基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)分析

楊春林

摘要：傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)伴隨著高污染、高能耗，與我國(guó)倡導(dǎo)的可持續(xù)、可再生的生態(tài)發(fā)展存在著明顯的沖突。隨著環(huán)境污染的惡化，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境保護(hù)，建筑綠色機(jī)械制造技術(shù)已成為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)。綠色制造技術(shù)是一種基于資源循環(huán)利用和清潔生產(chǎn)的制造工藝。

關(guān)鍵詞：綠色制造;新型機(jī)械制造工藝;裝備技術(shù);分析

1綠色制造技術(shù)的含義

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、社會(huì)人口的爆炸性增長(zhǎng)和人口密度的增加，社會(huì)發(fā)展面臨著資源枯竭和環(huán)境惡劣的嚴(yán)重問題，人口生存和經(jīng)濟(jì)法發(fā)展所需的資源量大大增加。傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)在過去的發(fā)展模式中促進(jìn)了社會(huì)結(jié)構(gòu)的改善和進(jìn)步，但在新時(shí)代背景下，傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)資源消耗過大，管理模式過于粗放，甚至形成“先破壞后治理”的惡性循環(huán)，對(duì)人類的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展極為不利。在20世紀(jì)80年代第一次提出了綠色制造的概念，綠色制造技術(shù)致力于傳遞綠色發(fā)展的理念，融合綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色包裝以及綠色處理等綜合性的綠色生產(chǎn)技術(shù)。在發(fā)展推進(jìn)綠色制造技術(shù)的時(shí)候，對(duì)環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)以及能源科學(xué)進(jìn)行了深入的研究，目的在于從開始的設(shè)計(jì)階段就降低不必要的資源消耗，從當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境實(shí)際狀況出發(fā)降低資源消耗的負(fù)面影響，提高資源的利用效率，使得工業(yè)制造的效益與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的社會(huì)效益都得到大大的提高。

2基于綠色制造業(yè)的新型設(shè)計(jì)工藝

2.1降低能耗型的工藝技術(shù)

降低能源消耗也是發(fā)展綠色制造業(yè)的一部分。在機(jī)械制造過程中，需要大量的金屬材料，因此對(duì)氣體的利用往往是不可避免的。但在生產(chǎn)條件下會(huì)排放大量的污染。因此，針對(duì)這一現(xiàn)象，我們可以采用可再生的節(jié)能產(chǎn)品。例如太陽(yáng)能、風(fēng)能、電能等。集中太陽(yáng)能、利用高能光源發(fā)展綠色制造業(yè)。此外，在制造過程中，還需要改進(jìn)潤(rùn)滑方法，以減少材料與設(shè)備之間的摩擦。進(jìn)一步降低能耗，節(jié)約資源。潤(rùn)滑改進(jìn)如下：廠家將油沿產(chǎn)品內(nèi)壁吹至中心點(diǎn)，需要注意的是油的涂抹一般在關(guān)鍵部位，比如兩臺(tái)機(jī)器的連接口處，焊接的銜接地點(diǎn)等等。接下來(lái)使油氣隨著空氣表層進(jìn)行推進(jìn)，以精細(xì)滴灑的方式做到不產(chǎn)生物質(zhì)的浪費(fèi)。它的優(yōu)點(diǎn)是多方面的，首先，它適用于高溫、耐熱的情況下，所以受腐蝕的情況非常少。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(tài)。

2.2材料選擇方面的綠色應(yīng)用

在傳統(tǒng)制造模式的影響下，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，在材料選擇上過分考慮材料的性能和功能，而忽略了對(duì)環(huán)境的影響。對(duì)此，在產(chǎn)品制造過程中，要充分重視產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的破壞。同時(shí)，由于對(duì)材料回收、再利用等問題考慮較少，很多產(chǎn)品在使用壽命結(jié)束后回收價(jià)值很低，甚至有些產(chǎn)品無(wú)法回收，只能通過掩埋或焚燒的方式進(jìn)行處理，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞。因此，實(shí)現(xiàn)綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及制造材料選擇以及應(yīng)用是關(guān)鍵，解決傳統(tǒng)制造當(dāng)中材料的選擇問題，關(guān)鍵性就是在于綠色材料的應(yīng)用，這里所指的綠色材料，主要是材料的使用性能以及能源、資源的消耗量，對(duì)生態(tài)與環(huán)境具備更低的負(fù)面影響，從而推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展。以航空機(jī)械制造行業(yè)為例，采用資源節(jié)約型的工藝技術(shù)以及工藝材料能夠顯著降低環(huán)境影響的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的資源利用。采用資源節(jié)約型的工藝技術(shù)，是當(dāng)前航空機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的技術(shù)主要是以消耗不可再生的金屬材料為主，但是這一種現(xiàn)象顯然會(huì)消耗大量的金屬原材料，不僅成本較高，而且社會(huì)性也比較低。因?yàn)槟壳懊鹘Y(jié)構(gòu)的改變，制作坯的方式也存在明顯的改變，精鍛件、精鑄件、單晶以及定向凝固精鑄件毛坯替代了傳統(tǒng)的大余量毛坯，其原本的傳統(tǒng)意義鍛件使用量從原本的77%降低至33%，精鑄件從原本的18%提升至44%，粉末冶金從原本的3%提升至8%，復(fù)合材料從原本的4%提升至15%。

