綠色制造技術在機械制造中的運用探析

張延鵬，文靜

（甘肅省理工中等專業學校，甘肅 武威 733000）

綠色制造技術主要目的是降低單位生產能耗，減少對環境的影響，綠色制造技術作為先進的機械加工技術手段，是人類實現可持續發展的重要方式。該技術主要是在傳統機械加工技術基礎上與綠色生產技術相結合，運用綠色加工的原理制定科學的生產方案，降低機械加工成本。如在制造生產過程中，將原材料或半成品直接轉化，提高原材料尺寸精度，減少不必要的資源消耗，妥善處理機械加工制造過程中的污染問題，提高生態環境的保護效果。綠色制造技術在機械制造領域的應用具有現實意義，具體運用仍需要結合實踐過程進行分析。

1 綠色制造的概述

綠色制造技術是基于產品制造對環境影響和資源使用效率分析的基礎上，對產品設計、制造、包裝、運輸、使用等環節進行優化，將綠色技術運用于整個制造生產流程的現代制造模式。綠色制造工藝技術大體可分為三方面類型：（1）注重環境保護型的綠色制造技術，主要是對機械制造領域輸出結果進行優化，減少工業生產過程中的廢料，對環境造成的污染；（2）注重降低能耗的綠色制造技術，提高燃料、原料等工業材料的利用效率，降低能源消耗；（3）注重節約型的綠色制造技術，此類技術主要對制造領域零部件的精度進行控制，在原材料和毛坯階段使用預處理技術，減少設計和制造過程中的原料損耗。傳統制造技術，主要是對自然界的原材料進行加工，在生產過程中會產生一定的廢棄物，會造成資源浪費和環境污染問題，而綠色制造技術的使用，重點是解決能耗高和自然資源利用率低的問題，同時，對制造過程中所產生的廢料進行再次回收利用，降低機械制造過程中對環境帶來的影響。

2 綠色制造技術的特點

2.1 綠色設計

綠色制造設計主要是解決傳統生產設計過程中質量差、能耗高、污染嚴重的問題，綠色設計理念運用機械制造加工，需要貫穿整個工藝生產流程，無論是機械制造部件的外觀設計，還是更深層次的結構優化，都需要經過精準的分析驗算，轉化為可執行的生產方案。同時，應注重以環境保護作為設計的指導原則，將環境污染問題納入機械產品制造工藝流程，成為企業評判設計工藝水平的核心要素。

在工業機械產品設計過程中，綠色制造技術的應用重點體現以下方面內容，材料選擇、功能設計、優化產品使用壽命等。（1）在材料選擇過程中，應注重減少機械產品生產過程中的能耗問題，減少廢棄材料的產生，或使用可回收材料，如綠色設計所使用的原材料與微機械制造技術密切相關，能夠通過優化設計的方式來減少機械產品零部件的體積，減少機械制造過程中原材料的使用量。（2）功能設計是機械產品使用階段，能夠對產品的整體性能進行優化，以降低機械設備運行過程中的能耗，如通過使用清潔能源、保證設備處于良好的性能狀態、設計清潔消費品等，減少產品在生產階段的能量損耗。（3）優化產品使用壽命，在綠色產品生產理念應用過程中，主要涉及產品設計壽命和美學壽命，不斷地對產品進行更新，優化產品生產過程的工藝，通過對現有產品工藝升級等措施，延長產品的使用壽命，實現產品技術壽命和美學壽命之間的平衡，避免因設計質量問題導致消費者頻繁更換產品，造成不必要的能源損耗。

2.2 綠色材料

在機械產品設計過程中，綠色原材料的選擇極為重要，需要考慮原材料的資源屬性、經濟屬性、環境屬性、能源屬性，盡量選擇與環境污染較少，可降解的再生材料，保證機械產品的整個周期的使用壽命，能夠實現產品生命與環境之間的協調一致。采購人員在機械產品綠色材料選擇過程中，可參考以下材料采購原則：（1）選擇可再生的環保型材料，提高原材料的使用壽命；（2）兼顧原材料的經濟性與材料污染、利用率之間的矛盾關系，盡量選擇無輻射危害、無毒的環保型材料；（3）材料選擇過程中要考慮到原材料是否具備再次利用的能力；（4）開發綠色的新型材料，企業可構建自己的綠色原材料庫。

