机械加工制造中的绿色制造工艺分析

杨凤艳

（1.辽宁装备制造职业技术学校；2.辽宁广播电视大学，辽宁 沈阳 110000）

机械加工制造中的绿色制造工艺分析

杨凤艳1,2

（1.辽宁装备制造职业技术学校；2.辽宁广播电视大学，辽宁 沈阳 110000）

通过选用新型环保材料实现自然资源的多次利用，降低机械制造成本，避免造成更深层次的环境污染。绿色制造不仅是新形势下我国机械制造的发展趋势，同时也是我国可持续发展战略的集中体现。本文详细阐述了机械加工制造中的绿色制造工艺，并针对其中存在的一些问题提出了建议。

绿色制造；工艺；对策

1 绿色制造工艺技术概述

绿色控制通常也被称为面向环境的制造以及环境意识制造等，是一种综合考虑资源和环境影响的新型制造模式，其根本目的在于从使用、运输、包装、制造以及设计等一系列产品生命周期中，最大程度上降低对生态环境的负面影响，同时也要求提高自然资源的利用效率，协调生态环境与企业经济效益之间的关系。作为一种新型制造模式，绿色制造已经成为人类可持续发展的基本要求。

绿色控制要求机械产品在保证成本、质量以及功能的前提下，综合考虑到资源效率和环境影响之间的关系，降低或消除对生态环境的破坏，节约能源和资源，同时实现降低能耗的基本要求（图1）。

在新型机械加工制造模式中，其整个产品生命周期包含生产、使用、报废等环节。要求在回收、使用、制造以及设计等环节中将资源的作用效率发挥至最大水平，充分考虑产品生产系统的集成性以及产品自身的环境属性，将环境工作放在产品生产系统的最前端，结合产品自身的属性，既要保证产品的质量、使用寿命以及基本性能等方面的要求，也要实现环境友好的基本要求。

2 绿色制造理念下的机械制造工艺类型

以绿色制造的基本要求为依据，将绿色制造工作分为环保型工艺技术、节省能源工艺技术以及节约资源的工艺技术（图1）。

2.1 节约资源的工艺技术

节约资源的工艺技术主要是指的是简化生产工艺，从而实现原材料节约，优化系统组成的生产目标。比如通过毛坯开关的方式来降低加工余量，在刀具组成材料方面降低消耗；降低消切液的使用量进而达到工艺系统简化的目的。

节约资源的工艺技术需要从工艺与设计两方面出发。在产品设计上，采用设计技术优化、减轻零件重量以及降低零件数量的方法来提高原材料利用率；在工艺生产上，采用新型加工技术、干式加工技术、无切屑加工技术、优化毛坯技术来降低材料消耗。

图1 节约淘汰的工艺技术

2.2 节省能源的工艺技术

机械产品所消耗的能量主要集中在加工过程中，将更多所消耗的能量转化为有用功。而在许多传统的生产加工工艺中，许多热能以及机械动能在产生过程中被消费掉，造成了巨大的能源损失。比如机械摩擦过程中被浪费掉的能量，不仅会降低能源的利用效率，同时也会造成机械设备的寿命的损耗，尤其是机械结构摩擦所造产生的质量会一定程度上提高工艺系统的温度，降低加工精度；由于能量的损失还可能会造成大量的噪声以及振动，使用工艺系统在流畅度方面受到损失，不仅会危害到周围环境也会对操作人员造成严重的危害。目的许多机构设备的生产商开始采用低能耗、降耗以及减磨等手段来优化生产工艺，降低机械生产对于操作人员以及周围环境的损害。

2.3 环保型工艺技术

生产过程是一个输入输出系统，系统输入指的是机械加工中不同生产要素的添加过程，经过加工后，系统输出目标产品，除了输出目标产品外，系统还会输出一系列危害操作者以及危害生态环境的物质，比如噪声、皮渣、废气、废液等。环保型工艺技术对生产工艺环节进行优化降低废弃物的排放量，使系统的运行效率得到提高。全面考虑设计阶段对于系统运行效率的影响可以有效预防污染；改善末端治理技术。

