机械制造业的绿色制造工艺技术探讨

于祥行 李进舟

绿色制造是庞大的系统工程，是一个综合考虑环境影响和资源消耗的制造技术。它着眼在产品制造过程中，对环境的负面影响最小，与环境协调发展，促进企业经济效益和社会效益共同提高的制造模式。绿色制造的关键技术是：

1.绿色设计的研发。

2.绿色制造工艺技术及绿色工艺设备的研发。

3.绿色制造过程建模。

4.绿色制造评价方法的研究。

一、绿色设计

绿色设计即在产品的设计阶段，就将环境因素和防止污染的措施贯穿于产品设计中，将产品的环境属性和资源属性，如可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计的目标，并行的考虑并保证产品的功能、质量、寿命和经济性。绿色设计要求在产品设计时，选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺，在使用过程中，能耗最低，不产生或少产生毒副作用;在产品生命终结时，要便于产品的拆卸、回收和再利用，所剩废弃物最少。

二、低物耗的绿色制造技术

（一）绿色材料

绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的使用性能，又要与环境有较好的协调性，为此，可改善机电产品的功能，简化结构，减少所用材料的种类;选用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收再利用的材料。

（二）少无切削

随着新技术、新工艺的发展、精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形仿形发展。有些成形件不需要机械加工就可以直接使用，不仅可以节约传统毛培制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。

（三）节水制造技术

水是宝贵的资源，在机械制造中起着重要作用。但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应积极探讨节水制造的新工艺。干式切削就是一例，它可以消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应，是理性的机械加工绿色工艺。

（四）新型刀具材料

减少刀具，尤其是复杂贵重刀具材料的磨耗是降低材料消耗的另一重要途徑，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。

三、低能耗的绿色制造技术

机械制造企业在生产机械设备时需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的减少和近期国际市场石油价格的不断波动，节能降耗已经是不争的事实，对此可采用以下绿色技术。

（一）技术节能

加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机、风扇，淘汰能耗大的老式设备。

（二）工艺节能

改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。

（三）管理节能

加强能源管理及时调整设备负荷，消除跑、冒、滴、漏等浪费现象，避免设备空车运作和机电设备长期处于待电状态。

（四）绿色设备

机械制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展，现在已经出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床性能，不使用对人和生产环境有害的工作介质。

四、废弃物少的绿色制造技术

机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生大量的切屑、废品等废弃物，既浪费了资源，又污染了环境，对此可采取以下绿色技术。

（一）切削液的回收再利用

已使用过的废乳化液中，含有大量的油脂，此外还含有硫、磷等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，绿色制造对切削液的使用、回收再利用或再生非常重视。

（二）磨屑二次资源利用

在磨削中，磨屑的处理有些困难，若采用干式磨削，磨削处理则较为方便，由于CBN砂轮的磨削比较高，磨屑中很少有砂轮的微粒，磨屑纯度很高，可通过一定装置搜集被加工材料的磨粒，作二次资源利用。

（三）快速原型制造技术（RPM）

应用材料堆积成型原理，突破了传统机加工去除材料的方法，采用分层实体制造（LOM），熔化沉积制造（FDM）等，能迅速制造出形状复杂的三维实体和零件，可节约资源，又能减少加工废弃物的处理，是很有发展前途的绿色制造技术。

五、少污染的绿色制造技术

（一）大气污染

机械制造中的大气污染主要来自工业窑炉（如铸造的冲天炉、烘干炉等）、工业锅炉和热处理车间的炉具等，他们在生产加热时产生大量的烟尘，含硫、含氮化合物，对工人及居民的人身健康造成危害，为此可采取改变节能结构、燃烧方式和集中供热等绿色工艺技术。

（二）水污染

机械制造业的废水主要有，含油废水、含酸（碱）废水，电镀废水和洗涤废水等，由于工业废水处理难度大、费用高，综合防治是现阶段处理水污染较为有效的措施，不过这仍是末端治理技术，绿色化程度不高，还需要从源头治理。

（三）其他污染

除了上述污染源外，机械制造还存在振动污染、噪声污染、热污染、射频辐射污染、光污染等其他污染源，应积极研究采取相应的防护和改善措施。

六、绿色制造技术的应用

若从节能、降耗、缩短产品开发周期的角度出发，诸如快速成型技术，并行工程机敏捷制造、虚拟制造、智能制造和网络制造等先进制造技术都可纳入绿色制造技术的应用范畴。不过目前能将绿色制造技术真正应用于企业生产的，也是较为成功的应用，主要集中在汽车、家电等支柱产业上。

作者简介：于祥行，工程师，从事管理工作;李进舟，高级工程师，从事管理工作。