面向機(jī)械加工工藝規(guī)劃的綠色制造技術(shù)探析

穆立燁 張拓

摘 要：綠色制造技術(shù)是符合現(xiàn)代環(huán)保意識(shí)與資源效益的新型制造模式。在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綠色制造工藝對(duì)機(jī)械加工工藝的優(yōu)化將體現(xiàn)在環(huán)境保護(hù)、資源利用率等方面。本文對(duì)綠色制造技術(shù)進(jìn)行細(xì)化分析，將傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝規(guī)劃與綠色制造技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，簡(jiǎn)述綠色加工工藝技術(shù)，對(duì)綠色制造技術(shù)進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工工藝 綠色制造技術(shù) 制造模式 規(guī)劃結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（a）-0089-02

制造業(yè)在現(xiàn)今綠色全球化的浪潮中亟需改革，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)與相關(guān)環(huán)境保護(hù)法律的推出，非綠色制造技術(shù)與非綠色制造產(chǎn)品將逐步被社會(huì)與市場(chǎng)所淘汰。制造業(yè)應(yīng)改變傳統(tǒng)制造模式，推行綠色制造技術(shù)，發(fā)展相關(guān)的綠色材料、綠色能源和綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)等基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)出保護(hù)環(huán)境、提高資源效率的綠色產(chǎn)品。

1 綠色制造技術(shù)的重要意義

1.1 綠色制造技術(shù)概要

綠色制造是指同時(shí)考慮環(huán)境影響與資源效益的現(xiàn)代化制造模式。其目標(biāo)是使產(chǎn)品自出產(chǎn)、使用到報(bào)廢的生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境污染率達(dá)到最小且效益達(dá)到最高。綠色制造重點(diǎn)關(guān)注的兩方面在于對(duì)各項(xiàng)成本的把控與對(duì)環(huán)境污染的削減，在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開(kāi)發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化各有關(guān)因素。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界各國(guó)先后對(duì)環(huán)境保護(hù)提出計(jì)劃并發(fā)展至今，在未來(lái)10年內(nèi)綠色產(chǎn)品有可能成為市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。

1.2 綠色制造技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝涉及時(shí)間成本、資源成本、人力機(jī)械成本等問(wèn)題，綠色制造技術(shù)對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行細(xì)化，提升污染防控管理能力，構(gòu)建綠色機(jī)械制造加工體系。例如，在機(jī)械制造中，采用綠色制造工藝減少切削工藝（利用精密鑄造、冷擠壓、直接沉淀等成型技術(shù)）或采用干式切削工藝（在加工過(guò)程中不使用冷卻潤(rùn)滑油）減少物料廢料與潤(rùn)滑油的污染，并節(jié)約大量資金成本。在產(chǎn)品的包裝時(shí)，根據(jù)綠色制造技術(shù)使用可回收或容易降解的環(huán)保材料，并避免過(guò)繁包裝帶來(lái)的二次污染。

1.3 綠色制造對(duì)于機(jī)械加工的意義

綠色制造的優(yōu)點(diǎn)主要有3個(gè)方面：（1）資源消耗率降低。綠色制造工藝通過(guò)對(duì)物料與能源的選擇與優(yōu)化使用使資源利用提高，資源消耗率降低。（2）環(huán)境污染率降低。綠色制造工藝通過(guò)對(duì)工藝選擇、材料選擇、產(chǎn)品包裝、回收處理、設(shè)備利用等方面進(jìn)行規(guī)劃，降低廢氣、廢液、廢渣、噪音、電磁波等污染物的產(chǎn)生與排放。在機(jī)械加工中，綠色制造技術(shù)可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的共同發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造相關(guān)問(wèn)題的分析，尋找與環(huán)境矛盾的三舊（舊技術(shù)、舊機(jī)器、舊工藝）并解決問(wèn)題，有利于機(jī)械制造技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展。

2 傳統(tǒng)機(jī)械加工的弊端

2.1 機(jī)械加工對(duì)環(huán)境的影響

機(jī)械加工過(guò)程中，由于企業(yè)環(huán)保意識(shí)淡薄、中小企業(yè)缺少排污凈化設(shè)備資金等問(wèn)題，對(duì)環(huán)境造成重大污染。例如某些小型企業(yè)機(jī)械加工過(guò)程中，廢氣直接排放或凈化不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，造成附近區(qū)域的空氣污染，甚至威脅附近居民的正常生活；機(jī)械制造往往還會(huì)伴隨巨大噪音（包括空氣動(dòng)力性噪音、機(jī)械性噪音、電磁性噪音），處理不得當(dāng)將會(huì)嚴(yán)重影響從業(yè)人員以及附近地區(qū)的居民的健康問(wèn)題；某些特殊機(jī)械加工企業(yè)在加工中會(huì)產(chǎn)生帶有腐蝕性的重金屬，直接排放將導(dǎo)致土壤微生物結(jié)構(gòu)的破壞、酸堿度的改變，長(zhǎng)期排放甚至污染地下水資源。

2.2 機(jī)械加工對(duì)設(shè)備的損耗

在機(jī)械加工過(guò)程中，切削、鍛造、焊接、拋光等工序必然會(huì)對(duì)加工設(shè)備造成損耗，機(jī)械加工對(duì)加工設(shè)備的磨損將會(huì)嚴(yán)重影響加工效率與加工質(zhì)量。同時(shí)，機(jī)械加工過(guò)程，不合能源加工工藝將導(dǎo)致加工設(shè)備的未工作運(yùn)行（如空轉(zhuǎn)），在磨損設(shè)備的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

