機械制造業的綠色制造工藝技術探討

于祥行 李進舟

綠色制造是龐大的系統工程，是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的制造技術。它著眼在產品制造過程中，對環境的負面影響最小，與環境協調發展，促進企業經濟效益和社會效益共同提高的制造模式。綠色制造的關鍵技術是：

1.綠色設計的研發。

2.綠色制造工藝技術及綠色工藝設備的研發。

3.綠色制造過程建模。

4.綠色制造評價方法的研究。

一、綠色設計

綠色設計即在產品的設計階段，就將環境因素和防止污染的措施貫穿于產品設計中，將產品的環境屬性和資源屬性，如可拆卸性、可回收性、可制造性等作為設計的目標，并行的考慮并保證產品的功能、質量、壽命和經濟性。綠色設計要求在產品設計時，選擇與環境友好的材料、機械結構和制造工藝，在使用過程中，能耗最低，不產生或少產生毒副作用;在產品生命終結時，要便于產品的拆卸、回收和再利用，所剩廢棄物最少。

二、低物耗的綠色制造技術

（一）綠色材料

綠色設計與制造所選擇的材料既要有良好的使用性能，又要與環境有較好的協調性，為此，可改善機電產品的功能，簡化結構，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、新工藝的發展、精鑄、冷擠壓等成型技術和工程塑料在機械制造中的應用日趨成熟，從近似成形向凈成形仿形發展。有些成形件不需要機械加工就可以直接使用，不僅可以節約傳統毛培制造時的能耗、物耗，也大大減少了產品的制造周期和生產費用。

（三）節水制造技術

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

（四）新型刀具材料

減少刀具，尤其是復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，發展涂層刀具。

三、低能耗的綠色制造技術

機械制造企業在生產機械設備時需要大量鋼鐵、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，節能降耗已經是不爭的事實，對此可采用以下綠色技術。

（一）技術節能

加強技術改造，提高能源利用率，如采用節能型電機、風扇，淘汰能耗大的老式設備。

（二）工藝節能

改變原來能耗大的機械加工工藝，采用先進的節能新工藝和綠色新工裝。

（三）管理節能

加強能源管理及時調整設備負荷，消除跑、冒、滴、漏等浪費現象，避免設備空車運作和機電設備長期處于待電狀態。

（四）綠色設備

機械制造裝備將向著低能耗，與環境相協調的綠色設備方向發展，現在已經出現了干式切削加工機床、強冷風磨削機床等。綠色化設備減少了機床材料的用量，優化了機床結構，提高了機床性能，不使用對人和生產環境有害的工作介質。

四、廢棄物少的綠色制造技術

機械制造目前多是采用材料去除的加工方式，產生大量的切屑、廢品等廢棄物，既浪費了資源，又污染了環境，對此可采取以下綠色技術。

（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、磷等化學添加劑，如直接排放或燃燒，則將造成嚴重的環境污染，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（RPM）

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

五、少污染的綠色制造技術

（一）大氣污染

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

（二）水污染

機械制造業的廢水主要有，含油廢水、含酸（堿）廢水，電鍍廢水和洗滌廢水等，由于工業廢水處理難度大、費用高，綜合防治是現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，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，應積極研究采取相應的防護和改善措施。

六、綠色制造技術的應用

若從節能、降耗、縮短產品開發周期的角度出發，諸如快速成型技術，并行工程機敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網絡制造等先進制造技術都可納入綠色制造技術的應用范疇。不過目前能將綠色制造技術真正應用于企業生產的，也是較為成功的應用，主要集中在汽車、家電等支柱產業上。

作者簡介：于祥行，工程師，從事管理工作;李進舟，高級工程師，從事管理工作。