基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術研究

秦 健，鄧銀舟，江 帆，林鐿琳

(深圳出入境檢驗檢疫局工業(yè)品檢測技術中心，廣東 深圳 518067)

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基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術研究

秦 健，鄧銀舟，江 帆，林鐿琳

(深圳出入境檢驗檢疫局工業(yè)品檢測技術中心，廣東 深圳 518067)

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，人們對機械制造的要求也越來越高。傳統(tǒng)的機械制造不僅會發(fā)生浪費材料的現(xiàn)象，還在制作過程中產生一系列的污染，對環(huán)境造成很壞的影響。所以綠色制造是我們需要探尋的新思路。綠色制造整體來說是以保護環(huán)境、節(jié)約資源為主要目標，以新型制造工藝為主要手段的建設技術。針對傳統(tǒng)制造中的一系列問題，探討了基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術。

綠色制造；新型機械；制造工藝；裝備技術

1 綠色制造技術的基本闡述

1.1生產背景

第二次工業(yè)革命的到來為制造業(yè)發(fā)展提供了巨大的契機，為工廠帶來了巨大的經濟效益。一些企業(yè)在看到利益的基礎上增加生產數量、擴大生產規(guī)模，而制造污染也在此時出現(xiàn)。另外，隨著世界人口的不斷增加，人們的生產活動也變的更加不合理，主要表現(xiàn)在人們大量的浪費資源，污染環(huán)境。近幾年來，環(huán)境也同樣將這一系列活動回饋給人們，沙塵天氣不斷的增多、空氣污染越來越嚴重，這些都是人類過激的活動造成的。而制造業(yè)則對這些情況進行了延續(xù)，據相關數據表明，制造業(yè)排放的廢品分為兩類：一類是有害廢品，另一類是無害廢品。有害廢品的排放數量在八億噸左右，而無害廢品的排放量可以達到80億t。制造業(yè)廢品的排放數量占到總數的80%以上，這不得不引起人們的注意，它甚至可以說已經嚴重的影響到人們的身體健康。傳統(tǒng)的制造業(yè)利用程度不高，產生的危害又是不可估計的。所以美國的制造專家表明，改變現(xiàn)有狀態(tài)的措施不完善，基本上還等同于治標不治本，所以我們要建設綠色的制造工業(yè)，從源頭上清除這種危害。綠色制造業(yè)在宏觀上來看是生態(tài)理念的完美結合，在微觀上來看則是清潔能源產生的主要途徑[1]。

1.2綠色制造技術的概念

綠色制造工業(yè)的技術是由美國專業(yè)的制造專家提出的綠色環(huán)保理念[2]。具體來說，綠色制造技術是以傳統(tǒng)的制造平臺為基礎、以環(huán)保科學、節(jié)能減排、綜合控制為手段的現(xiàn)代化生產模式。它不只針對制造生產中的每一種產品，象征的是整體部分。它的設計目標要包括產品內容、產品包裝、設計理念、運輸過程這幾大因素。綠色制造理念也是將產品使用周期進一步延長的方式。試想一下，產品的使用效率提高，報廢程度相對減少，資源的利用方式更加多變，也會促進企業(yè)經濟效益與人民生活質量的雙重進步。

1.3與傳統(tǒng)制造技術的比較

我國的傳統(tǒng)制造技術相當于一個開闊式的生產系統(tǒng)。其典型運行特征就是開采大自然中的資源進行工業(yè)生產，再將加工過后產生的污染物質排放到大自然中去。一般在產品的設計之前，傳統(tǒng)制造工業(yè)就要有足夠的人員安排，要使勞動力符合企業(yè)的生產規(guī)模。在生產時，企業(yè)要從大自然中獲取一系列的資源，有時可能是樹木、有時可能是水能。在設計過程后，不僅會產生大量的廢氣污染以及噪聲污染等等，對環(huán)境起到反作用，還會作用到我們每個人的身上，使身體健康狀態(tài)受到威脅。制造中的機械設備也有一定的折舊期和年限，老化后生產人員通常會將其扔掉，在其被腐蝕的過程中產生大量的污染。

而綠色制造業(yè)則完全不同，雖然它是在傳統(tǒng)的基礎上進行延續(xù)的一種方式，但是它的整個生產鏈是封閉性的，是一種清潔的產出形式。在這種形式的發(fā)展下，制造人員從產出到回收到利用都有其主要的流形與規(guī)劃。例如，在生產工藝材料的選擇時，一般采用新型節(jié)能性物質進行操作。在對污水進行提煉的時候，一般要注意清潔的徹底性與安全性。如圖1所示。

