基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术

覃春政

摘要：随着各个国家工业化进程的逐渐加快，机械制造业已经成为促进国家经济建设发展的支柱产业。尤其是在科学技术不断完善的背景下，越来越多新型的机械制造技术被广泛使用。

本文主要研究基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术。通过研究绿色制造技术以及绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术，探讨绿色制造的具体实施方式。通过研究分析，机械产品设计可以在设计、材料以及工艺等方面应用绿色制造工艺，最终实现改善机械制造工艺以及装备技术的目的。

关键词：绿色制造；机械制造；新型制造工艺；装备技术

引言

传统机械制造技术伴随着较高的污染以及较高的能源消耗，这与我国倡导的可持续再生性生态发展有着明显地冲突性。伴随着环境污染越发恶化，人们对环境保护越发重视，构建绿色机械制造工艺技术已经成为机械制造行业的主要发展趋势。绿色制造技术是一种基于资源循环利用和清洁性生产方式为主的制造工艺。

1绿色制造技术简介

1.1绿色制造技术的形成

伴随着经济的快速发展以及人口的不断提升，资源枯竭以及环境破坏等问题越发明显，社会对这些问题的重视度也在不断提高。机械制造行业是资源消耗量非常庞大的行业，同时也是环境污染较为严重的行业。传统机械制造对于资源的再利用率并不高，对于环境的破坏程度比较高，同时管理大多数都是采用末端管理，是先生产后控制的方式，不仅控制、管理的成本比较高，而且最终的效果也并不理想。相关研究显示，平均每年制造行业会形成50多亿吨废物以及高达7亿吨的有害物质，其中排放量占据整个生产领域的80%。由此可见，研发与应用绿色机械制造技术是该行业的未来必然发展道路。

1.2绿色制造技术概念

绿色制造工业的技术是由美国专业的制造专家提出的绿色环保理念。具体来说，绿色制造技术是以传统的制造平台为基础、以环保科学、节能减排、综合控制为手段的现代化生产模式。它不只针对制造生产中的每一种产品，象征的是整体部分。它的设计目标要包括产品内容、产品包装、设计理念、运输过程这几大因素。绿色制造理念也是将产品使用周期进一步延长的方式。试想一下，产品的使用效率提高，报废程度相对减少，资源的利用方式更加多变，也会促进企业经济效益与人民生活质量的双重进步。

1．3与传统制造技术的比较

我国的传统制造技术相当于一个开阔式的生产系统。其典型运行特征就是开采大自然中的资源进行工业生产，再将加工过后产生的污染物质排放到大自然中去。一般在产品的设计之前，传统制造工业就要有足够的人员安排，要使劳动力符合企业的生产规模。在生产时，企业要从大自然中获取一系列的资源，有时可能是树木、有时可能是水能。在设计过程后，不仅会产生大量的废气污染以及噪声污染等等，对环境起到反作用，还会作用到我们每个人的身上，使身体健康状态受到威胁。制造中的机械设备也有一定的折旧期和年限，老化后生产人员通常会将其扔掉，在其被腐蚀的过程中产生大量的污染。

而绿色制造业则完全不同，虽然它是在传统的基础上进行延续的一种方式，但是它的整个生产链是封闭性的，是一种清洁的产出形式。在这种形式的发展下，制造人员从产出到回收到利用都有其主要的流形与规划。例如，在生产工艺材料的选择时，一般采用新型节能性物质进行操作。在对污水进行提炼的时候，一般要注意清洁的彻底性与安全性。如图1所示。

我们可以从中看出他的生产运行是在一个统一的平台之上的。其主要内容包括：企业将原料产品购进，将副产品提炼出来，进行二次生产，也就是再循环的过程。将材料中的废物，向边角料也加以利用，再次投入到生产过程中，形成统一的、彻底性的规模。在产品输送的最后，将整体废物再次收集，通过回收、处理等方式形成再生资源。再生资源的利用效率也是非常高的，这样就延长了产品的经营周期。在周期循环的环节中，要对所有废物产品进行编码重组，使用科学的管理方式，为以后的经营打下基础。通过以上的叙述我们可以看出，绿色制造业与传统制造业最大的区别就是根据不同用户的需求来满足市场的发展条件。在生产初期就尽可能的考虑到以后的回收环节，合理的分配资源，尽最大的努力将制造业的系统达到最佳的优化程度，使得企业的收益增加，社会环境保护措施做到极致，体现可持续发展的理念。

