面向机械加工工艺规划的绿色制造技术探析

穆立烨 张拓

摘 要：绿色制造技术是符合现代环保意识与资源效益的新型制造模式。在保证产品的功能、质量、成本的前提下，绿色制造工艺对机械加工工艺的优化将体现在环境保护、资源利用率等方面。本文对绿色制造技术进行细化分析，将传统机械加工工艺规划与绿色制造技术进行对比，简述绿色加工工艺技术，对绿色制造技术进行探析。

关键词：机械加工工艺 绿色制造技术 制造模式 规划结构

中图分类号：TH162 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（a）-0089-02

制造业在现今绿色全球化的浪潮中亟需改革，随着环保意识的增强与相关环境保护法律的推出，非绿色制造技术与非绿色制造产品将逐步被社会与市场所淘汰。制造业应改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品。

1 绿色制造技术的重要意义

1.1 绿色制造技术概要

绿色制造是指同时考虑环境影响与资源效益的现代化制造模式。其目标是使产品自出产、使用到报废的生命周期内对环境污染率达到最小且效益达到最高。绿色制造重点关注的两方面在于对各项成本的把控与对环境污染的削减，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关因素。自20世纪90年代以来，世界各国先后对环境保护提出计划并发展至今，在未来10年内绿色产品有可能成为市场的主导产品。

1.2 绿色制造技术在机械加工中的应用

传统机械加工工艺涉及时间成本、资源成本、人力机械成本等问题，绿色制造技术对以上问题进行细化，提升污染防控管理能力，构建绿色机械制造加工体系。例如，在机械制造中，采用绿色制造工艺减少切削工艺（利用精密铸造、冷挤压、直接沉淀等成型技术）或采用干式切削工艺（在加工过程中不使用冷却润滑油）减少物料废料与润滑油的污染，并节约大量资金成本。在产品的包装时，根据绿色制造技术使用可回收或容易降解的环保材料，并避免过繁包装带来的二次污染。

1.3 绿色制造对于机械加工的意义

绿色制造的优点主要有3个方面：（1）资源消耗率降低。绿色制造工艺通过对物料与能源的选择与优化使用使资源利用提高，资源消耗率降低。（2）环境污染率降低。绿色制造工艺通过对工艺选择、材料选择、产品包装、回收处理、设备利用等方面进行规划，降低废气、废液、废渣、噪音、电磁波等污染物的产生与排放。在机械加工中，绿色制造技术可以促进经济与环保的共同发展，对机械制造相关问题的分析，寻找与环境矛盾的三旧（旧技术、旧机器、旧工艺）并解决问题，有利于机械制造技术的长足发展。

2 传统机械加工的弊端

2.1 机械加工对环境的影响

机械加工过程中，由于企业环保意识淡薄、中小企业缺少排污净化设备资金等问题，对环境造成重大污染。例如某些小型企业机械加工过程中，废气直接排放或净化不符合国家标准，造成附近区域的空气污染，甚至威胁附近居民的正常生活；机械制造往往还会伴随巨大噪音（包括空气动力性噪音、机械性噪音、电磁性噪音），处理不得当将会严重影响从业人员以及附近地区的居民的健康问题；某些特殊机械加工企业在加工中会产生带有腐蚀性的重金属，直接排放将导致土壤微生物结构的破坏、酸碱度的改变，长期排放甚至污染地下水资源。

2.2 机械加工对设备的损耗

在机械加工过程中，切削、锻造、焊接、抛光等工序必然会对加工设备造成损耗，机械加工对加工设备的磨损将会严重影响加工效率与加工质量。同时，机械加工过程，不合能源加工工艺将导致加工设备的未工作运行（如空转），在磨损设备的同时还会产生资源浪费现象。

2.3 机械加工对资源的消耗

机械加工过程中，原料、能源的使用均应通过合理规划使用。不合理的加工工艺、储存模式均可能造成原材料的浪费。例如，金属材料对环境要求较高，在储存时不够密封导致湿度过高，将会导致金属材料的锈蚀；在加工过程中，过高的温度将导致金属性能下降，浪费材料，过低的温度不能满足加工需求，浪费能源。