圖1 綠色制造業(yè)生產模式

我們可以從中看出他的生產運行是在一個統(tǒng)一的平臺之上的。其主要內容包括：企業(yè)將原料產品購進，將副產品提煉出來，進行二次生產，也就是再循環(huán)的過程。將材料中的廢物，向邊角料也加以利用，再次投入到生產過程中，形成統(tǒng)一的、徹底性的規(guī)模。在產品輸送的最后，將整體廢物再次收集，通過回收、處理等方式形成再生資源。再生資源的利用效率也是非常高的，這樣就延長了產品的經營周期。在周期循環(huán)的環(huán)節(jié)中，要對所有廢物產品進行編碼重組，使用科學的管理方式，為以后的經營打下基礎。通過以上的敘述我們可以看出，綠色制造業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)最大的區(qū)別就是根據不同用戶的需求來滿足市場的發(fā)展條件。在生產初期就盡可能的考慮到以后的回收環(huán)節(jié)，合理的分配資源，盡最大的努力將制造業(yè)的系統(tǒng)達到最佳的優(yōu)化程度，使得企業(yè)的收益增加，社會環(huán)境保護措施做到極致，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念。

2 基于綠色制造業(yè)的新型設計工藝

2.1節(jié)約資源型工藝技術

在傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展中，會產生耗費大量原材料的情況。所以綠色制造業(yè)的基礎設計工藝，就是以“節(jié)約”為主，通過制定優(yōu)化方案，來做到節(jié)能、環(huán)保的要求。第一，少無切削加工技術。這種新型加工技術是具有針對性，主要是在一些成型的器件當中應用。該技術采用異位的孔隙來完成，雕制齒輪花鍵部位，將臺階似軸承應用到其中，減少材料的基本消耗。據相關數據統(tǒng)計，其原料的使用數量可以節(jié)約40%，將近一半的材料被節(jié)約出來，也體現(xiàn)了其技術性能。第二，干式加工技術。在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，通常要把大量的切削液放置在產品上進行切削冷卻，防止生銹等情況的發(fā)生。但是這樣會浪費大量的材料，其中的氮等有害物質也會對人體產生危害。干式切削技術中有一種是無切削液的方式，綠色制造業(yè)用滑潤劑代替切削液，將加工過后的產品進行磨削，在刀具上予以處理。比如，我們可以將用過的刀具清洗出來，再將沾到水的地方用干凈的設備進行擦拭，接著在冷風冷卻高速滾齒的加工模式下將需要切除的部分切開。一般我們都采用CNB刀具，與其他刀具相比，他的導熱性能非常的強，切除的位置精準，速度也相對較快。最重要的是，他的材質是不銹鋼的儀器，不容易產生生銹等問題。

2.2降低能耗型的工藝技術

降低能耗也是綠色制造業(yè)發(fā)展的一個部分。機械制造在生產的過程中，需要大量的金屬物質，所以煤氣的利用常常是不可避免的。但是會在生產條件下排放大量的污染。所以針對此種現(xiàn)象，我們可以利用再生性的節(jié)能產品。比如，太陽能、風能、電伏能等等。將太陽能聚集，利用高能量的光源照射范圍將綠色制造業(yè)得以發(fā)展。另外，還需要改進潤滑方式，減少制造過程中材料與設備之間產生的摩擦，進一步降低能耗，節(jié)約資源。潤滑的改進方式如下，制造人員沿著產品的內壁向中心點吹油，需要注意的是油的涂抹一般在關鍵部位，比如兩臺機器的連接口處，焊接的銜接地點等等。接下來使油氣隨著空氣表層進行推進，以精細滴灑的方式做到不產生物質的浪費。優(yōu)點是多方面的，首先，適用于高溫、耐熱的情況，受腐蝕非常少。其次，它的利用效率非常的高，油氣也可以做到多次使用的狀態(tài)。第二，工藝潤滑的改進。從某種程度而言，干削技術是最實用的，也是能源消耗最少的。采用的是典型的主軸構造系統(tǒng)，主要合成方式是將機床主軸進行改造，使其與油氣系統(tǒng)進行組合。接著尋找一處空心的主軸套管，在前端安置油氣混合絨料，利用切削工具的短板輸入潤滑油，將潤滑油的回轉部分縮短，找到一個中心離合的位置，通過系統(tǒng)前端的小孔，精準的找到中心部分，達到噴射的目的。這種潤滑油的噴射工藝使用材料非常的少，利用率也極其高，能夠做到保證用具上幾乎不產生任何的油脂與污染物。