3 对控制系统的自动化建设

机械智能化运行效率的关键在于控制系统的智能化程度，一个好的智能化控制系统可以大大降低机械设备运行过程的开支，提高机械设备创造经济效益的能力，提高机械机械制造企业的盈利能力。在优化资源配置方面，引入智能化系统，利用智能化系统对机械运行的相关数据进行收集，不仅大大提高了研究机械与改造机械的工作效率，也大大提高了企业对重要机械的了解程度，进一步加强技术人员对机械设备的控制能力，节约人力资源的同时也提高了机械工程企业的经济效益。比如在挖掘机制造工艺中，可以利用车载计算机可对铲斗的位置进行定位+使铲斗沿预定的作业轨迹动作，并对铲斗的挖掘阻力进行分析，对发动机功率进行调节。

4 绿色制造理念下的机械制造工艺

4.1 选择绿色原材料

绿色原材料的使用既要符合绿色制造工艺的基本要求，也要保持绿色制造工艺下产品的实用性，保证生态环境与制造工艺之间的协调性，绿色材料的选取和使用是实现绿色制造的必要条件。

绿色材料的选取需要遵循以下几个原则：

（1）降低化石材料的使用量，选取可再生材料，提高原材料的可回收性，降低原材料学浪费，降低由于原材料所造成的污染。

（2）用污染少、成本低并且来源丰富的材料替代传统的污染大、价值高的材料。

（3）尽量选取纯天然，无公害的材料，提升原材料与生态环境的兼容性，禁止使用辐射性强、有害、有毒的原材料。使用所生产出来的产品有更高的回收价值，降低产品毁弃量，节约资源，保护生态环境。

4.2 采用行进的成型技术

（1）少无切削技术（图2）。随着新工艺、新技术的不断发展，直接沉积、次挤压以及精密制造等成型技术日趋成熟，工程塑料广泛应用于机械制造工艺当中，形成了仿形以及精密成形的发展趋势。采用自由成型的加工方法，可以直接使用某些成型零件，减少加工工作量。这可以减少毛坯制造过程中所生产的能源消耗，同时也能够一定程度上降低生产费用，缩减制造周期。

图2 少无切削技术

（2）快速成型技术。快速成型通常也被称为快速原型制造技术，通过CAD数据以及快速成型机将材料直接构建成实体原型。与传统的先堆砌后切割的生产方式不同，这种生产工艺不需要任何装夹工具、模具以及刀具，直接、准确且快速地构建复杂的开关。利用相关材料以及三维实体可以实现零件的直接生产。这种生产工艺能够有效降低制造成本，节约资源，减少环境污染，同时也改善了生产工艺，提高了机械加工制造的生产效率。

4.3 绿色切削加工技术

传统的机械制造过程中，需要用到大量的削切液以进行削切加工，而且削切液的成本比较低廉，消切液的用加较大，替代成本相对较高，很大程度上构成了对生态环境的危害。这就需要采用新型的绿色切削加工技术。绿色加工技术本质上是一种意在解决资源问题以及环境问题的加工技术，既要提高资源的利用率，也要最大程度上减轻对环境的污染。当前我国绿色切削工艺主要包含绿色湿式切削、低温切削、干式切削等。其中低温湿式切削是当前国内广泛采用的一种切削方法，这种削切方法主要用于淬硬钢、高锰钢、钛合金等材料的加工，需要配备氮气流装置，其使用成本也相对较高，而这种工艺的优点是能够大量节约建筑材料，对于大型机械制造企业可以有效起到降低生产成本的作用。

[1] 陈京平.面向机械加工工艺规划的绿色制造技术研究[D].南昌大学，2010.3(26):19～20.

[2] 何彦.面向绿色制造的机械加工系统任务优化调度方法研究[D].重庆大学，2007.9(15)4～5.

[3] 张秀芬.机械产品绿色制造工艺要素规划及标准规范研究[D].机械科学研究总院，2009.5(13):13～14.

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1671-0711（2016）12（下）-0079-02