機械制造中綠色制造技術的探索

冉東平

（遼沈工業集團，遼寧 葫蘆島 125125）

21 世紀以來，全球經濟以前所未有的高速度持續發展，但由于忽略了環境污染，結果帶來了全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、空氣污染、水源污染、土地沙化等惡果。與此同時，工業生產低效率且過度利用資源和能源，同時大量地產生并向環境排放各種廢水、廢氣、廢渣、噪音、電磁等污染物質，使得人類的健康和生存空間受到了嚴重的威脅。因此，采用綠色的加工手段和工藝措施，將是機械制造業迫切需要解決的問題。

制造業是將可用資源(包括能源)通過制造過程，轉化為可供人們使用和利用的工業品或生活消費品的產業。它涉及到國民經濟的大量行業，如機械、電子、化工、食品、軍工等。制造業是創造人類財富的支柱產業，其功能是通過制造系統來實現的。

制造業在將制造資源轉變為產品的制造過程中和產品的使用和處理過程中，同時產生廢棄物 (廢棄物是制造資源中未被利用的部分，所以也稱廢棄資源。廢棄物是制造業對環境污染的主要根源。由于制造系統量大面廣，因而對環境的總體影響很大。可以說，制造業一方面是創造人類財富的支柱產業，但同時又是當前環境污染的主要源頭。有鑒于此，如何使制造業盡可能少地產生環境污染是當前環境問題的一個重要研究方向。于是一個新的概念綠色制造由此產生，并被認為是現代企業的必由之路。

各國專家的研究普遍認為，綠色制造是解決制造業環境污染間題的根本方法之一，是實施環境污染源頭控制的關鍵途徑之一。綠色制造實質上是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現。

1 綠色制造技術概述

制造業的發展在為人類創造了新的物質文明的同時，也帶來了一系列問題，其中之一就是對資源的消耗和工業廢棄物造成的污染，破壞了人類的生存環境、制約了經濟的可持續發展。因此，綠色產品生產是制造業實施可持續發展戰略的必然選擇。綠色制造作為21世紀現代制造模式已成為工業化國家發展的必由之路，尤其對于人均自然資源較少、浪費嚴重的中國，具有更大的意義。

1.1 綠色制造的目的

綠色制造的基本思想就是綜合考慮資源和環境的關系，從產品設計階段就開始致力于防止污染，依靠先進的工藝、設備和嚴格的科學管理等手段，以有效的物流循環為核心，使廢棄物最少，并盡可能使廢棄物無害化，達到在產品的整個壽命周期內對環境的危害最小，資源利用率最高，從而實現人類生產的可持續發展。綜合起來就是兩個目的:資源綜合利用和環境保護。

1.2 綠色制造的內容

使用綠色能源主要指無污染的自然能m，如風能、潮汐能、太陽能等；實現綠色生產包括綠色設計、綠色工藝、綠色設備、綠色包裝、綠色標志等；制造綠色產品采用再生性好、易于回收或處理的綠色材料，制造能持續利用的產品。

1.3 實現綠色制造的途徑

法律途徑加強立法，強化宜傳和教育.提高全社會的環保意識和觀念；管理途徑從產品的設計、生產和使用等方面加強環保管理；技術途徑不斷吸取機械、電子、信息、材料、能源等各領域的最新技術成果，從產品的設計、生產的規劃、包裝和營銷等方面優化資源利用，防止環境污染。

2 綠色設計概述

綠色設計是指在產品及其生命周期全過程的設計中，充分考慮對資源和環境的影響，在綜合考慮產品的功能、質量、開發周期和成本的同時，優化相關設計因素，使得產品及其制造過程對環境的總體影響和資源消耗減到最小。