2.3環(huán)境保護型工藝設計

環(huán)境保護是綠色制造生產中的另一重要主題，它的運行狀態(tài)也是非常合理的。傳統(tǒng)的機械制造工藝中，對環(huán)境污染的現(xiàn)象太過嚴重，其中以大氣污染最為突出。北京的霧霾在很大程度上歸結于傳統(tǒng)制造業(yè)的生產。北京在舉辦奧運會的前幾個月中，限制了生產活動的進行，根據數據顯示，當時北京的霧霾天氣幾乎沒有出現(xiàn)。就此可見，工業(yè)生產對于環(huán)境的影響是多么的巨大。綠色制造業(yè)主要是通過改變能源結構和燃燒方式來促進生產活動的合理有序性。例如，在使用煤之前對其進行處理，以脫硫方式為主，進行整體規(guī)劃。盡量在使用能源的時候不將煤考慮進去，多采用天然氣、太陽能等燃料作為成本利用物質。第二，對于居民用戶來說，采用集中供暖的方式來節(jié)約能源。第三，對于材料的選用而言，盡量采用冷制和熱制就能夠完成的原料。例如：環(huán)氧樹脂材料、低滲透鋼質、馬氏鋼體等。低滲透鋼質的好處在于將物體放到煉爐中進行自動加熱，產品就會進行自動感應。又因為他的滲透性強，所以能耗相對較低，對環(huán)境的保護也比較健全。

3 基于綠色制造業(yè)的裝備技術探討

綠色環(huán)保機床的研究實例能夠體現(xiàn)資源節(jié)約的作用，是生態(tài)環(huán)保的重要形式。在機械制造中，綠色環(huán)保機床的應用也是必不可少的。本文以瑞士米克朗公司設計的環(huán)保機床為例，探究其應用方式。它從“綠色的理念出發(fā)”，對各設施進行了許多方面的改進。例如：機床直線導軌采用的是集中式的潤滑系統(tǒng)，對主要部位進行冷制。冷制采用的無氟附件配置系統(tǒng)，對電氣柜與主軸進行改造。它的切割方式主要采用干切，保證工具中不帶有碎渣。同時使用靜電過濾器將機床中的灰塵去除掉，保證不再空氣中釋放任何污染。在主軸運轉的同時進行清理措施，將電磁輻射控制在機床之外。在主軸驅動裝置的設計中也有著很大的新意，使用智能待機模式的儀器對電力進行整體規(guī)劃。當機床不運作的時候，是不需要消耗任何電能的。

4 結 論

綜上所述，傳統(tǒng)的制造工業(yè)中存在著很大的弊端。資源浪費現(xiàn)象嚴重，對環(huán)境的污染也很高。而綠色制造業(yè)生產形式是適合當前社會發(fā)展的重要途徑，能夠滿足人們的主要需求，是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。綠色制造將各生產環(huán)節(jié)考慮進去，不僅做到了節(jié)約資源的效果，也保護了環(huán)境，使企業(yè)的經濟利益得到提升，進一步促進了可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)制造理念。

[1] 吳正亞. 淺析綠色理念背景下的機械制造工藝[J]. 機電信息, 2014(27): 89-91.

[2] 郭偉. 論綠色制造理念下的機械制造工藝[J]. 科技與企業(yè), 2015(24): 324.

AResearchonNewManufacturingTechnologyandEquipmentTechnologyBasedonGreenManufacturing

QIN Jian, DENG Yinzhou, JIANG Fan, LIN Yilin

(TestingandTechnologyCenterforIndustrialProducts,ShenzhenEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Shenzhen,Guangdong518067,China)

With the development of modern science and technology, people have more and more requirements for machine manufacture. Traditional mechanical manufacturing not only waste material phenomenon, but also produce a series of pollution during the production process to cause a bad impact on the environment. So, a green manufacturing is what we need to explore new ideas. Green manufacturing as a whole is to protect the environment in saving resources as the main objective. New manufacturing technology is the main means of building technology. It is good to aim at a series of problems in traditional manufacturing, a new manufacturing technology and equipment technology based on green manufacturing.

Green manufacturing; New machinery; Manufacturing process; Equipment technology

2016-08-30

秦健(1984-)，男，山西忻州市人，工程師，研究方向：機電和檢測，手機：18682401600，E-mail：415686668@qq.com.

TH16

：Bdoi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.04.037