面向機械加工工藝規劃的綠色制造技術探析

穆立燁 張拓

摘 要：綠色制造技術是符合現代環保意識與資源效益的新型制造模式。在保證產品的功能、質量、成本的前提下，綠色制造工藝對機械加工工藝的優化將體現在環境保護、資源利用率等方面。本文對綠色制造技術進行細化分析，將傳統機械加工工藝規劃與綠色制造技術進行對比，簡述綠色加工工藝技術，對綠色制造技術進行探析。

關鍵詞：機械加工工藝 綠色制造技術 制造模式 規劃結構

中圖分類號：TH162 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（a）-0089-02

制造業在現今綠色全球化的浪潮中亟需改革，隨著環保意識的增強與相關環境保護法律的推出，非綠色制造技術與非綠色制造產品將逐步被社會與市場所淘汰。制造業應改變傳統制造模式，推行綠色制造技術，發展相關的綠色材料、綠色能源和綠色設計數據庫、知識庫等基礎技術，生產出保護環境、提高資源效率的綠色產品。

1 綠色制造技術的重要意義

1.1 綠色制造技術概要

綠色制造是指同時考慮環境影響與資源效益的現代化制造模式。其目標是使產品自出產、使用到報廢的生命周期內對環境污染率達到最小且效益達到最高。綠色制造重點關注的兩方面在于對各項成本的把控與對環境污染的削減，在充分考慮產品的功能、質量、開發周期和成本的同時，優化各有關因素。自20世紀90年代以來，世界各國先后對環境保護提出計劃并發展至今，在未來10年內綠色產品有可能成為市場的主導產品。

1.2 綠色制造技術在機械加工中的應用

傳統機械加工工藝涉及時間成本、資源成本、人力機械成本等問題，綠色制造技術對以上問題進行細化，提升污染防控管理能力，構建綠色機械制造加工體系。例如，在機械制造中，采用綠色制造工藝減少切削工藝（利用精密鑄造、冷擠壓、直接沉淀等成型技術）或采用干式切削工藝（在加工過程中不使用冷卻潤滑油）減少物料廢料與潤滑油的污染，并節約大量資金成本。在產品的包裝時，根據綠色制造技術使用可回收或容易降解的環保材料，并避免過繁包裝帶來的二次污染。

1.3 綠色制造對于機械加工的意義

綠色制造的優點主要有3個方面：（1）資源消耗率降低。綠色制造工藝通過對物料與能源的選擇與優化使用使資源利用提高，資源消耗率降低。（2）環境污染率降低。綠色制造工藝通過對工藝選擇、材料選擇、產品包裝、回收處理、設備利用等方面進行規劃，降低廢氣、廢液、廢渣、噪音、電磁波等污染物的產生與排放。在機械加工中，綠色制造技術可以促進經濟與環保的共同發展，對機械制造相關問題的分析，尋找與環境矛盾的三舊（舊技術、舊機器、舊工藝）并解決問題，有利于機械制造技術的長足發展。

2 傳統機械加工的弊端

2.1 機械加工對環境的影響

機械加工過程中，由于企業環保意識淡薄、中小企業缺少排污凈化設備資金等問題，對環境造成重大污染。例如某些小型企業機械加工過程中，廢氣直接排放或凈化不符合國家標準，造成附近區域的空氣污染，甚至威脅附近居民的正常生活；機械制造往往還會伴隨巨大噪音（包括空氣動力性噪音、機械性噪音、電磁性噪音），處理不得當將會嚴重影響從業人員以及附近地區的居民的健康問題；某些特殊機械加工企業在加工中會產生帶有腐蝕性的重金屬，直接排放將導致土壤微生物結構的破壞、酸堿度的改變，長期排放甚至污染地下水資源。

2.2 機械加工對設備的損耗

在機械加工過程中，切削、鍛造、焊接、拋光等工序必然會對加工設備造成損耗，機械加工對加工設備的磨損將會嚴重影響加工效率與加工質量。同時，機械加工過程，不合能源加工工藝將導致加工設備的未工作運行（如空轉），在磨損設備的同時還會產生資源浪費現象。

