論述機(jī)械加工制造中的低碳制造工藝

蔡志容

摘要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得機(jī)械制造業(yè)取得了輝煌的成就，即便如此，也不可忽略機(jī)械制造業(yè)帶來的問題，這些隨之而來的問題變得越來越多。同時(shí)，低碳時(shí)代的來臨，讓機(jī)械制造領(lǐng)域紛紛效仿低碳制造理論，此理論也成為了各大領(lǐng)域制造所需的生產(chǎn)要求。對(duì)此，此文將針對(duì)低碳制造理論和技術(shù)進(jìn)行探討，其中除了理論知識(shí)，也包含了技術(shù)的運(yùn)用技巧，這樣的探究有著重大的意義。因此，本文將對(duì)低碳理論做一個(gè)整理和概述，了解低碳制造理論的基礎(chǔ)上，在將其運(yùn)用到機(jī)械制造業(yè)中。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;低碳制造;工藝分析

0? 引言

在成為“中國(guó)制造2025”的制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略中，綠色制造業(yè)占有著非常重要的位置，它不僅能提高產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在市場(chǎng)中發(fā)展中也能穩(wěn)定綠色制造工業(yè)。

1? 低碳機(jī)械加工制造工藝類型

1.1 環(huán)境友好型

在機(jī)械的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因?yàn)槠涮砑拥囊恍┕I(yè)原料，對(duì)環(huán)境造成了長(zhǎng)時(shí)間難以降解的污染垃圾。機(jī)械在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，也將有危害性的化學(xué)物質(zhì)輸出了，比如：廢氣、廢液、噪音等。對(duì)此，我國(guó)也加大了力度管控，也因此提出了環(huán)保型工藝的加工和生產(chǎn)，保證操作期間都能進(jìn)行綠色操作，做到將廢氣物質(zhì)的排放量降到最低，努力創(chuàng)造出更好的生態(tài)環(huán)境。甚至可以將資源進(jìn)行二次利用，這樣不僅避免了浪費(fèi)資源，也確保了工藝制造的高效率。

1.2 能源節(jié)約型

在工業(yè)生產(chǎn)中，能及時(shí)有效的對(duì)消耗中的資源進(jìn)行利用，在工加工的這個(gè)過程中，不僅避免了浪費(fèi)資源，也將其轉(zhuǎn)化為了動(dòng)力能源，從機(jī)械制造業(yè)的角度來看，這也是機(jī)械制造業(yè)最關(guān)注的話題之一。對(duì)照以往的工業(yè)發(fā)展中，工藝生產(chǎn)的過程中，將大多數(shù)能源都浪費(fèi)掉了，這主要是因?yàn)椋瑱C(jī)械在生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生摩擦帶來一些熱能，能量的消耗必然會(huì)帶來對(duì)環(huán)境的影響，比如它所產(chǎn)生的噪音、廢物等，這些廢物的排出，都對(duì)周邊的自然環(huán)境造成了污染。

因此，對(duì)于制造業(yè)來說，都因要求設(shè)備供應(yīng)商對(duì)現(xiàn)代化科技技術(shù)不斷專研，開發(fā)出更符合環(huán)保理念的產(chǎn)品，讓新型設(shè)備能夠最大化降低噪音和減少耗能。

1.3 原料節(jié)省型

對(duì)于新型的生產(chǎn)技術(shù)，其主要目的是采用以節(jié)約資源為主的工藝技術(shù)，這將顛覆原來的傳統(tǒng)工業(yè)，環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)，可以從根源上對(duì)能源進(jìn)行有效利用，這無論是對(duì)工藝的生產(chǎn)，還是生產(chǎn)技術(shù)而言，都是經(jīng)過合理分析的，并對(duì)原材料進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，以此來減少材料使用過程中對(duì)環(huán)境造成的危害，做到環(huán)保，也使整體的操作成本大大降低，減少了資源的消耗。比如：油霧回收的技術(shù)，它將油霧轉(zhuǎn)化成液態(tài)，再送回到工業(yè)機(jī)床中重新使用，很大程度上節(jié)約了成本。

2? 低碳制造理論在機(jī)械造行業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用

一般來說，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，和使得產(chǎn)品的功能性能各方面，都得到質(zhì)量的保障，這便是機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)。但在當(dāng)下，人們的環(huán)保意識(shí)在不斷提高，有了更多的保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和節(jié)約能源的理念，因此，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求也越來越高，提出了更高層次的需求。

最大化的符合“低碳”的標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)械在生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)主要需要考慮的問題。對(duì)此，如果想讓能源的消耗最大化的降低，這將涉及到機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)將起到非常關(guān)鍵性的作用。所以，為了找出對(duì)環(huán)境的影響因素和從生態(tài)保護(hù)的方面而言，分析和探索低碳制造業(yè)的理論，設(shè)計(jì)以降低能源消耗為目的，并且提高能源的利用率，這些將對(duì)環(huán)境保護(hù)起到非常重要的意義。

為了更好的發(fā)揮低碳制造的作用，我們需要不斷地將低碳制造技術(shù)，應(yīng)用到機(jī)械加工的生產(chǎn)實(shí)踐之中。筆者重點(diǎn)分析了低碳制造在機(jī)械加工中的幾方面的應(yīng)用：

2.1 輕量化設(shè)計(jì)