3 机械加工工艺的绿色制造优化

3.1 绿色制造技术的優化方式

企业应在根本模式上调整制造模式，用绿色制造的基本理念对产品的生命周期进行严格规划，适当的模式有助于加工出最优质的产品。因此在材料选择上就应考虑其各项性能与影响，减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物质和技术。绿色制造技术对机械制造工艺的优化的核心在于改变机械加工工艺。对机械加工工艺的规划应以加工技术的综合实效为考虑重点，综合实效包括加工效率、投入产出比、各项成本以及对环境的影响等。加工工艺的规划直接影响了物料、能源与对环境的影响，绿色加工工艺应尽可能在减少物料与资源的消耗、提高投入产出比的基础上减少废弃物、噪音。绿色加工工艺应形成节能、减排、可回收利用循环的加工模式。由于产品报废后若不处理将导致资源浪费与二次污染，绿色制造模式相较于传统制造模式应更注重对产品回收利用方面的处理，例如，企业进行可拆卸结构模块划分和接口技术研究，将产品加工成可拆卸结构，降低产品报废率。

3.2 绿色制造技术的优化技术

3.2.1 纳米技术

在特殊机械加工工程中，将物质分割至纳米级大小，从而改变物质的物理特性（声、电、热、磁等），生产出特殊功能的微型机械产品。在此技术中，由于加工过程均为微型操作，资源消耗小，且设备与产品的碰撞与摩擦都将大大减小，噪音污染几乎为零、拥有“低消耗、高效益”的优点。在大型加工过程中，纳米技术还可以用于开发设备的润滑油，纳米级的润滑油可以覆盖在设备与产品接触面上形成一层拥有遮挡电磁波和紫外线特性的半永久性的保护膜，大大减小设备的磨损与产生的噪音。

3.2.2 干式加工

干式加工即在机械加工过程中不使用润滑液、冷却液、切削液等工业用液。干式加工的核心优势在于简化加工工艺，降低成本并消除废液带来的环境问题。

干式加工在切削铸铁材料方面技术已经成熟，寻求最合适的干式切削刀具、工件和机床及其参数的最佳配合方式是干式加工技术的关键。

3.2.3 热加工工艺模拟

传统热加工技术通常会造成表面组织偏析、缩孔、疏松、淬火裂纹等问题。热加工模拟技术通过模拟仿真、试验测试等手段，在模拟环境下显示产品在加工过程中的变化。该技术的核心优势在于可以预先确定最佳工艺参数与工艺方案，并预测可能会产生的缺陷，预先准备处理措施，从而使产品精确接近预期质量。

3.2.4 近净成形技术和近无缺陷成形技术

近净成形技术和近无缺陷成形技术是在生产零件过程中，直接生产出可以作为机械构件的产品。通过精密成形技术将零件无限接近预期规格，进行大批量生产，最大限度地减少机械加工量，大大减少原材料和能源的消耗。

4 结语

随着环保意识的逐步提高，机械加工工艺的绿色制造化的进程越来越快。传统工艺的机械制造所产生的污染已经对环境产生了严重的影响，因此绿色制造化不仅是企业对于自身成本的优化，更是对环境保护具有重要意义，是未来制造业发展的主要趋势。企业应改革传统加工模式，将绿色加工技术针对性的融合在自身的生产加工中，推动行业发展，使绿色加工技术成为企业可持续发展的利器。

参考文献

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[2] 付宏鸽，毋长琳，郭惠贤.面向绿色制造的机械加工工艺评价系统研究[J].北华航天工业学院学报，2013（4）：18-20.

[3] 刘晓晨，汪永超，李磊.面向绿色制造的机械加工工艺的优化选择[J].组合机床与自动化加工技术，2016（12）：137-140.