3 綠色制造技術在機械制造中的應用

綠色制造技術是未來工藝技術的發展方向之一。在具體的物料轉化過程中，通過充分考慮制造過程中的資源消耗和環境影響間題，根據制造系統的實際，對制造工藝方法和過程進行優化選擇和規劃設計，盡量規劃和選取物料和能源消耗少、廢棄物少、對環境污染小的工藝方案和工藝路線，從而減少制造資源消耗，減少對環境的影響。目前，綠色制造技術在機械制造中的應用方向主要有以下幾種：

3.1 采用先進的刀具結構

應用整體硬質合金圓形刀具:用細顆粒、超細顆粒硬質合金制造的鉆頭、立銑刀、絲錐等圓形刀具與現在常用的同類高速鋼刀具相比，切削速度可提高幾倍，能在很大程度上提高加工效率。借助五軸聯動數控工具磨床皿代的整體硬質合金圓形刀具不再是千篇一律的標準刀具，而是結構創新的特色刀具，因而此類刀具的性能有顯著的提高。

3.2 應用高速加工機床

為適應21世紀機械加工高效率、高精度、高柔性與綠色化的要求，高速、高效的新一代機床一一高速機床應運而生，高速機床最大特點是在滿足高效生產的同時，也大大提高了被加工零件的加工精度和表面質量。運用高速加工的“一次過“技術，可將傳統的粗精加工一次加工完成，既可獲得高質量的加工表面，又省去了傳統的若干工序，使加工效率得以極大提高。很好地解決了加工柔性和產量、投資與更新的矛盾，滿足了機械行業目前多品種，大批量，少投資的要求，由于其高的切削速度、高的進給速度及短的換刀等輔助時間，因而生產效率顯著提高。

3.3 綠色切削加工技術

隨著新技術、新工藝的發展，精密鑄造、冷擠壓、直接沉積等成型技術和工程塑料在機械制造中的應用日趨成熟，從接近零件形狀向精密成形、仿形方向發展。用自由成形制造代替切削加工肩些成形件不需要機械加工，就可直接使用，這樣不僅可以節約傳統毛坯制造時的能耗物耗，同時也大大減少了產品的制造周期和生產費用。

3.4 快速成型RP技術

快速成型又叫快速原型制造技術，他是利用三維CAD的數據，通過快速成型機胳一層層的材料堆積成實體原型。它與傳統機加工去除材料的方法截然相反，該工藝可以在沒有任何刀具、模具及工裝夾具的情況下，快速、準確、直接地制造任意復雜形狀的三維實體和零件，實現零件的生產。因此，既節約資源、降低制造成本，又能減少加工廢棄物對環境的污染，同時也大大提高了新產品樣件的制造速度。

3.5 使用復合機床

復合加工機床進行零部件生產的最大特征是，把需要幾臺不同機床的加工統合到一起，以1臺復合加工機可將工序較容易地集成起來。他有以下幾個特點:提高生產效率:復合加工機床可以通過一次性工具裝卡，完成過去需要幾臺不同的機床所完成的加工，這樣加工的整個工時和加工時間都會得到減少;保持高精度:由于無需將工件再次裝卡，不必在意定位問題，使精度容易得到保持;節省能源、降低成本:與需要購買幾臺不同的設備進行加工相比，1臺復合機是很合適的，與開動幾臺設備相比，能源也得到節省運行成本也得以降低。

結束語

機械制造業是將可用資源通過制造過程，轉化為可供人們使用和利用的工業產品或生活消費品的產業。制造業一方面是制造人類財富的支柱產業;另一方面又產生大量廢棄物，對環境造成污染，是當前環境污染的主要源頭。綠色制造技術正是采取從源頭控制污染，有效地利用自然資源，減少環境保護的費用。可以預測，在不久的將來，綠色產品必將成為商品市場的主導產品，而綠色產品的制造技術則將成為工業生產行業的規范。

[1]孟令啟.機械制造工程學[M].鄭州：鄭州大學出版社.2007.

[2]張安峰.綠色再制造工程基礎及其應用[M].北京：中國環境科學出版社.2005.

[3]陳勇.機械制造技術[Z].