機械制造工藝綠色化可行性探究

摘要：機械制造業(yè)是為多個行業(yè)提供產(chǎn)品的工業(yè)制造業(yè)，該行業(yè)對于能源及材料的需求是巨大的，傳統(tǒng)工藝存在能源浪費嚴(yán)重、污染多、成本高的缺點，應(yīng)利用先進(jìn)的制造技術(shù)和制造工藝對該行業(yè)進(jìn)行改進(jìn)和升級，以促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。文章對機械制造工藝綠色化可行性進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：機械制造工藝；綠色化；機械制造業(yè)；機械制造成型技術(shù)；快速成型技術(shù)；冷輾擴技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH186 文章編號：1009-2374（2015）32-0084-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.045

機械制造是為各個工業(yè)生產(chǎn)部門提供技術(shù)裝備的行業(yè)，制造業(yè)的發(fā)展推動了工業(yè)發(fā)展，促進(jìn)了國民經(jīng)濟的建設(shè)與發(fā)展。機械制造是以大規(guī)模地開發(fā)和利用自然資源為基礎(chǔ)發(fā)展而成的，這種發(fā)展模式極大地破壞了生態(tài)環(huán)境，影響了行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，綠色化制造理念由此產(chǎn)生。

1 機械制造工藝綠色化理念提出背景

1.1 傳統(tǒng)機械制造業(yè)能源浪費嚴(yán)重

傳統(tǒng)機械制造工藝存在能源浪費嚴(yán)重問題。在生產(chǎn)過程中，由于機械摩擦產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為機械內(nèi)能或其他形式能量，降低了機械設(shè)備的實用性能和使用壽命，使設(shè)備的精準(zhǔn)度降低，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，同時也造成了資源和能源的浪費。采用新型生產(chǎn)技術(shù)，降低機械設(shè)備的能源損耗，適量運用再生資源，降低機械制造業(yè)的能源損耗。

1.2 傳統(tǒng)機械制造環(huán)境危害嚴(yán)重

機械制造工藝是將一種物質(zhì)經(jīng)過系列加工制造，變?yōu)榫哂幸欢▽嵱霉δ艿漠a(chǎn)品的過程，在加工過程中會產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲等對環(huán)境或技術(shù)人員有害的物質(zhì)，需要進(jìn)行改進(jìn)。綠色工藝是將機械制造工藝設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)或在工藝終端增加污染物處理技術(shù)，以減少或消除污染物的產(chǎn)生，降低機械制造工藝對環(huán)境或人的損害，提高機械效率的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.3 傳統(tǒng)機械制造資源浪費嚴(yán)重

傳統(tǒng)機械制造工藝中，工藝流程復(fù)雜，制作原料多為傳統(tǒng)金屬資源，在制作過程中，使用大量切削液，造成極大的資源浪費。綠色化工藝是在保持機械產(chǎn)品質(zhì)量和性能均達(dá)標(biāo)的前提下，利用先進(jìn)的自動化技術(shù)對制作工藝進(jìn)行改進(jìn)，減少原料消耗量。另外，尋找可再生新型材料替代傳統(tǒng)原材料，在節(jié)約資源的同時，提高產(chǎn)品的使用壽命和性能。例如在制作刀具時，可通過自動化技術(shù)對毛坯形狀進(jìn)行優(yōu)化，并選擇新型的材料，降低切削液使用量，從而減少余料的產(chǎn)生，達(dá)到節(jié)約資源的目的。

2 機械制造工藝綠色化的可行性

2.1 高新技術(shù)為機械制造綠色化提供技術(shù)支持

2.1.1 先進(jìn)的機械制造成型技術(shù)。在綠色生產(chǎn)理念推動下，機械制造工藝有了新的發(fā)展，如精密鑄造、直接沉積和冷擠壓等成型技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。精密成型將是零件加工未來的發(fā)展方向，而自由成型相對于切削工藝，具有能耗低、成本低、生產(chǎn)周期短、污染少等優(yōu)點，更具有發(fā)展空間。

2.1.2 快速成型技術(shù)?，F(xiàn)代多媒體技術(shù)不斷發(fā)展，三維立體打印技術(shù)的發(fā)明，極大地推動了多個行業(yè)的發(fā)展。機械制造業(yè)利用此原理，將三維數(shù)據(jù)通過快速成型機將層層原材料快速加工成機械產(chǎn)品，該技術(shù)可在不使用任何磨具、工具或刀具的幫助下，快速、準(zhǔn)確、直接地生產(chǎn)形狀各異的復(fù)雜零件，余料少，節(jié)約了資源，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.1.3 冷輾擴技術(shù)。冷輾擴技術(shù)使用初期，由于精度限制，該技術(shù)應(yīng)用范圍僅限于成型和碾擴，而數(shù)控技術(shù)的發(fā)展極大地推動了此項技術(shù)的應(yīng)用。技術(shù)原理主要是通過碾壓輪生產(chǎn)產(chǎn)品的外輪廓、內(nèi)模具生產(chǎn)產(chǎn)品的內(nèi)輪廓，機械作用將二者擠壓在一起，在套圈壁的輔助下不斷滾動，使產(chǎn)品直徑變薄、成型。冷碾擴技術(shù)不受壓力影響，減少了工藝步驟，可達(dá)到節(jié)約原材料的目的。