2.3節(jié)約資源型工藝技術(shù)

在傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展中，會(huì)產(chǎn)生耗費(fèi)大量原材料的情況。所以綠色制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工藝，就是以“節(jié)約”為主，通過制定優(yōu)化方案，來(lái)做到節(jié)能、環(huán)保的要求。第一，少無(wú)切削加工技術(shù)。這種新型加工技術(shù)是具有針對(duì)性，它主要是在一些成型的器件當(dāng)中應(yīng)用。該技術(shù)采用異位的孔隙來(lái)完成，雕制齒輪花鍵部位，將臺(tái)階似軸承應(yīng)用到其中，減少材料的基本消耗。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其原料的使用數(shù)量可以節(jié)約百分之四十，將近一半的材料被節(jié)約出來(lái)，也體現(xiàn)了其技術(shù)性能。二是干法加工技術(shù)。在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，通常在產(chǎn)品上放置大量的切削液進(jìn)行切削冷卻以防止生銹等情況。但這會(huì)浪費(fèi)很多材料，包括氮等有害物質(zhì)也會(huì)對(duì)人體造成傷害。干切削技術(shù)有兩種。一種是不用切削液的方法。在綠色制造業(yè)中，用潤(rùn)滑劑代替切削液對(duì)加工后的產(chǎn)品進(jìn)行研磨，并在刀具上進(jìn)行處理。比如，我們可以將用過的刀具清洗出來(lái)，再將沾到水的地方用干凈的設(shè)備進(jìn)行擦拭，接著在冷風(fēng)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，它的導(dǎo)熱性能非常的強(qiáng)，切除的位置精準(zhǔn)，速度也相對(duì)較快。最重要的是，它的材質(zhì)是不銹鋼的儀器，不容易產(chǎn)生生銹等問題。

3基于綠色制造業(yè)的裝備技術(shù)探討

綠色環(huán)保機(jī)床的研究實(shí)例能夠體現(xiàn)資源節(jié)約的作用，是生態(tài)環(huán)保的重要形式。在機(jī)械制造中，綠色環(huán)保機(jī)床的應(yīng)用也是必不可少的。本文以瑞士米克朗公司設(shè)計(jì)的環(huán)保機(jī)床為例，探究其應(yīng)用方式。它從“綠色的理念出發(fā)”，對(duì)各設(shè)施進(jìn)行了許多方面的改進(jìn)。例如：機(jī)床直線導(dǎo)軌采用的是集中式的潤(rùn)滑系統(tǒng)，對(duì)主要部位進(jìn)行冷制。冷系統(tǒng)采用無(wú)氟附件配置系統(tǒng)，對(duì)電氣柜和主軸進(jìn)行改造。其切削方法主要采用干切削，以保證刀具內(nèi)無(wú)渣。同時(shí)，采用靜電過濾器去除機(jī)床內(nèi)的灰塵，保證空氣中沒有污染物的釋放。主軸運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取清潔措施，以控制機(jī)床外部的電磁輻射。在主軸驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)上也有很大的創(chuàng)新，采用儀器的智能待機(jī)模式進(jìn)行功率的整體規(guī)劃。當(dāng)機(jī)器不工作時(shí)，它不需要消耗任何電能。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，傳統(tǒng)制造業(yè)存在諸多弊端。這是一種嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。綠色制造生產(chǎn)形態(tài)是適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要途徑，是滿足人們主要需求的，是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。綠色制造不僅節(jié)約了資源，而且保護(hù)了環(huán)境，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理念。

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（作者單位：唐山東海鋼鐵集團(tuán)有限公司）