机械制造业中的绿色制造技术应用模式

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摘 要 基于我国机械工业实施绿色制造技术的必要性和迫切性，本文阐述了绿色制造的实现技术以及我国机械工业实施绿色制造技术的主要途径，并提出了应注意的问题。

关键词 机械工业；绿色制造；绿色设计

中图分类号TH16 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0116-02

机械工业作为国家制造业发展的基础，随着改革开放与市场经济的不断深化发展，不少新型、高效的制造工艺和设备逐渐占领市场，带来了新的生机，但生产过程中大量的消耗和污染造成了严重的环境问题，生态环境正面临着巨大的危机，机械加工的副作用日益凸显。为了节省资源、减少浪费，缓解工业给自然环境带来的压力和不良影响，绿色制造工艺技术就成为未来机械工业的发展趋势。制造业是产业革命的先锋代表，机械制造又在制造业中占有主导地位，绿色制造工艺尤为重要。

1 我国机械工业实施绿色制造技术的必要性和迫切性

我国机械制造业的发展水平与发达国家相比还有很大的差距，由于制造业高消耗、高污染、效率低问题在改革开放发展的20多年中一直没有明显改善，再持续下去，不仅影响发展，而且环境污染形势也将会越来越严峻。针对以上问题，中国的制造业必须转变增长方式，采用绿色制造工艺，减少消耗，实现可持续发展。

由于长期的管理不善，一些废旧的、淘汰的制造设备没有得到合理的回收和利用，虽然不少陈旧的设备已经报废，但还闲置在车间内，并和一些先进的数控机床放置在一起。由此，改造和利用这些旧设备就成为绿色工艺开展的第一问题。由于机械制造行业中很多人并未接受过专业的环境意识教育，这方面的知识比较薄弱，污染问题还是比较严重。要解决这些问题，首先要清醒地认识到采用现代制造模式、使用绿色制造技术的重要性。

而今，环保问题已是各国关注的重点，并迫切希望得到解决。随着WTO环境规则在全世界的实施，各发达国家也相继制定了环境规范。例如，美国就制定了21种法规，构建了一个较为完善的环境保护法规系统。WTO成员每年向WTO通报的环境技术法规约600件。正因这样，各国之间的贸易被环保问题构成的壁垒所阻挡，这道绿色的壁垒让那些高污染、不符合环保标准的产品被禁止入口，或被以重税制裁。

国际上已经展开了行动，中国作为制造业大国，如果各制造企业再不重视环境问题，改良生产技术，实行绿色生产，必将被社会所淘汰。因此，我国要积极发展绿色制造技术，使用绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库，在提高产品生产率的同时，保证产品绿色环保，并加强法律规范，让绿色技术能真正发挥作用。

2 绿色制造的实现技术

2.1 干切削技术

材料切削是最常见的机械制造工艺，材料一般在有切削液的条件下湿切削。实际上，清理切削液的费用已经高于刀具的费用，同时，切削液还有污染环境的危险。而干切削是在不使用切削液的情况下进行的，切削液传统的排屑、冷却、作用已经被先进的刀具设计、设备所取代。例如，现代刀具材料能抵抗高温，可减少切屑液的使用；真空或喷气系统可以改善排屑条件；先进的刀具能改善密闭空间的排屑问题。

2.2 机床技术

机床设备要适应高温切削条件，同时具有吸尘、排屑等功能。机床的工作台或主轴要尽量呈倾斜式或立式布局，这样能有利于排屑，可有效预防残屑留在机床上，导致机床热变形，影响产品加工质量。所以，有必要采用排屑系统，以及加强循环冷却系统的使用，使其能更好地带走残屑，促进机床系统冷却。高质量的干式切削是在切削工具高速运行情况下实现的，这样可减少传递到工件、刀具和机床上的热量，保证生产效率和质量。由此，将超高速切削与干切削相结合，会实现高效、低消耗、低污染的生产。

2.3 微机械技术

微机械技术主要是负责微型机械加工。现阶段使用的工艺方法主要采用来自于半导体IC加工工艺的硅微细加工、特种精密加工和微组装技术。微机械生产的质量轻、体积小、精度高，且稳定性和生产效率较高，同时还具备低消耗、低成本的特点，多功能与智能化也代表了它在现代制造业中的地位。