2.3 綠色工藝

在機械產品制造加工過程中，應考慮傳統工藝條件下，材料產品的能耗、污染、成本問題，能夠使用更加高效的現代生產工藝，代替原有的生產技術。對于已出現新的生產工藝，能夠代替原有生產技術的產品，應堅決采用新的工藝技術。在機械制造企業綠色工藝應用方面，大體可分為資源節約技術、節能技術、環保技術3個方面的應用。（1）資源節約技術是根據資源的使用情況，將原材料的消耗極小化、能量消耗極小化、輔助消耗極小化，環境排放極小化；（2）環保技術的使用主要是減少各類廢渣、廢氣、廢液、噪聲等問題的產生；（3）節能技術的使用主要是對工藝施工方案、機床、模具、刀具的選擇，優化機械加工制造過程中的時間成本、制造成本。因此，從綠色制造角度分析，綠色工藝的選擇使用需要綜合考慮資源消耗與環境影響，實現工業發展與環境保護之間的統一，推動我國工業制造業可持續發展的重要途徑。

2.4 綠色處理

綠色處理主要是對自動化設備生產過程中，有機氣體排放、廢渣、廢液以及各類廢棄物處理和轉化回收的方案，實現對各類廢棄物的無害化處理，提高資源的再次使用效率。如對機械制造產品可拆卸性特征，對部分零部件進行綠色再生，使舊有的零部件重新用于新產品的制造，提高資源的使用效率。

2.4.1 綠色包裝

對于機械產品的加工制造，涉及成品包裝問題，需要認真考慮包裝設計的美觀性、包裝材料的可回收功能，以及綠色產品使用的實際價格與運輸成本。目前，在機械加工制造領域所使用的綠色包裝材料主要有瓦楞紙板、木板皮和塑料，此類材料無毒，且能夠再次回收利用，具有循環降解的功能，在機械產品包裝領域得到廣泛應用。

2.4.2 綠色回收

（1）固體廢棄物。機械加工過程中所產生的廢棄物，主要包括邊角料、料頭、刨花、鐵屑、殘次品等，這些固體廢棄物種類多、數量大，對于此類廢棄物直接排放，會對環境造成一定的污染，且浪費資源。在機械加工過程中，對于固體廢棄物，可使用無切削或特種加工工藝，減少廢棄物的產生，同時使用可再生手段，對固體廢棄物進行回收，再次利用。

（2）廢液。在機械加工過程中需要使用潤滑劑、冷卻液等工業產品，對機械設備、刀具進行潤滑，此類潤滑劑、冷卻液、切削液自身具有一定的腐蝕性，長期使用會對皮膚進行傷害，直接排放會造成水污染、土壤污染等問題。可使用污染較小的潤滑劑、冷卻液、切削液，或對潤滑劑、冷卻液、切削液再次循環利用，也可采用新的加工工藝，如干式加工工藝，減少不必要的資源消耗。

（3）廢氣。機械加工制造行業很少產生廢氣，但在特殊工藝下會產生大量煙霧，如壓鑄施工工藝、澆筑施工工藝、熱處理、酸洗等工藝環節，高溫作用下會出現部分液體氣化、霧化，污染車間空氣長此以往會對人體產生危害。一般采用通風的方式，將氣體稀釋排放入大氣。

