基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術

門寬柱

摘 要：本文主要研究基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術。通過研究綠色制造技術以及綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術，探討綠色制造的具體實施方式。通過研究分析，機械產品設計可以在設計、材料以及工藝等方面應用綠色制造工藝，最終實現改善機械制造工藝以及裝備技術的目的。

關鍵詞：綠色制造；機械制造；新型制造工藝；裝備技術

中圖分類號：TD40 文獻標識碼：A

0.引言

傳統(tǒng)機械制造技術伴隨著較高的污染以及較高的能源消耗，這與我國倡導的可持續(xù)再生性生態(tài)發(fā)展有著明顯地沖突性。伴隨著環(huán)境污染越發(fā)惡化，人們對環(huán)境保護越發(fā)重視，構建綠色機械制造工藝技術已經成為機械制造行業(yè)的主要發(fā)展趨勢。綠色制造技術是一種基于資源循環(huán)利用和清潔性生產方式為主的制造工藝。

1.綠色制造技術簡介

1.1 綠色制造技術的形成

伴隨著經濟的快速發(fā)展以及人口的不斷提升，資源枯竭以及環(huán)境破壞等問題越發(fā)明顯，社會對這些問題的重視度也在不斷提高。機械制造行業(yè)是資源消耗量非常龐大的行業(yè)，同時也是環(huán)境污染較為嚴重的行業(yè)。傳統(tǒng)機械制造對于資源的再利用率并不高，對于環(huán)境的破壞程度比較高，同時管理大多數都是采用末端管理，是先生產后控制的方式，不僅控制、管理的成本比較高，而且最終的效果也并不理想。相關研究顯示，平均每年制造行業(yè)會形成50多億噸廢物以及高達7億噸的有害物質，其中排放量占據整個生產領域的80%。由此可見，研發(fā)與應用綠色機械制造技術是該行業(yè)的未來必然發(fā)展道路。

1.2 綠色制造技術概念

綠色制造技術起源于20世紀80年代，是綜合了材料學、環(huán)境學、控制技術學等多個學科的綜合性技術，其在傳統(tǒng)制造技術的基礎上衍生而成。綠色制造技術對于資源的再生性利用以及對環(huán)境的低影響，目標是促使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢整個過程中形成對環(huán)境的低影響，資源利用的最大化，并促使社會效益與企業(yè)效益得到一致性協(xié)調。當前機械制造技術主要分為兩種，一種是傳統(tǒng)的制造技術。當前，我國機械制造技術大多數都是以傳統(tǒng)的制造技術為主，是典型的從自然界獲取資源，通過提煉、加工之后獲得相應的機械產品，這一制造過程不僅會形成較大的能源、資源消耗，還會出現大量的廢水、廢氣。另一種則是綠色制造技術。綠色制造技術是一種相對較為閉環(huán)的生產模式，其是一種清潔生產的方式以及廢棄物循環(huán)利用的生產模式。這一種生產模式中，從原材料的開發(fā)到產品的報廢都體現了非常明顯的資源再利用以及污染的最小化。由此可見，綠色制造技術不僅能夠滿足現代化社會發(fā)展的需求，還能夠實現資源再利用，保障可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實現。

2.基于綠色制造的新型機械制造工藝及裝備技術

2.1 機械產品設計時的綠色設計技術

傳統(tǒng)制造模式之下的設計方式，其主要目的是為了滿足產品的使用功能及質量要求，通過相關方面的設計完成產品的，很少會考慮到產品的資源消耗以及能源消耗，對于環(huán)境的影響更少。綠色設計的指導理念是將節(jié)能與生產相融合起來，綜合性的分析加工過程對產品的質量影響以及對資源的影響，對產品加工的回收性以及可行性實行較高的重視。在綠色設計當中，應當至少考慮兩個方面：（1）回收再利用的設計方式。回收再利用的設計主要是在產品的設計過程中就明確機械產品在報廢之后的回收性，設計人員在產品的研發(fā)以及設計等階段便可以對產品的材料、零部件的可回收性、再利用性等進行價值分析，考慮回收處理的方式、回收結構的統(tǒng)一以及回收再制造的系統(tǒng)模式等，從而實現資源的再利用以及地環(huán)境污染；（2）產品設計過程中對結構的簡化以及對產品的可拆卸性能。在產品的設計過程中，綠色設計主要是盡可能簡化產品的結構，借助降低零件的數量、零件的重量以及優(yōu)化原材料的質量等多元化的方式提升機械產品的使用再利用率。對此，在設計的過程中充分考慮產品的可拆卸作用，從而提升產品的“綠色性”。