2.2 綠色化理念在機械制造工藝中的應(yīng)用

2.2.1 機械制造設(shè)計階段綠色化。機械制造工藝綠色化的應(yīng)用體現(xiàn)的首要階段為設(shè)計階段，在對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計之初，應(yīng)充分考慮產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所應(yīng)注意的各種環(huán)保問題，并將節(jié)能、環(huán)保作為設(shè)計的主要原則。例如，對產(chǎn)品的材料選擇、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制作技術(shù)選擇、拆卸維護(hù)設(shè)計、后期運輸、使用、報廢處置等，各階段設(shè)計方案應(yīng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使產(chǎn)品制造及使用全過程在節(jié)能減排方面均達(dá)到最優(yōu)化，實現(xiàn)綠色化生產(chǎn)。

2.2.2 機械制造過程綠色化。機械制造在制作過程中，要達(dá)到節(jié)能減排的目的，需在選材和技術(shù)上進(jìn)行嚴(yán)格選擇。材料選擇方面應(yīng)選擇可再生能源、原料豐富、成本低、污染少的能源或材料；盡量避免使用有輻射性、有毒、有害的能源或材料；技術(shù)方面應(yīng)采用干切削、低溫切削、高精準(zhǔn)冷碾、金屬粉末注射成型、可編輯的數(shù)控技術(shù)等，利用先進(jìn)的技術(shù)降低能耗、減少材料浪費、縮減制造成本，從而實現(xiàn)機械制造的綠色化生產(chǎn)工藝。

2.2.3 機械制造污染物處理。機械制造過程中會產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、毛坯腳料、不合格零件等，直接廢棄不僅會對環(huán)境造成巨大破壞，還造成了能源和資源的浪費。對以上廢棄物進(jìn)行處理的主要方法為，回收可燃性氣體作為燃料重復(fù)利用、回收或轉(zhuǎn)化廢液中的有用成分，利用化學(xué)方法將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低毒或無毒物質(zhì)進(jìn)行排放，將報廢零件或毛坯腳料進(jìn)行回收再利用，變廢為寶。

3 機械制造工藝綠色化中亟待解決的問題

3.1 綠色制造理念普及深度有待于加強

綠色化制造理念提出和發(fā)展的時間較短，對于綠色制造理念的理解不夠全面，理解深度有待于進(jìn)一步加強。鑒于國家政策的要求，部分機械制造企業(yè)針對企業(yè)生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，降低了生產(chǎn)對于周邊環(huán)境的破壞，但其制造工藝仍存在資源浪費現(xiàn)象，需要進(jìn)一步優(yōu)化，從機械制造全過程實現(xiàn)綠色制造理念，節(jié)約企業(yè)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

3.2 人才的缺乏

機械制造業(yè)的發(fā)展，綠色制造理念的實現(xiàn)，需要大量具有高素質(zhì)、高技術(shù)的人才。而機械制造專業(yè)人才一般由高職、中職、技工院校培養(yǎng)，在人才培養(yǎng)過程中，對于綠色制造理念培養(yǎng)深度無法滿足社會的需求，綠色制造是綠色資源、綠色生產(chǎn)和綠色產(chǎn)品的交叉綜合，是時代發(fā)展的需要，是科技發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)教學(xué)與實踐脫離嚴(yán)重，所培養(yǎng)的人才僅能勝任傳統(tǒng)制造行業(yè)的工作，而對于新型的綠色化生產(chǎn)工藝無法勝任。改革機械制造專業(yè)人才培養(yǎng)模式，提高人才的專業(yè)技能及專業(yè)理念是當(dāng)今制造業(yè)急需解決的問題。

4 結(jié)語

機械制造業(yè)是關(guān)系多個行業(yè)發(fā)展水平的工業(yè)制造業(yè)，該行業(yè)的能源消耗較大，極大地限制了行業(yè)的發(fā)展。在國家提倡經(jīng)濟發(fā)展綠色化的今天，機械制造業(yè)應(yīng)認(rèn)清形勢，充分利用先進(jìn)的制造工藝及制造技術(shù)，不斷對傳統(tǒng)制造工藝進(jìn)行改進(jìn)升級，以實現(xiàn)機械制造工藝的綠色化。

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作者簡介：蘇慧祎（1972-），女，山東煙臺人，煙臺工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，研究方向：機械工程材料和教學(xué)管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）