面向绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术

乔卫东 倪俊芳

（苏州大学 机电工程学院，苏州 215021）

面向绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术

乔卫东 倪俊芳

（苏州大学 机电工程学院，苏州 215021）

本文将从节约资源、降低能耗、环境保护三个角度，研究绿色制造的新型机械制造工艺，并深入探讨绿色制造给新型机械制造装备技术带来的革新。

绿色制造 新型机械 制造工艺 装备技术

前言

随着各个国家工业化进程的逐渐加快，机械制造业已经成为促进国家经济建设发展的支柱产业。尤其是在科学技术不断完善的背景下，越来越多新型的机械制造技术被广泛使用。但是，在大力发展机械制造业的同时，也为环境、资源带来了很大的压力。环境破坏、资源枯竭的现象越来越严重，如果不及时缓解，将会给人与自然的和谐发展造成不可预计的后果。现阶段，越来越多的国家开始落实节能减排、保护环境的计划。因此，绿色制造技术的实施势在必行。

1 绿色制造技术的相关概述

1.1 绿色制造技术的含义

20世纪80年代，绿色制造的概念第一次被提出。20世纪90年代，绿色制造的概念被进一步完善，从而衍生出绿色制造技术的概念。绿色制造技术是一种以绿色理念为指导，融合绿色设计、绿色工艺、绿色包装、绿色生产等绿色行为的一种机械制造技术[1]。在使用过程中，绿色制造技术集合了环境科学、材料科学、能源科学等多种先进的理论知识，目的是在机械制造过程中，实现从产品设计、产品制造、产品包装、产品运输、产品使用到产品报废处理的各个环节，对环境、资源造成的负面影响最小，实现资源利用率的最大化，达到工业企业经济效益与社会效益稳定提升的目标。

1.2 绿色制造技术与传统制造技术的区别

1.2 .1 传统制造技术

现阶段，机械制造行业中使用的机械制造技术大都是传统制造技术。从自然界中获取所需要的资源，经过一系列加工工艺制作出所需要的工程材料，是传统制造技术的基本特征。它虽然实现了机械制造的目的，但是在制造过程中会产生大量的废气、废水、废渣等污染物。这些污染物的肆意排放，严重影响了地球的自然环境。再加上人们对资源储备的强取豪夺，造成资源大量流失、浪费的现象严重，地球不可再生资源的储备量越来越少。另外，传统制造技术不仅会给自然环境与资源带来很多不利影响，还会危害人类的身体健康。

1.2 .2 绿色制造技术

如果说传统制造技术是一种开环的生产系统，那么绿色制造技术就是一种闭环的生产系统。它能够使用清洁生产的方式将机械制造过程中排出的废弃物进行循环再利用，最大限度地降低污染物对自然环境的影响，还能够实现自然资源利用率的最大化，降低机械制造过程中的资源浪费现象。在实施绿色制造技术时，还会采用先进的技术手段完善机械制造生命周期中的各个阶段，科学管理零件、设备进行，以助于资源的有效利用[2]。

综上分析可知，传统制造技术与绿色制造技术在各个环节都存在一定区别。绿色制造技术充分考虑了产品在生命周期中各个环节的发展，实现了对机械制造最优化的控制，在不影响机械制造质量与效率的前提下，实施节约资源、保护环境的计划。

2 面向绿色制造的新型机械制造工艺

2.1 节约资源型机械制造工艺

机械制造过程中会使用大量不可再生金属，而传统的机械制造技术无法实现对不可再生金属的充分利用，而资源浪费现象屡见不鲜，不利于社会经济建设的可持续发展。绿色制造提倡使用节约资源型机械制造工艺，从产品方案设计的过程中进行优化，全面考虑产品运输、产品使用、产品报废处理等各个环节造成的能源损耗，使用无切削加工技术、干式加工技术进行机械制造的加工，减少加工余量，提升机械制造废弃物的循环使用[3]。

2.2 降低能耗型机械制造工艺

降低能耗型机械制造工艺主要表现在节能减排方面。众所周知，在机械制造过程中会使用到大量的钢铁、有色金属、煤炭等资源，而这些资源都属于不可再生资源。随着人类对地球上不可再生资源的肆意掠夺，不可再生资源的储量正在大幅度降低，节约资源计划的实施刻不容缓。节能减排是节约资源的一种主要方式，通过对资源的循环使用来实现提高资源利用率的目标。常见的节能技术有技术技能、工艺节能、管理节能、新能源的使用、绿色设备、改进润滑方式等。不管是哪一种节能方式，都是为了实现资源利用率最大化的目标。