2.2 材料選擇方面的綠色應用

在傳統(tǒng)制造模式的影響之下，在產品設計的過程中對材料選擇方面上過多的考慮材料的性能以及作用反而會忽略對環(huán)境的影響。對此，在產品制造的過程中應當對產品對環(huán)境的破壞給予足夠的重視。與此同時，因為較少考慮材料在回收、循環(huán)等方面的問題，導致許多產品在使用壽命結束之后在廢品回收時所具備的回收價值非常低，甚至有些產品無法回收，只能夠通過掩埋或焚燒的方式處理，導致嚴重的資源浪費以及環(huán)境破壞。因此，實現綠色產品的設計以及制造材料選擇以及應用是關鍵，解決傳統(tǒng)制造當中材料的選擇問題，關鍵性就是在于綠色材料的應用，這里所指的綠色材料，主要是材料的使用性能以及能源、資源的消耗量，對生態(tài)與環(huán)境具備更低的負面影響，從而推動社會的發(fā)展。以航空機械制造行業(yè)為例，采用資源節(jié)約型的工藝技術以及工藝材料能夠顯著降低環(huán)境影響的同時實現更高的資源利用。采用資源節(jié)約型的工藝技術，是當前航空機械制造技術的關鍵性發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的技術主要是以消耗不可再生的金屬材料為主，但是這一種現象顯然會消耗大量的金屬原材料，不僅成本較高，而且社會性也比較低。因為目前毛坯結構的改變，制作坯的方式也存在明顯的改變，精鍛件、精鑄件、單晶以及定向凝固精鑄件毛坯替代了傳統(tǒng)的大余量毛坯，其原本的傳統(tǒng)意義鍛件使用量從原本的77%降低至33%，精鑄件從原本的18%提升至44%，粉末冶金從原本的3%提升至8%，復合材料從原本的4%提升至15%。

2.3 工藝技術方面的綠色應用

在傳統(tǒng)的機械制造工藝當中，許多工藝都會對材料形成較大的破壞，尤其是在鍛、鑄等工藝當中，這一加工工藝本身就會對材料形成較大的磨損，同時工藝本身會導致資源的浪費。對此，采用綠色制造工藝技術也是新型機械制造工藝的關鍵。綠色制造技術的基本流程主要包含5個，預審、評審、選擇、實施以及制造。綠色制造的評審主要是對機械制造工藝的可實施性給予相應的評價與審核，其審核的主要項目是應用可行性以及經濟、環(huán)保性。

以刀具的工藝流程為例，首先需要采用符合發(fā)動機零件加工的刀具。加工所采用的刀具材料必須滿足加工零件的材質需求，需要按照具體的將材料應用相應的加工刀具，例如鎢鉆類符合應用加工鑄鐵、有色金屬等短切屑的工具。并且鎢鉆類因為存在少量硬度較高以及韌性較低的鈦化物，更符合加工鋼件等長切屑的工件。同樣，刀具的不同涂層材質對加工原料的影響也是并不相同的，例如氮化鈦涂層可以提升刀具表面的耐磨性以及硬度，從而降低摩擦的系數，降低積屑瘤的形成，提升刀具的使用壽命。除此之外，提升廢舊硬質合金刀片再利用，提升廢氣刀具的回收利用是控制生產成本，提升企業(yè)經濟效益的有效措施。

結語

綜上所述，伴隨著人們對環(huán)境保護意識的不斷提升以及對經濟最大化的追求，傳統(tǒng)機械設備的制造工藝已經無法滿足現代化社會的發(fā)展需求，并且基于綠色加工的機械制造工藝技術已經基本能夠實現對機械設備周期性的控制，完全可以滿足機械制造過程中對環(huán)境的保護以及對資源的低消耗需求，并且可以顯著優(yōu)化機械制造的整個流程，從而提升企業(yè)的整體經濟效益。

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