2基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术

2.1机械产品设计时的绿色设计技术

传统制造模式之下的设计方式，其主要目的是为了满足产品的使用功能及质量要求，通过相关方面的设计完成产品的，很少会考虑到产品的资源消耗以及能源消耗，对于环境的影响更少。绿色设计的指导理念是将节能与生产相融合起来，综合性的分析加工过程对产品的质量影响以及对资源的影响，对产品加工的回收性以及可行性实行较高的重视。在绿色设计当中，应当至少考虑两个方面：（1）回收再利用的设计方式。回收再利用的设计主要是在产品的设计过程中就明确机械产品在报废之后的回收性，设计人员在产品的研发以及设计等阶段便可以对产品的材料、零部件的可回收性、再利用性等进行价值分析，考虑回收处理的方式、回收结构的统一以及回收再制造的系统模式等，从而实现资源的再利用以及地环境污染；（2）产品设计过程中对结构的简化以及对产品的可拆卸性能。在产品的设计过程中，绿色设计主要是尽可能简化产品的结构，借助降低零件的数量、零件的重量以及优化原材料的质量等多元化的方式提升机械产品的使用再利用率。对此，在设计的过程中充分考虑产品的可拆卸作用，从而提升产品的“绿色性”。

2.2材料选择方面的绿色应用

在传统制造模式的影响之下，在产品设计的过程中对材料选择方面上过多的考虑材料的性能以及作用反而会忽略对环境的影响。对此，在产品制造的过程中应当对产品对环境的破坏给予足够的重视。与此同时，因为较少考虑材料在回收、循环等方面的问题，导致许多产品在使用寿命结束之后在废品回收时所具备的回收价值非常低，甚至有些产品无法回收，只能够通过掩埋或焚烧的方式处理，导致严重的资源浪费以及环境破坏。因此，实现绿色产品的设计以及制造材料选择以及应用是关键，解决传统制造当中材料的选择问题，关键性就是在于绿色材料的应用，这里所指的绿色材料，主要是材料的使用性能以及能源、资源的消耗量，对生态与环境具备更低的负面影响，从而推动社会的发展。以航空机械制造行业为例，采用资源节约型的工艺技术以及工艺材料能够显著降低环境影响的同时实现更高的资源利用。采用资源节约型的工艺技术，是当前航空机械制造技术的关键性发展趋势，传统的技术主要是以消耗不可再生的金属材料为主，但是这一种现象显然会消耗大量的金属原材料，不仅成本较高，而且社会性也比较低。因为目前毛坯结构的改变，制作坯的方式也存在明显的改变，精锻件、精铸件、单晶以及定向凝固精铸件毛坯替代了传统的大余量毛坯，其原本的传统意义锻件使用量从原本的77%降低至33%，精铸件从原本的18%提升至44%，粉末冶金从原本的3%提升至8%，复合材料从原本的4%提升至15%。

2.3工艺技术方面的绿色应用

在传统的机械制造工艺当中，许多工艺都会对材料形成较大的破坏，尤其是在锻、铸等工艺当中，这一加工工艺本身就会对材料形成较大的磨损，同时工艺本身会导致资源的浪费。对此，采用绿色制造工艺技术也是新型机械制造工艺的关键。绿色制造技术的基本流程主要包含5个，预审、评审、选择、实施以及制造。绿色制造的评审主要是对机械制造工艺的可实施性给予相应的评价与审核，其审核的主要项目是应用可行性以及经济、环保性。以刀具的工艺流程为例，首先需要采用符合发动机零件加工的刀具。加工所采用的刀具材料必须满足加工零件的材质需求，需要按照具体的将材料应用相应的加工刀具，例如钨钻类符合应用加工铸铁、有色金属等短切屑的工具。并且钨钻类因为存在少量硬度较高以及韧性较低的钛化物，更符合加工钢件等长切屑的工件。同样，刀具的不同涂层材质对加工原料的影响也是并不相同的，例如氮化钛涂层可以提升刀具表面的耐磨性以及硬度，从而降低摩擦的系数，降低积屑瘤的形成，提升刀具的使用寿命。除此之外，提升废旧硬质合金刀片再利用，提升废气刀具的回收利用是控制生产成本，提升企业经济效益的有效措施。

3结语

综上所述，伴随着人们对环境保护意识的不断提升以及对经济最大化的追求，传统机械设备的制造工艺已经无法满足现代化社会的发展需求，并且基于绿色加工的机械制造工艺技术已经基本能够实现对机械设备周期性的控制，完全可以满足机械制造过程中对环境的保护以及对资源的低消耗需求，并且可以显著优化机械制造的整个流程，从而提升企业的整体经济效益。

参考文献：

[1]刘雅荣.基于区间层次分析法的机械加工工艺方案评价研究[J].机械设计与制造，2015，14（12）：258-260.

[2]汤松萍.基于绿色制造原理的CNC车床绿色设计技术研究[J].组合机床与自动化加工技术，2015，32（8）：157-160.

[3]刘朋，周可迪，延建林，等.促进绿色制造技术扩散的政策模式创新研究[J].中国工程科学，2016，18（4）：101-108.