2.4 快速原型制造(RPM)技术

RPM是分层切片技术，通过计算机系统对CAD模型处理成薄截面层，再根据截面的各个二维数据，采用黏结、熔结、聚合作用或化学反应手段，利用固化液体和凝固材料，使其快速组成所需要形状的零部件或模型。RPM技术的发展突破了传统加工中金属成型和切削成型的工艺，即使没有工装夹具或模具，也能快速制造出需要的模型零件，且是具有一定功能的三维零部件，这种技术被认为是制造业发展20多年来最伟大的生产技术之一。

2.5 虚拟现实技术

虚拟世界是21世纪信息化技术发展的产物，现代制造业的发展自然也离不开虚拟技术。虚拟现实技术是通过计算机系统形成一个逼真的，具有视、听、触多种感知功能的媒体空间，即人工虚拟环境，处在虚拟环境的技术人员可使用各种媒体传感交互设备在虚拟环境中进行实际操作，有身临其境的感觉。虚拟环境可以是模仿真实环境，也可以直接构造一个虚拟世界。虚拟现实技术能有效实现工业制造的阶段性分工，同时预测下一阶段的工作影响，让技术人员能提前了解到三维模型及其加工、装配的过程，这对提高产品生产质量、工作效率有积极作用，以及能有效预防各种不良问题的出现，实现阶段性预测。另外，虚拟现实技术还可以应用于学校的机械制造人才培养之中，使在其培养过程中，减少因需要进行大量实际操作实训所消耗的能源和材料。

2.6 节能环保型热处理技术

热处理技术一直都是高消耗、高污染、工人劳动强度大的制造工艺，正是因为传统的热处理技术存在这些弊端，很有必要进行技术革新。如今，新技术、新设备不断涌现，热处理技术趋于向低消耗、高效率的环保型工艺模式发展。例如最新的激光热处理技术：首先，它能降低资源消耗，同时在节省成本的基础上制成高性能合金表面；其次，该技术生产效率高，无需特别的冷却工作，因为它冷却和加热都很迅速；最后，激光热处理技术已实现数字化，它能有针对性地对工件局部表面进行热处理，硬化的程度和部位都能得到准确控制；再者，也是最关键的一点，这种技术基本无污染。同时，还应大力推广远红外加热技术，真空热处理技术等，它们都是优秀的节能、环保绿色制造技术。

3 我国机械工业实施绿色制造技术的主要途径

3.1 机械产品制造绿色化

产品的绿色处理对产品的生命周期循环有积极意义，绿色处理是通过各种回收渠道，收集有用的资源实现可持续利用，让产品的周期始终呈现一种闭合性的回路，这对节省资源有重大作用。当产品报废后被再回收，自然而然进入了下一个生命周期，不断地循环使用，产品的生命周期将得到无限延续，因此，设计人员在设计中应考虑新产品的结构和功能，如采用面向拆卸的设计，就能再次回收产品，只有采用面向拆卸设计的产品才有机会将产品的主体零件和结构回收，实现产品的循环使用。只有在设计阶段融入产品回收再利用的理念，回收的价值才会增大，才能实现产品最终高效回收。

3.2 机械产品使用绿色化

1）减少机械杂质对制造工艺的影响。所谓机械杂质就是指灰尘、土壤等物质，杂质会掉入机械配合表面之间，不仅会损伤配合表面，还会磨损零件，破坏油膜。如果在环境恶劣的环境中，应使用优质、配套的零部件，并做好杂质清理预防工作；2）机械制造的温度也是影响工艺质量的问题，零部件在工作中会产生不同的温度，也有不同的温度范围。液压传动系统液压油正常温度在30℃~60℃之间，如果温度低或高于这个范围，零件的磨损程度就会增加，导致油变质。所以，应防止机械制造在低温或高温下作业；3）制造工作要顺利进行，就要保证机械载荷的稳定性。零件的磨损程度会随着机械荷载的增加而增加，技术人员要注意不能在超过机械所能承受的最大负荷下作业，防止工作中出现零件瘫痪等问题。