機(jī)械加工中輕量化設(shè)計(jì)指的是，經(jīng)過綜合參考機(jī)械成品重量、生產(chǎn)加工成本、產(chǎn)品性能，以及配套設(shè)備的一種設(shè)計(jì)手段。現(xiàn)階段，輕量化設(shè)計(jì)在很多機(jī)械制造、機(jī)械加工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，比如說，船舶制造、火車制造、汽車制造以及軍工行業(yè)，特別是在機(jī)械加工中使用效果明顯。主要是因?yàn)椋p量化設(shè)計(jì)在機(jī)械加工中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)如下：

第一點(diǎn)，輕量化設(shè)計(jì)可以降低原料，以及生產(chǎn)中的能源消耗，提升了資源的利用率，有利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展;第二點(diǎn)，減輕機(jī)械加工中能源和原材料的碳和污染物的排放，能夠達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的功效;第三點(diǎn)，它可以減小噪聲，進(jìn)而避免了噪聲對(duì)環(huán)境的污染。

比如，在2007版的奧迪TT跑車身上，就能夠較完整的展現(xiàn)其設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。在該車型的制造中，奧迪公司應(yīng)用了輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)，通過將鋼材和鋁進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，降低了TT跑車自重。并且，它可以降低TT跑車在運(yùn)行過程中廢氣的排放，能夠節(jié)約資源，保護(hù)社會(huì)環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

2.2 模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)，指的是通過科學(xué)的模塊化進(jìn)行對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案。首先，按照生產(chǎn)產(chǎn)品功能的差異，我們能夠把機(jī)械加工的模塊化設(shè)計(jì)，劃分為許多小模塊。隨后，按照實(shí)際生產(chǎn)狀況，以及對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)品設(shè)計(jì)的規(guī)定，將許多小模塊進(jìn)行集成和優(yōu)化，最終得到想要的機(jī)械成品不同的種類和規(guī)格。現(xiàn)階段，我們處在低碳環(huán)保的時(shí)代背景下，模塊化設(shè)計(jì)因?yàn)槠渥陨愍?dú)特性，在機(jī)械生產(chǎn)、軍事制造、電子設(shè)備等領(lǐng)域，得到較為充分的使用。

形成機(jī)械產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)的根本原因是，在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)中，面臨著數(shù)量巨大的非功能性生產(chǎn)單元，它們會(huì)導(dǎo)致機(jī)械生產(chǎn)中浪費(fèi)大量的原材料和能源，以及機(jī)械產(chǎn)品在完工后，用戶在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)的不便。這一方面會(huì)影響機(jī)械加工設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和保養(yǎng)，另一方面也不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。此外，機(jī)械加工產(chǎn)品中的非功能單元，很難制定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)量。

所以，我們?cè)跈C(jī)械加工中，應(yīng)當(dāng)劃分每一個(gè)具有功能性的模塊，并且進(jìn)行各模塊的測(cè)評(píng)，據(jù)此得出低碳制造的最合理方案。并且，為了更新和優(yōu)化該方法，我們應(yīng)當(dāng)在操作中對(duì)模塊化設(shè)計(jì)的使用效果進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)也有必要對(duì)低碳生產(chǎn)技術(shù)的效果進(jìn)行驗(yàn)收。

以德國(guó)index集團(tuán)為例，它是全球一流的數(shù)控車床制造，其開發(fā)的產(chǎn)品就應(yīng)用到了模塊化設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)中將不同模塊進(jìn)行整合和優(yōu)化，使得復(fù)雜的零件加工在有序的組合中進(jìn)行全部的加工。所以，在機(jī)械生產(chǎn)中使用模塊化設(shè)計(jì)方法，可以很大程度上節(jié)約成本和能源，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 生態(tài)化的設(shè)計(jì)

生態(tài)化設(shè)計(jì)是一種新型的設(shè)計(jì)方式，是指在不影響產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)和使用壽命的前提下，利用資源消耗低、環(huán)境污染小、生態(tài)友好的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法目前已在交通、化工、能源、機(jī)械、電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。材料選擇是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，生態(tài)化設(shè)計(jì)中的材料選擇需要考慮以下兩點(diǎn)：

從減少資源消耗方面考慮，優(yōu)先選擇可再生、可降解、可循環(huán)利用的資源和能耗低的材料;從保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面考慮，盡量避免使用有毒害、污染大及能耗高的材料，多使用綠色環(huán)保材料。

傳統(tǒng)的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、固體廢棄物以及噪聲等污染，嚴(yán)重危害生產(chǎn)者的身體健康和生態(tài)環(huán)境。因此，生態(tài)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)中的應(yīng)用迫在眉睫，使用新工藝和新技術(shù)來提高生產(chǎn)效率、減少環(huán)境污染已成為機(jī)械制造行業(yè)的共識(shí)。

3? 結(jié)束語

總而言之，雖然機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展加快了世界經(jīng)濟(jì)的變革與發(fā)展，但也帶來了能源和環(huán)境的危機(jī)。在這種情況下，低碳制造是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)、環(huán)境惡化的重要對(duì)策。實(shí)施低碳制造，首先要從理論出發(fā)，全面推行低碳制造理論;其次，要在理論基礎(chǔ)上提出對(duì)應(yīng)策略，從能耗、污染等角度進(jìn)行低碳改進(jìn)。這些都需要我們繼續(xù)對(duì)低碳制造理論及技術(shù)在機(jī)械加工制造過程中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。

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