2.3 环境保护型机械制造工艺

机械制造业的发展不仅会造成资源枯竭的问题，还会导致严重的环境污染，使人类生活在被污染的环境中，呼吸着被污染的大气，饮用着被污染的水源，严重威胁人类生命健康的稳定发展。热处理技术是造成环境严重污染的机械制造工艺之一[4]。为了改善现在生活的环境，应该在机械制造过程中尽量减少对热处理工艺的使用。常见的环境污染有大气污染、水资源污染以及其他污染。在机械制造过程中，改变节能结构和燃烧方式，积极使用新能源作为燃料，使用集中供热的形式进行供热、供暖，从而有效解决大气污染给环境带来的困扰。水资源污染主要是由于工业废水、废油的肆意排放造成的。因此，国家要制定严格的污水排放制度，对机械制造业进行严格监督与管理，确保污水排放问题能够得到妥善处理，从源头上治理水资源污染问题。

3 面向绿色制造的新型机械装备技术

3.1 面向绿色制造的新型机械装备技术的切削液系统

切削液系统主要掌管着切削与加工，在机械制造过程中发挥着重要作用。传统的切削液系统包括两个方面：切削液供给系统与切削液。传统的切削液系统在使用过程中存在着很多弊端，且操作过程比较复杂，涉及到的零件比较繁琐，制作成本也相对较高，不利于工业企业经济效益的稳定提升。另外，传统的切削液系统资源利用率较低，会给环境带来很大的危害。

绿色的切削液供给系统能够妥善解决好上述问题。首先，绿色的切削液供给系统设计的时候，在不影响其使用性能的前提下，降低了成本，具有可操作性强的基本特征；其次，绿色的切削液供给系统通过科学的配比来确定切削液的使用量，大大提升了其冷却、润滑、防锈的效果；第三，绿色的切削液供给系统的通用性较强，能够适应各种切削方案与切削材料[5]。

3.2 面向绿色制造的新型机械装备技术的机床和刀具系统

首先，要对绿色制造的新型机械装备技术的机床设备进行研究。随着科学技术的不断完善，机械制造自动化技术的大力推广，社会对机床设备也提出了新的要求，传统的机床设备向更加安全、环保、节能的方向转变。机床产业可以使用高速干切削技术、MQL技术对机床结构进行改进，有效缓解了机床使用过程中造成的环境污染，降低切削液的使用，开发出绿色环保的机床设备[6]。其次，要对绿色制造的新型机械装备技术的刀具系统进行研究，积极提升刀具的制造技术，减少机械制造过程中刀具的损耗，从根本上降低对不可再生资源的使用，减少刀具生产成本。与此同时，还要落实刀具回收计划，促进刀具的循环再利用，最大限度地提升不可再生资源的利用率。

4 结论

综上分析可知，随着人们保护环境、节约资源意识的逐渐提高，传统机械制造业的发展模式已经无法适应时代的进步，传统的机械制造技术需要进行不断完善。绿色制造技术能够实现对机械制造整个生命周期的控制，最大限度地降低机械制造给环境带来的影响，实现资源利用率的最大化，对于提升工业企业经济效益与社会效益的稳定发展大有助益。

[1]李先广.机床制造业绿色制造运行模式及其特征主线研究[D].重庆：重庆大学，2012.

[2]舒林森.离心压缩机再制造叶轮服役寿命预测模型及数值仿真研究[D].重庆：重庆大学，2013.

[3]黄彦春.基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术研究[J].中小企业管理与科技，2015，（2）：140-141.

[4]王晓俊.发动机活塞加工过程的不确定性分析及绿色工艺规划[D].湘潭：湖南科技大学，2013.

[5]谭俊，陈建敏，刘敏，等.面向绿色制造与再制造的表面工程[J].机械工程学报，2011，（20）：95-103.

[6]赵曦.热处理工艺绿色性评价与评价系统的研究与开发[D].北京：机械科学研究总院，2014.

New Manufacturing Technology and Equipments Technology for Green Manufacturing

QIAO Weidong, NI Junfang
(School of Mechanical and Electrical Engineering, Soochow University, Suzhou 215021)

This paper will study the green manufacturing of new machinery manufacturing process from the three aspects of saving resources, reducing energy consumption, environmental protection, and in-depth discussion of green manufacturing to new machinery manufacturing equipment technology innovation.

green manufacturing, new machinery, manufacturing processes, equipment technology