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品檢測技術中心，廣東 深圳 518067)

隨著現代科學技術的發展，人們對機械制造的要求也越來越高。傳統的機械制造不僅會發生浪費材料的現象，還在制作過程中產生一系列的污染，對環境造成很壞的影響。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境、節約資源為主要目標，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

第二次工業革命的到來為制造業發展提供了巨大的契機，為工廠帶來了巨大的經濟效益。一些企業在看到利益的基礎上增加生產數量、擴大生產規模，而制造污染也在此時出現。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，主要表現在人們大量的浪費資源，污染環境。近幾年來，環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。而制造業則對這些情況進行了延續，據相關數據表明，制造業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。傳統的制造業利用程度不高，產生的危害又是不可估計的。所以美國的制造專家表明，改變現有狀態的措施不完善，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，從源頭上清除這種危害。綠色制造業在宏觀上來看是生態理念的完美結合，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

綠色制造工業的技術是由美國專業的制造專家提出的綠色環保理念[2]。具體來說，綠色制造技術是以傳統的制造平臺為基礎、以環保科學、節能減排、綜合控制為手段的現代化生產模式。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，也會促進企業經濟效益與人民生活質量的雙重進步。

1.3與傳統制造技術的比較

我國的傳統制造技術相當于一個開闊式的生產系統。其典型運行特征就是開采大自然中的資源進行工業生產，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，傳統制造工業就要有足夠的人員安排，要使勞動力符合企業的生產規模。在生產時，企業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。

而綠色制造業則完全不同，雖然它是在傳統的基礎上進行延續的一種方式，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劃。例如，在生產工藝材料的選擇時，一般采用新型節能性物質進行操作。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 綠色制造業生產模式

我們可以從中看出他的生產運行是在一個統一的平臺之上的。其主要內容包括：企業將原料產品購進，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，形成統一的、徹底性的規模。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。在周期循環的環節中，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，綠色制造業與傳統制造業最大的區別就是根據不同用戶的需求來滿足市場的發展條件。在生產初期就盡可能的考慮到以后的回收環節，合理的分配資源，盡最大的努力將制造業的系統達到最佳的優化程度，使得企業的收益增加，社會環境保護措施做到極致，體現可持續發展的理念。

2 基于綠色制造業的新型設計工藝

2.1節約資源型工藝技術

在傳統制造業的發展中，會產生耗費大量原材料的情況。所以綠色制造業的基礎設計工藝，就是以“節約”為主，通過制定優化方案，來做到節能、環保的要求。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。據相關數據統計，其原料的使用數量可以節約40%，將近一半的材料被節約出來，也體現了其技術性能。第二，干式加工技術。在傳統的制造業中，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發展的一個部分。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。所以針對此種現象，我們可以利用再生性的節能產品。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得以發展。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。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，主要合成方式是將機床主軸進行改造，使其與油氣系統進行組合。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環境保護型工藝設計

環境保護是綠色制造生產中的另一重要主題，它的運行狀態也是非常合理的。傳統的機械制造工藝中，對環境污染的現象太過嚴重，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制造業的生產。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。就此可見，工業生產對于環境的影響是多么的巨大。綠色制造業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，對環境的保護也比較健全。

3 基于綠色制造業的裝備技術探討

綠色環保機床的研究實例能夠體現資源節約的作用，是生態環保的重要形式。在機械制造中，綠色環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保機床為例，探究其應用方式。它從“綠色的理念出發”，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，對主要部位進行冷制。冷制采用的無氟附件配置系統，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，傳統的制造工業中存在著很大的弊端。資源浪費現象嚴重，對環境的污染也很高。而綠色制造業生產形式是適合當前社會發展的重要途徑，能夠滿足人們的主要需求，是制造業未來的發展趨勢。綠色制造將各生產環節考慮進去，不僅做到了節約資源的效果，也保護了環境，使企業的經濟利益得到提升，進一步促進了可持續發展的工業制造理念。

[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, 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