給系統(tǒng)通過科學(xué)的配比來確定切削液的使用量，大大提升了其冷卻、潤滑、防銹的效果；第三，綠色的切削液供給系統(tǒng)的通用性較強(qiáng)，能夠適應(yīng)各種切削方案與切削材料[5]。

3.2 面向綠色制造的新型機(jī)械裝備技術(shù)的機(jī)床和刀具系統(tǒng)

首先，要對綠色制造的新型機(jī)械裝備技術(shù)的機(jī)床設(shè)備進(jìn)行研究。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善，機(jī)械制造自動化技術(shù)的大力推廣，社會對機(jī)床設(shè)備也提出了新的要求，傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備向更加安全、環(huán)保、節(jié)能的方向轉(zhuǎn)變。機(jī)床產(chǎn)業(yè)可以使用高速干切削技術(shù)、MQL技術(shù)對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，有效緩解了機(jī)床使用過程中造成的環(huán)境污染，降低切削液的使用，開發(fā)出綠色環(huán)保的機(jī)床設(shè)備[6]。其次，要對綠色制造的新型機(jī)械裝備技術(shù)的刀具系統(tǒng)進(jìn)行研究，積極提升刀具的制造技術(shù)，減少機(jī)械制造過程中刀具的損耗，從根本上降低對不可再生資源的使用，減少刀具生產(chǎn)成本。與此同時，還要落實(shí)刀具回收計(jì)劃，促進(jìn)刀具的循環(huán)再利用，最大限度地提升不可再生資源的利用率。

4 結(jié)論

綜上分析可知，隨著人們保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源意識的逐漸提高，傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展模式已經(jīng)無法適應(yīng)時代的進(jìn)步，傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)需要進(jìn)行不斷完善。綠色制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械制造整個生命周期的控制，最大限度地降低機(jī)械制造給環(huán)境帶來的影響，實(shí)現(xiàn)資源利用率的最大化，對于提升工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的穩(wěn)定發(fā)展大有助益。

[1]李先廣.機(jī)床制造業(yè)綠色制造運(yùn)行模式及其特征主線研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[2]舒林森.離心壓縮機(jī)再制造葉輪服役壽命預(yù)測模型及數(shù)值仿真研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2013.

[3]黃彥春.基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)研究[J].中小企業(yè)管理與科技，2015，（2）：140-141.

[4]王曉俊.發(fā)動機(jī)活塞加工過程的不確定性分析及綠色工藝規(guī)劃[D].湘潭：湖南科技大學(xué)，2013.

[5]譚俊，陳建敏，劉敏，等.面向綠色制造與再制造的表面工程[J].機(jī)械工程學(xué)報，2011，（20）：95-103.

[6]趙曦.熱處理工藝綠色性評價與評價系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].北京：機(jī)械科學(xué)研究總院，2014.

New Manufacturing Technology and Equipments Technology for Green Manufacturing

QIAO Weidong, NI Junfang
(School of Mechanical and Electrical Engineering, Soochow University, Suzhou 215021)

This paper will study the green manufacturing of new machinery manufacturing process from the three aspects of saving resources, reducing energy consumption, environmental protection, and in-depth discussion of green manufacturing to new machinery manufacturing equipment technology innovation.

green manufacturing, new machinery, manufacturing processes, equipment technology