3.3 机械产品包装绿色化

机械产品的绿色包装和上述的绿色制造有一点相同，在产品的生命周期内实现回收再利用，实现无污染生产，让产品可以回收或者再利用，其包装还能在大自然的自净能力下自动分解。产品的绿色包装，不仅要注重包装的美观，以及包装物品的不易损坏，还要考虑包装的价格成本、易分解回收等问题，减少对环境的污染。国内主要使用的几种包装材料有瓦楞纸板、木板、塑料等。纸板最容易被回收、降解，污染小，是包装的最佳选择，但纸板前期制造的资源消耗大，对环境的破坏较为严重，而且强度低，容易导致包装的物品损坏。木板的强度大，且适用于大型产品的包装，但木材是不可再生材料，过多的使用也会导致生态失衡。塑料制品质量轻，且防水防风能力强，但使用后不易被降解，会造成严重的环境污染。现在有一种新型的绿色包装(蜂窝纸板)，是目前我国产品出口的最佳包装选择之一，蜂窝纸板的推广应用能减低产品运输的破损率，对提高包装产品的质量起到积极的作用。

3.4 其它工艺技术应用

现代机械制造行业的新技术、新工艺不断涌现。例如超声波清洗技术，用水剂清洗液代替传统的汽油、煤油，其清洗效果较好，还能预防环境污染，如今已广泛应用于喷油嘴、喷丝板、微型轴承、仪表齿轮、集成电路、微电子器件的清洁，其清洗的洁净度高，这种水剂清洗液还能循环使用。还有一种无污染的电镀液，它的出现能改善传统电镀的严重污染问题。电刷镀工艺的推广与应用，让零件的修理质量得到提高，既节省成本，又降低资源消耗。

3.5 建立并遵守环境保护体系，重视绿色意识教育

我国机械制造业正在逐渐加强ISO14001环保体系的建立，并且努力实现与ISO9001质量体系的一体化，为各种环境评价工作提供参考依据。建立完善的环保体系，让制造企业员工能认识到产品生命周期全过程中所出现的各种问题，并采取有效措施加以预防和治理，让环保思维方式和行为更加标准化。机械制造企业要贯彻落实自然生态平衡发展的思想，从制造流程开始，每一环节都注重加强环保力量。重视对员工进行安全意识、质量意识、节约意识、效率意识、环保意识的培养，提高全体员工对经济效益、环境效益和社会效益的正确理解，将绿色生产当成一种社会责任去落实、执行。

4 应注意的问题

4.1 注重绿色设计

实现绿色设计，是在产品制造的先前阶段，将环保理念和污染预防措施融入产品设计中，实现产品制造的绿色发展，例如，我们以产品的可拆卸性、可回收性、可制造性为绿色设计的基本概念，保证产品是环保的、多功能的、可持续使用的。实现绿色设计，要求产品在制造中，选择绿色原材料、以及绿色制造工艺，实现产品制造的最低消耗，预防和减少产品生产过程中产生副作用，当产品已经报废，它也应该是可拆卸的，可回收再利用的。

4.2 使用低物耗的绿色制造技术

我国制造业一直以来都是使用大量不可再生的金属材料作为原材料，这样不仅会影响到生态环境的平衡，对国家资源来说也是很大的浪费。在机械工业中，制造企业应积极推广绿色可持续使用材料，优化制造工艺，使用绿色工艺，通过利用现代先进技术，实现绿色技术的应用。虽然绿色设计和绿色技术都是现代机械工业发展的重点，但好的材料是促进二者实现的基础，因此，制造企业应改良产品制造的材料，实现材料的可持续利用。

4.3 绿色工艺技术与先进生产模式相结合

先进的生产模式是推进绿色技术发展的动力。实现制造生产模式转变，实行生产模式改革，应做到精益生产、敏捷制造、智能制造。绿色技术与先进生产模式的结合，在绿色技术中加强管理、落实责任、贯彻绿色生产理念，能大大降低制造业中的工业污染和能源消耗。

5 结论

保护环境、维持生态平衡是全世界人民的内心呼唤，机械工业作为社会生产的主导，推行绿色技术已刻不容缓。我国目前的绿色技术制造还处在初级阶段，并没有完全普及，只有通过不断优化和改进现代工艺，使用新型工艺和新型材料，加强管理，节省资源、从降低能源消耗做起，积极落实绿色技术的推广和应用，才能让绿色制造技术成为未来机械制造业的主导工艺技术，真正实现绿色制造。

参考文献

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