3 機械制造業中的常見綠色制造技術

3.1 干式切削技術

干式切削技術在加工過程中不需要使用切削液，使用專業的切削刀具、機床、輔助設備，完成機械材料的加工制作。干式切削技術的使用，可大幅提升刀具的耐久度，保證長期加工制造過程中產品質量的穩定性，是當前機械制造行業廣泛應用的綠色制造技術。其環保性能大體可體現在以下方面：（1）在不使用切削液的情況下，干式切削自身成本較低，減少了不必要的資源消耗。（2）干式切削加工過程中對傳統加工工藝進行優化，通過減少摩擦降低切削力的方式，保證整個切削加工的順暢性連貫性，減少不必要的刀具磨損。從刀具換刀角度、加工質量角度以及降低資源消耗角度分析，干式切削技術相對傳統加工技術，節能降耗功能更加突出。（3）在傳統機械加工制造領域使用切削液，很容易出現有毒有害的切削物，且切削液霧化所產生的有害氣體直接威脅人體健康，而且使用切削液產生的固體廢棄物處理較為困難，一方面，機械加工過程中的切削物會黏附在物體表面，在加工制造過程中會造成不必要的損傷，破壞物體外觀的整潔度；另一方面，使用切削液所產生的邊角料、料頭、刨花、鐵屑等固體廢棄物難以處理，無法做到干濕分離，影響了廢棄物的再次回收利用。

3.2 數控加工技術

數控加工技術是利用數控制床進行機械制造，具有自動化程度高，能夠一次成型的特點，是當前機械加工領域常用的綠色制造技術。數控機床自身質量穩定性、精確度、可靠性更高，通過數控系統能夠控制刀具，按照一定的軌跡運行，通過數控編程的方式編寫刀具行走程序，減少了人為操作控制，滿足了批次產品生產的精度要求，避免因零部件加工偏差過大造成的原材料浪費問題。使用數控機床完成零部件加工，能夠根據圖紙設計的工藝流程編寫控制系統，可實現零部件的一次性成型，通過優化設計的方式提高零部件原材料的利用效率，避免了后期打磨、削邊所產生的邊角料問題，減少了材料浪費。

3.3 微機械制造技術

微機械制造技術是微型機械產品系列技術，與常規機械制造技術相比，自身體積小、精度高，應用于機械產品加工制造領域。微機械制造技術主要通過生產小體積的產品，有計劃的替代原有機械部件，通過保證小體機機械產品質量性能與原有產品一致的前提下，減少機械生產過程中的原材料損耗。從產品應用角度分析，微型機械產品自身體積小、重量輕，在運作過程中能耗較小，長期使用過程中節能效果遠強于傳統產品。

3.4 真空熱處理技術

真空熱處理技術主要是指產品的真空或部分真空的條件下，使用各類熱處理工藝對金屬材料進行熱加工，能夠有效解決傳統金屬材料加工過程中的氧化、脫碳、滲碳、脫脂、除氣等問題。真空熱處理技術的使用，是在真空環境下減少氧化反應，避免金屬表面材料的元素蒸發，減少空氣中有害氣體，對金屬造成的損傷，同時，真空加熱過程中氣體的均勻性能夠得到控制，保障零件淬硬效果。該技術的使用能夠有效減少產品生產過程中次品概率，同時真空加熱過程中，能夠有效控制零部件的畸變反應，保證材料質量。

4 機械綠色制造技術的發展趨勢

隨著當前機械制造技術的快速發展，綠色制造技術在應用過程中呈現出以下趨勢：第一，社會化發展。綠色制造技術的應用得到了社會各界的廣泛認同，國家出臺了相關政策法規，對產品的研發應用等方面進行了政策支持，構建了完善的綠色制造政策服務體系，降低了綠色制造技術的應用成本。第二，智能化發展。綠色制造技術在應用過程中，智能化、集成化是未來制造裝備發展的主要趨勢，通過提升制造設備的各項感知能力，進一步減少零部件制造過程中的能耗。第三，統一化發展。綠色制造技術在應用過程中，可根據生產需求逐步推廣全過程的綠色制造技術應用，完善綠色制造技術的應用標準，推動全產業鏈節能技術的應用發展，對機械制造的可持續發展大有益處。

5 結語

總體而言，綠色制造技術應用于機械制造領域，對降低制造企業的成本，提升我國制造業競爭實力有著重要的作用，同時綠色制造技術的發展應用可減少能源的消耗問題，有利于環境保護以及制造企業的可持續發展。對于綠色制造技術應用過程中的困難問題，仍需要政府給予支持，構建完善的管理體系和行業標準，推動綠色制造技術與智能技術的融合應用，為制造行業的發展帶來生機活力。