機械加工制造中的綠色制造工藝分析

楊鳳艷

（1.遼寧裝備制造職業(yè)技術學校；2.遼寧廣播電視大學，遼寧 沈陽 110000）

機械加工制造中的綠色制造工藝分析

楊鳳艷1,2

（1.遼寧裝備制造職業(yè)技術學校；2.遼寧廣播電視大學，遼寧 沈陽 110000）

通過選用新型環(huán)保材料實現(xiàn)自然資源的多次利用，降低機械制造成本，避免造成更深層次的環(huán)境污染。綠色制造不僅是新形勢下我國機械制造的發(fā)展趨勢，同時也是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的集中體現(xiàn)。本文詳細闡述了機械加工制造中的綠色制造工藝，并針對其中存在的一些問題提出了建議。

綠色制造；工藝；對策

1 綠色制造工藝技術概述

綠色控制通常也被稱為面向環(huán)境的制造以及環(huán)境意識制造等，是一種綜合考慮資源和環(huán)境影響的新型制造模式，其根本目的在于從使用、運輸、包裝、制造以及設計等一系列產品生命周期中，最大程度上降低對生態(tài)環(huán)境的負面影響，同時也要求提高自然資源的利用效率，協(xié)調生態(tài)環(huán)境與企業(yè)經濟效益之間的關系。作為一種新型制造模式，綠色制造已經成為人類可持續(xù)發(fā)展的基本要求。

綠色控制要求機械產品在保證成本、質量以及功能的前提下，綜合考慮到資源效率和環(huán)境影響之間的關系，降低或消除對生態(tài)環(huán)境的破壞，節(jié)約能源和資源，同時實現(xiàn)降低能耗的基本要求（圖1）。

在新型機械加工制造模式中，其整個產品生命周期包含生產、使用、報廢等環(huán)節(jié)。要求在回收、使用、制造以及設計等環(huán)節(jié)中將資源的作用效率發(fā)揮至最大水平，充分考慮產品生產系統(tǒng)的集成性以及產品自身的環(huán)境屬性，將環(huán)境工作放在產品生產系統(tǒng)的最前端，結合產品自身的屬性，既要保證產品的質量、使用壽命以及基本性能等方面的要求，也要實現(xiàn)環(huán)境友好的基本要求。

2 綠色制造理念下的機械制造工藝類型

以綠色制造的基本要求為依據(jù)，將綠色制造工作分為環(huán)保型工藝技術、節(jié)省能源工藝技術以及節(jié)約資源的工藝技術（圖1）。

2.1 節(jié)約資源的工藝技術

節(jié)約資源的工藝技術主要是指的是簡化生產工藝，從而實現(xiàn)原材料節(jié)約，優(yōu)化系統(tǒng)組成的生產目標。比如通過毛坯開關的方式來降低加工余量，在刀具組成材料方面降低消耗；降低消切液的使用量進而達到工藝系統(tǒng)簡化的目的。

節(jié)約資源的工藝技術需要從工藝與設計兩方面出發(fā)。在產品設計上，采用設計技術優(yōu)化、減輕零件重量以及降低零件數(shù)量的方法來提高原材料利用率；在工藝生產上，采用新型加工技術、干式加工技術、無切屑加工技術、優(yōu)化毛坯技術來降低材料消耗。

圖1 節(jié)約淘汰的工藝技術

2.2 節(jié)省能源的工藝技術

機械產品所消耗的能量主要集中在加工過程中，將更多所消耗的能量轉化為有用功。而在許多傳統(tǒng)的生產加工工藝中，許多熱能以及機械動能在產生過程中被消費掉，造成了巨大的能源損失。比如機械摩擦過程中被浪費掉的能量，不僅會降低能源的利用效率，同時也會造成機械設備的壽命的損耗，尤其是機械結構摩擦所造產生的質量會一定程度上提高工藝系統(tǒng)的溫度，降低加工精度；由于能量的損失還可能會造成大量的噪聲以及振動，使用工藝系統(tǒng)在流暢度方面受到損失，不僅會危害到周圍環(huán)境也會對操作人員造成嚴重的危害。目的許多機構設備的生產商開始采用低能耗、降耗以及減磨等手段來優(yōu)化生產工藝，降低機械生產對于操作人員以及周圍環(huán)境的損害。

2.3 環(huán)保型工藝技術

生產過程是一個輸入輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)輸入指的是機械加工中不同生產要素的添加過程，經過加工后，系統(tǒng)輸出目標產品，除了輸出目標產品外，系統(tǒng)還會輸出一系列危害操作者以及危害生態(tài)環(huán)境的物質，比如噪聲、皮渣、廢氣、廢液等。環(huán)保型工藝技術對生產工藝環(huán)節(jié)進行優(yōu)化降低廢棄物的排放量，使系統(tǒng)的運行效率得到提高。全面考慮設計階段對于系統(tǒng)運行效率的影響可以有效預防污染；改善末端治理技術。

