機(jī)械制造業(yè)的綠色制造工藝技術(shù)探討

于祥行 李進(jìn)舟

綠色制造是龐大的系統(tǒng)工程，是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的制造技術(shù)。它著眼在產(chǎn)品制造過程中，對環(huán)境的負(fù)面影響最小，與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益共同提高的制造模式。綠色制造的關(guān)鍵技術(shù)是：

1.綠色設(shè)計的研發(fā)。

2.綠色制造工藝技術(shù)及綠色工藝設(shè)備的研發(fā)。

3.綠色制造過程建模。

4.綠色制造評價方法的研究。

一、綠色設(shè)計

綠色設(shè)計即在產(chǎn)品的設(shè)計階段，就將環(huán)境因素和防止污染的措施貫穿于產(chǎn)品設(shè)計中，將產(chǎn)品的環(huán)境屬性和資源屬性，如可拆卸性、可回收性、可制造性等作為設(shè)計的目標(biāo)，并行的考慮并保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、壽命和經(jīng)濟(jì)性。綠色設(shè)計要求在產(chǎn)品設(shè)計時，選擇與環(huán)境友好的材料、機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造工藝，在使用過程中，能耗最低，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生毒副作用;在產(chǎn)品生命終結(jié)時，要便于產(chǎn)品的拆卸、回收和再利用，所剩廢棄物最少。

二、低物耗的綠色制造技術(shù)

（一）綠色材料

綠色設(shè)計與制造所選擇的材料既要有良好的使用性能，又要與環(huán)境有較好的協(xié)調(diào)性，為此，可改善機(jī)電產(chǎn)品的功能，簡化結(jié)構(gòu)，減少所用材料的種類;選用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收再利用的材料。

（二）少無切削

隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展、精鑄、冷擠壓等成型技術(shù)和工程塑料在機(jī)械制造中的應(yīng)用日趨成熟，從近似成形向凈成形仿形發(fā)展。有些成形件不需要機(jī)械加工就可以直接使用，不僅可以節(jié)約傳統(tǒng)毛培制造時的能耗、物耗，也大大減少了產(chǎn)品的制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用。

（三）節(jié)水制造技術(shù)

水是寶貴的資源，在機(jī)械制造中起著重要作用。但由于我國北方缺水，從綠色可持續(xù)發(fā)展的角度，應(yīng)積極探討節(jié)水制造的新工藝。干式切削就是一例，它可以消除在機(jī)加工時使用切削液所帶來的負(fù)面效應(yīng)，是理性的機(jī)械加工綠色工藝。

（四）新型刀具材料

減少刀具，尤其是復(fù)雜貴重刀具材料的磨耗是降低材料消耗的另一重要途徑，對此可采用新型刀具材料，發(fā)展涂層刀具。

三、低能耗的綠色制造技術(shù)

機(jī)械制造企業(yè)在生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備時需要大量鋼鐵、電力、煤炭和有色金屬等資源，隨著地球上礦物資源的減少和近期國際市場石油價格的不斷波動，節(jié)能降耗已經(jīng)是不爭的事實(shí)，對此可采用以下綠色技術(shù)。

（一）技術(shù)節(jié)能

加強(qiáng)技術(shù)改造，提高能源利用率，如采用節(jié)能型電機(jī)、風(fēng)扇，淘汰能耗大的老式設(shè)備。

（二）工藝節(jié)能

改變原來能耗大的機(jī)械加工工藝，采用先進(jìn)的節(jié)能新工藝和綠色新工裝。

（三）管理節(jié)能

加強(qiáng)能源管理及時調(diào)整設(shè)備負(fù)荷，消除跑、冒、滴、漏等浪費(fèi)現(xiàn)象，避免設(shè)備空車運(yùn)作和機(jī)電設(shè)備長期處于待電狀態(tài)。

（四）綠色設(shè)備

機(jī)械制造裝備將向著低能耗，與環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色設(shè)備方向發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了干式切削加工機(jī)床、強(qiáng)冷風(fēng)磨削機(jī)床等。綠色化設(shè)備減少了機(jī)床材料的用量，優(yōu)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床性能，不使用對人和生產(chǎn)環(huán)境有害的工作介質(zhì)。

四、廢棄物少的綠色制造技術(shù)

機(jī)械制造目前多是采用材料去除的加工方式，產(chǎn)生大量的切屑、廢品等廢棄物，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境，對此可采取以下綠色技術(shù)。

（一）切削液的回收再利用

已使用過的廢乳化液中，含有大量的油脂，此外還含有硫、磷等化學(xué)添加劑，如直接排放或燃燒，則將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，綠色制造對切削液的使用、回收再利用或再生非常重視。

（二）磨屑二次資源利用

在磨削中，磨屑的處理有些困難，若采用干式磨削，磨削處理則較為方便，由于CBN砂輪的磨削比較高，磨屑中很少有砂輪的微粒，磨屑純度很高，可通過一定裝置搜集被加工材料的磨粒，作二次資源利用。

（三）快速原型制造技術(shù)（RPM）

應(yīng)用材料堆積成型原理，突破了傳統(tǒng)機(jī)加工去除材料的方法，采用分層實(shí)體制造（LOM），熔化沉積制造（FDM）等，能迅速制造出形狀復(fù)雜的三維實(shí)體和零件，可節(jié)約資源，又能減少加工廢棄物的處理，是很有發(fā)展前途的綠色制造技術(shù)。

五、少污染的綠色制造技術(shù)

（一）大氣污染

機(jī)械制造中的大氣污染主要來自工業(yè)窯爐（如鑄造的沖天爐、烘干爐等）、工業(yè)鍋爐和熱處理車間的爐具等，他們在生產(chǎn)加熱時產(chǎn)生大量的煙塵，含硫、含氮化合物，對工人及居民的人身健康造成危害，為此可采取改變節(jié)能結(jié)構(gòu)、燃燒方式和集中供熱等綠色工藝技術(shù)。

（二）水污染

機(jī)械制造業(yè)的廢水主要有，含油廢水、含酸（堿）廢水，電鍍廢水和洗滌廢水等，由于工業(yè)廢水處理難度大、費(fèi)用高，綜合防治是現(xiàn)階段處理水污染較為有效的措施，不過這仍是末端治理技術(shù)，綠色化程度不高，還需要從源頭治理。

（三）其他污染

除了上述污染源外，機(jī)械制造還存在振動污染、噪聲污染、熱污染、射頻輻射污染、光污染等其他污染源，應(yīng)積極研究采取相應(yīng)的防護(hù)和改善措施。

六、綠色制造技術(shù)的應(yīng)用

若從節(jié)能、降耗、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的角度出發(fā)，諸如快速成型技術(shù)，并行工程機(jī)敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)都可納入綠色制造技術(shù)的應(yīng)用范疇。不過目前能將綠色制造技術(shù)真正應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)的，也是較為成功的應(yīng)用，主要集中在汽車、家電等支柱產(chǎn)業(yè)上。

作者簡介：于祥行，工程師，從事管理工作;李進(jìn)舟，高級工程師，從事管理工作。