1新世紀的機械加工的綠色制造理念

　　綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式，其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中對環境的負面影響為零或者極小，資源消耗盡可能小，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。機械加業，實現綠色制造是本世紀重要的課題之一，這不僅是要求我們生產出的產品符合環保要求，而且應盡可能在制造加工過程中達到綠色制造的要求。其實，只要在我們的思想中具有了綠色制造的意識并把它用于我們的工作中，綠色制造就可以逐步實現并越來越完善。從產品設計開始就要考慮到產品的環保性能，并盡可能做到標準化、規范化、系列化，這樣，通過零部件的組合可以節約設計時間，也便于成熟工藝的推廣和使用，還可以減少工裝、夾具的數量，也方便加工和管理，使有限的資源得到優化配置。產品的標準化、規范化、系列化只是綠色制造過程中基礎的一步，實現綠色制造更主要的是要采用綠色制造工藝，綠色工藝是綠色制造的重要手段。它要求在提高生產效率的同時必須兼顧減少或消除危險廢棄物及其他有毒、有污染的化學品的用量，改善勞動條件，減少對操作者的健康威脅，并能生產出安全的與環境兼容的產品。顯然，工藝文件的通用化越高，資源的浪費就越少;加工技術越先進，生產的效率就越高。同時，每道工藝、工序的實施，都應考慮減少對環境的影響，所以，在制造過程中盡可能多地采用新工藝、新技術，這是進行綠色制造的關鍵。

　　2機械制造業存在的問題

　　新世紀，當微電子技術、大規模集成電子技術和機械工業相結合，從而使古老的機械工業蓬勃發展的同時，卻產生了對能源和原材料的巨大消耗和浪費及對生態環境的日益破壞，使得全世界的技術人員和環保人士都在全力解決此類問題，我國對該領域已經開始重視起來。目前，機械制造業存在以下幾個問題：

　　1)廢舊或閑置設備回收和再利用率較低。這在舊機床處理方面問題尤為突出，裁們的許多工廠常見的場景就是廠房內滿身銹跡的廢舊設備，大批五、六十年代的舊機床和數控機床、加工中心、FMS、CIMS甚至網絡加工等先進制造系統并存，如何改造和利用好這些舊設備是擺在我們面前的大課題。

　　2)能源和原材料的浪費現象嚴重。這在某些國營大廠表現更為明顯：滿地的切屑、小零件和無從下腳的遍地油污也許能說明我國在由原料到產品所消耗的能源和原材料為什么比美國和日本等先進國家高出數十倍之多。

　　3)環境保護意識在機制工業廠家頭腦中還比較淡薄尤其是一些中小企業對的污染還比較嚴重。

　　4)產品的回收利用率很低。長期以來我們沿襲的生產模式是生產→流通→消費→廢棄的開式循環，現在我們提倡的是閉式循環的生產模式，就是在原來的生產模式中增加一個“回收”環節。廠家在產品的設計和制造過程中就應該充分地考慮回收的問題。

　　近幾年開始開發的綠色制造，正是針對以上這些現象，提出綜合考慮環境因素和資源利用效率的現代制造模式。傳統制造和綠色制造的最大區別就是傳統制造只是根據市場信息設計生產和銷售產品，而其余就考慮得較少。綠色制造則通過綠色生產過程(綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理)生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少對環境的負面影響，同時原材料和能源的利用效率能達到最高。目前已經頒布的ISO9000系列國際質量標準和ISO14000國際環保標準更為綠色制造提供了廣闊的應用空間，—場“綠色革命”已經來到。

　　3機械制造的綠色設計

　　3.1綠色設計過程

　　綠色設計又稱為面向環境的設計(DFE)，它要求在產品的整個周期內把產品的基本屬性(功能、質量、壽命、成本等)和環境屬性(可拆性、可回收性等)緊密結合。選擇與環境友好的材料、機械結構、和制造工藝，在適用過程中能耗最低，不產生或少產生毒副作用。綠色設計的目的是克服傳統設計的不足，使所設計的產品滿足綠色產品的要求。它包含產品從概念形成到生產制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個階段，及涉及產品整個生命周期，是從搖籃到再現的整個過程。綠色設計的關鍵技術包括以下幾個方面：綠色設計材料的選擇;產品的可回收性設計;產品的可拆卸性設計;綠色產品成本分析：綠色產品的長壽命設計等。

　　3.2綠色生產加工

　　綠色生產加工過程又稱清潔化生產過程，是指在生產過程中采用各種高新技術，使其消耗的各種資源盡可能少，生產過程對環境的污染盡可能少。然后通過優化或改進現有工藝、開發傳統工藝的替代工藝技術以及開發新型無污染的工藝技術等途徑進行綠色工藝開發。

　　3.2.1優化/改進現有工藝

　　1)減少生產過程的能量消耗。僅從機械加工的能量利用率來看，普通機床直接用于切削的能量只占總耗能量的30%左右，這意味著70%的能量損耗。所以應盡量減少生產過程中的“無效”能量損耗，如減少摩擦副的摩擦系數，提高傳動系統的傳動效率，盡量使設備處于滿負荷運轉，采用生產設計的節能設計，保持環境設備的高效運行。

　　2)節省原材料的消耗。產品使用的原材料越多，則生產過程中消耗的能量也越大，產品在運轉過程中消耗的能量也越多。因此，有條件的地區可組織專業化制造，提高制造精度：同時，采用先進的制造技術，如高速切削，隨著高速切削速度的提高，則切削力下降，工件變形小，以保證加工質量，同時工件加工余量亦可適當減少。

　　3)合理選擇切削液或減少切削液的用量。切削液是切削和磨削過程中造成環境污染和人體傷害的主要源頭。因此在保證加工質量和效率的前提下，選用環境性好的切削液或減少切削液的種類等對改善加工過程中的環境性有著重要意義。

　　4)選用新型刀具材料。減少刀具，尤其是復雜、貴重刀具材料的磨耗是剛氏材料肖耗的另一重要途徑，對此可采用新型刀具材科，發展涂層刀具。

　　3.2.2開發替代工藝技術

　　企業工藝設備和工藝路線的落后是造成我國企業制造污染大的主要原因。因此，用污染小、技術成熟的現代工藝取代污染大、技術落后的傳統工藝是改善當前我國制造工藝環境友好性的重要途徑。

　　3.2.3開發新型工藝技術

　　為了解決傳統的金屬加工缺點，少無切削加工、干切削加工、節水制造技術等綠色加工工藝被相繼開發利用，這些精密加工技術具有成形精度高、節省能源和污染少的特點。

　　目前，綠色消費成了一種全球性的、嶄新的、現代消費浪潮。這種巨大市場需求不僅給制造業提供了巨大的商機，而且給制造業提出了創新的方向和目標。這種創新要求盡快發展綠色制造，確保產品的制造過程能夠滿足綠色認證的要求：盡快發展綠色集成制造，從系統的角度和集成的角度來考慮和研究綠色制造中的有關問題，滿足產品的組合要求，互換要求，集成要求，匹配要求。解決生態與環境問題必須依靠全社會和各行各業的廣泛參與和投入， “綠色制造”是近年來先進工業國家進行的卓有成效的實踐。綠色制造已成為制造業未來的重要發展方向。