3 對控制系統(tǒng)的自動化建設

機械智能化運行效率的關鍵在于控制系統(tǒng)的智能化程度，一個好的智能化控制系統(tǒng)可以大大降低機械設備運行過程的開支，提高機械設備創(chuàng)造經濟效益的能力，提高機械機械制造企業(yè)的盈利能力。在優(yōu)化資源配置方面，引入智能化系統(tǒng)，利用智能化系統(tǒng)對機械運行的相關數(shù)據(jù)進行收集，不僅大大提高了研究機械與改造機械的工作效率，也大大提高了企業(yè)對重要機械的了解程度，進一步加強技術人員對機械設備的控制能力，節(jié)約人力資源的同時也提高了機械工程企業(yè)的經濟效益。比如在挖掘機制造工藝中，可以利用車載計算機可對鏟斗的位置進行定位+使鏟斗沿預定的作業(yè)軌跡動作，并對鏟斗的挖掘阻力進行分析，對發(fā)動機功率進行調節(jié)。

4 綠色制造理念下的機械制造工藝

4.1 選擇綠色原材料

綠色原材料的使用既要符合綠色制造工藝的基本要求，也要保持綠色制造工藝下產品的實用性，保證生態(tài)環(huán)境與制造工藝之間的協(xié)調性，綠色材料的選取和使用是實現(xiàn)綠色制造的必要條件。

綠色材料的選取需要遵循以下幾個原則：

（1）降低化石材料的使用量，選取可再生材料，提高原材料的可回收性，降低原材料學浪費，降低由于原材料所造成的污染。

（2）用污染少、成本低并且來源豐富的材料替代傳統(tǒng)的污染大、價值高的材料。

（3）盡量選取純天然，無公害的材料，提升原材料與生態(tài)環(huán)境的兼容性，禁止使用輻射性強、有害、有毒的原材料。使用所生產出來的產品有更高的回收價值，降低產品毀棄量，節(jié)約資源，保護生態(tài)環(huán)境。

4.2 采用行進的成型技術

（1）少無切削技術（圖2）。隨著新工藝、新技術的不斷發(fā)展，直接沉積、次擠壓以及精密制造等成型技術日趨成熟，工程塑料廣泛應用于機械制造工藝當中，形成了仿形以及精密成形的發(fā)展趨勢。采用自由成型的加工方法，可以直接使用某些成型零件，減少加工工作量。這可以減少毛坯制造過程中所生產的能源消耗，同時也能夠一定程度上降低生產費用，縮減制造周期。

圖2 少無切削技術

（2）快速成型技術。快速成型通常也被稱為快速原型制造技術，通過CAD數(shù)據(jù)以及快速成型機將材料直接構建成實體原型。與傳統(tǒng)的先堆砌后切割的生產方式不同，這種生產工藝不需要任何裝夾工具、模具以及刀具，直接、準確且快速地構建復雜的開關。利用相關材料以及三維實體可以實現(xiàn)零件的直接生產。這種生產工藝能夠有效降低制造成本，節(jié)約資源，減少環(huán)境污染，同時也改善了生產工藝，提高了機械加工制造的生產效率。

4.3 綠色切削加工技術

傳統(tǒng)的機械制造過程中，需要用到大量的削切液以進行削切加工，而且削切液的成本比較低廉，消切液的用加較大，替代成本相對較高，很大程度上構成了對生態(tài)環(huán)境的危害。這就需要采用新型的綠色切削加工技術。綠色加工技術本質上是一種意在解決資源問題以及環(huán)境問題的加工技術，既要提高資源的利用率，也要最大程度上減輕對環(huán)境的污染。當前我國綠色切削工藝主要包含綠色濕式切削、低溫切削、干式切削等。其中低溫濕式切削是當前國內廣泛采用的一種切削方法，這種削切方法主要用于淬硬鋼、高錳鋼、鈦合金等材料的加工，需要配備氮氣流裝置，其使用成本也相對較高，而這種工藝的優(yōu)點是能夠大量節(jié)約建筑材料，對于大型機械制造企業(yè)可以有效起到降低生產成本的作用。

[1] 陳京平.面向機械加工工藝規(guī)劃的綠色制造技術研究[D].南昌大學，2010.3(26):19～20.

[2] 何彥.面向綠色制造的機械加工系統(tǒng)任務優(yōu)化調度方法研究[D].重慶大學，2007.9(15)4～5.

[3] 張秀芬.機械產品綠色制造工藝要素規(guī)劃及標準規(guī)范研究[D].機械科學研究總院，2009.5(13):13～14.

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1671-0711（2016）12（下）-0079-02