2.3 機械加工對資源的消耗

機械加工過程中，原料、能源的使用均應通過合理規劃使用。不合理的加工工藝、儲存模式均可能造成原材料的浪費。例如，金屬材料對環境要求較高，在儲存時不夠密封導致濕度過高，將會導致金屬材料的銹蝕；在加工過程中，過高的溫度將導致金屬性能下降，浪費材料，過低的溫度不能滿足加工需求，浪費能源。

3 機械加工工藝的綠色制造優化

3.1 綠色制造技術的優化方式

企業應在根本模式上調整制造模式，用綠色制造的基本理念對產品的生命周期進行嚴格規劃，適當的模式有助于加工出最優質的產品。因此在材料選擇上就應考慮其各項性能與影響，減少不可再生資源和短缺資源的使用量，盡量采用各種替代物質和技術。綠色制造技術對機械制造工藝的優化的核心在于改變機械加工工藝。對機械加工工藝的規劃應以加工技術的綜合實效為考慮重點，綜合實效包括加工效率、投入產出比、各項成本以及對環境的影響等。加工工藝的規劃直接影響了物料、能源與對環境的影響，綠色加工工藝應盡可能在減少物料與資源的消耗、提高投入產出比的基礎上減少廢棄物、噪音。綠色加工工藝應形成節能、減排、可回收利用循環的加工模式。由于產品報廢后若不處理將導致資源浪費與二次污染，綠色制造模式相較于傳統制造模式應更注重對產品回收利用方面的處理，例如，企業進行可拆卸結構模塊劃分和接口技術研究，將產品加工成可拆卸結構，降低產品報廢率。

3.2 綠色制造技術的優化技術

3.2.1 納米技術

在特殊機械加工工程中，將物質分割至納米級大小，從而改變物質的物理特性（聲、電、熱、磁等），生產出特殊功能的微型機械產品。在此技術中，由于加工過程均為微型操作，資源消耗小，且設備與產品的碰撞與摩擦都將大大減小，噪音污染幾乎為零、擁有“低消耗、高效益”的優點。在大型加工過程中，納米技術還可以用于開發設備的潤滑油，納米級的潤滑油可以覆蓋在設備與產品接觸面上形成一層擁有遮擋電磁波和紫外線特性的半永久性的保護膜，大大減小設備的磨損與產生的噪音。

3.2.2 干式加工

干式加工即在機械加工過程中不使用潤滑液、冷卻液、切削液等工業用液。干式加工的核心優勢在于簡化加工工藝，降低成本并消除廢液帶來的環境問題。

干式加工在切削鑄鐵材料方面技術已經成熟，尋求最合適的干式切削刀具、工件和機床及其參數的最佳配合方式是干式加工技術的關鍵。

3.2.3 熱加工工藝模擬

傳統熱加工技術通常會造成表面組織偏析、縮孔、疏松、淬火裂紋等問題。熱加工模擬技術通過模擬仿真、試驗測試等手段，在模擬環境下顯示產品在加工過程中的變化。該技術的核心優勢在于可以預先確定最佳工藝參數與工藝方案，并預測可能會產生的缺陷，預先準備處理措施，從而使產品精確接近預期質量。

3.2.4 近凈成形技術和近無缺陷成形技術

近凈成形技術和近無缺陷成形技術是在生產零件過程中，直接生產出可以作為機械構件的產品。通過精密成形技術將零件無限接近預期規格，進行大批量生產，最大限度地減少機械加工量，大大減少原材料和能源的消耗。

4 結語

隨著環保意識的逐步提高，機械加工工藝的綠色制造化的進程越來越快。傳統工藝的機械制造所產生的污染已經對環境產生了嚴重的影響，因此綠色制造化不僅是企業對于自身成本的優化，更是對環境保護具有重要意義，是未來制造業發展的主要趨勢。企業應改革傳統加工模式，將綠色加工技術針對性的融合在自身的生產加工中，推動行業發展，使綠色加工技術成為企業可持續發展的利器。

參考文獻

[1] 李智勇.面向綠色制造的齒輪滾切加工工藝規劃及其應用[D].重慶大學，2003.

[2] 付宏鴿，毋長琳，郭惠賢.面向綠色制造的機械加工工藝評價系統研究[J].北華航天工業學院學報，2013（4）：18-20.

[3] 劉曉晨，汪永超，李磊.面向綠色制造的機械加工工藝的優化選擇[J].組合機床與自動化加工技術，2016（12）：137-140.