2.3 機(jī)械加工對(duì)資源的消耗

機(jī)械加工過(guò)程中，原料、能源的使用均應(yīng)通過(guò)合理規(guī)劃使用。不合理的加工工藝、儲(chǔ)存模式均可能造成原材料的浪費(fèi)。例如，金屬材料對(duì)環(huán)境要求較高，在儲(chǔ)存時(shí)不夠密封導(dǎo)致濕度過(guò)高，將會(huì)導(dǎo)致金屬材料的銹蝕；在加工過(guò)程中，過(guò)高的溫度將導(dǎo)致金屬性能下降，浪費(fèi)材料，過(guò)低的溫度不能滿足加工需求，浪費(fèi)能源。

3 機(jī)械加工工藝的綠色制造優(yōu)化

3.1 綠色制造技術(shù)的優(yōu)化方式

企業(yè)應(yīng)在根本模式上調(diào)整制造模式，用綠色制造的基本理念對(duì)產(chǎn)品的生命周期進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)劃，適當(dāng)?shù)哪Ｊ接兄诩庸こ鲎顑?yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。因此在材料選擇上就應(yīng)考慮其各項(xiàng)性能與影響，減少不可再生資源和短缺資源的使用量，盡量采用各種替代物質(zhì)和技術(shù)。綠色制造技術(shù)對(duì)機(jī)械制造工藝的優(yōu)化的核心在于改變機(jī)械加工工藝。對(duì)機(jī)械加工工藝的規(guī)劃應(yīng)以加工技術(shù)的綜合實(shí)效為考慮重點(diǎn)，綜合實(shí)效包括加工效率、投入產(chǎn)出比、各項(xiàng)成本以及對(duì)環(huán)境的影響等。加工工藝的規(guī)劃直接影響了物料、能源與對(duì)環(huán)境的影響，綠色加工工藝應(yīng)盡可能在減少物料與資源的消耗、提高投入產(chǎn)出比的基礎(chǔ)上減少?gòu)U棄物、噪音。綠色加工工藝應(yīng)形成節(jié)能、減排、可回收利用循環(huán)的加工模式。由于產(chǎn)品報(bào)廢后若不處理將導(dǎo)致資源浪費(fèi)與二次污染，綠色制造模式相較于傳統(tǒng)制造模式應(yīng)更注重對(duì)產(chǎn)品回收利用方面的處理，例如，企業(yè)進(jìn)行可拆卸結(jié)構(gòu)模塊劃分和接口技術(shù)研究，將產(chǎn)品加工成可拆卸結(jié)構(gòu)，降低產(chǎn)品報(bào)廢率。

3.2 綠色制造技術(shù)的優(yōu)化技術(shù)

3.2.1 納米技術(shù)

在特殊機(jī)械加工工程中，將物質(zhì)分割至納米級(jí)大小，從而改變物質(zhì)的物理特性（聲、電、熱、磁等），生產(chǎn)出特殊功能的微型機(jī)械產(chǎn)品。在此技術(shù)中，由于加工過(guò)程均為微型操作，資源消耗小，且設(shè)備與產(chǎn)品的碰撞與摩擦都將大大減小，噪音污染幾乎為零、擁有“低消耗、高效益”的優(yōu)點(diǎn)。在大型加工過(guò)程中，納米技術(shù)還可以用于開(kāi)發(fā)設(shè)備的潤(rùn)滑油，納米級(jí)的潤(rùn)滑油可以覆蓋在設(shè)備與產(chǎn)品接觸面上形成一層擁有遮擋電磁波和紫外線特性的半永久性的保護(hù)膜，大大減小設(shè)備的磨損與產(chǎn)生的噪音。

3.2.2 干式加工

干式加工即在機(jī)械加工過(guò)程中不使用潤(rùn)滑液、冷卻液、切削液等工業(yè)用液。干式加工的核心優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)化加工工藝，降低成本并消除廢液帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。

干式加工在切削鑄鐵材料方面技術(shù)已經(jīng)成熟，尋求最合適的干式切削刀具、工件和機(jī)床及其參數(shù)的最佳配合方式是干式加工技術(shù)的關(guān)鍵。

3.2.3 熱加工工藝模擬

傳統(tǒng)熱加工技術(shù)通常會(huì)造成表面組織偏析、縮孔、疏松、淬火裂紋等問(wèn)題。熱加工模擬技術(shù)通過(guò)模擬仿真、試驗(yàn)測(cè)試等手段，在模擬環(huán)境下顯示產(chǎn)品在加工過(guò)程中的變化。該技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于可以預(yù)先確定最佳工藝參數(shù)與工藝方案，并預(yù)測(cè)可能會(huì)產(chǎn)生的缺陷，預(yù)先準(zhǔn)備處理措施，從而使產(chǎn)品精確接近預(yù)期質(zhì)量。

3.2.4 近凈成形技術(shù)和近無(wú)缺陷成形技術(shù)

近凈成形技術(shù)和近無(wú)缺陷成形技術(shù)是在生產(chǎn)零件過(guò)程中，直接生產(chǎn)出可以作為機(jī)械構(gòu)件的產(chǎn)品。通過(guò)精密成形技術(shù)將零件無(wú)限接近預(yù)期規(guī)格，進(jìn)行大批量生產(chǎn)，最大限度地減少機(jī)械加工量，大大減少原材料和能源的消耗。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)保意識(shí)的逐步提高，機(jī)械加工工藝的綠色制造化的進(jìn)程越來(lái)越快。傳統(tǒng)工藝的機(jī)械制造所產(chǎn)生的污染已經(jīng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，因此綠色制造化不僅是企業(yè)對(duì)于自身成本的優(yōu)化，更是對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義，是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。企業(yè)應(yīng)改革傳統(tǒng)加工模式，將綠色加工技術(shù)針對(duì)性的融合在自身的生產(chǎn)加工中，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，使綠色加工技術(shù)成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的利器。

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