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(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使得產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中對環(huán)境的負面影響為零或者極小，資源消耗盡可能小，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。機械加業(yè)，實現(xiàn)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(chǎn)出的產(chǎn)品符合環(huán)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(xiàn)并越來越完善。從產(chǎn)品設計開始就要考慮到產(chǎn)品的環(huán)保性能，并盡可能做到標準化、規(guī)范化、系列化，這樣，通過零部件的組合可以節(jié)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(shù)量，也方便加工和管理，使有限的資源得到優(yōu)化配置。產(chǎn)品的標準化、規(guī)范化、系列化只是綠色制造過程中基礎的一步，實現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)出安全的與環(huán)境兼容的產(chǎn)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(chǎn)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(huán)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(yè)存在的問題

　　新世紀，當微電子技術、大規(guī)模集成電子技術和機械工業(yè)相結合，從而使古老的機械工業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，卻產(chǎn)生了對能源和原材料的巨大消耗和浪費及對生態(tài)環(huán)境的日益破壞，使得全世界的技術人員和環(huán)保人士都在全力解決此類問題，我國對該領域已經(jīng)開始重視起來。目前，機械制造業(yè)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(shù)控機床、加工中心、FMS、CIMS甚至網(wǎng)絡加工等先進制造系統(tǒng)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(xiàn)象嚴重。這在某些國營大廠表現(xiàn)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(chǎn)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(shù)十倍之多。

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

　　4)產(chǎn)品的回收利用率很低。長期以來我們沿襲的生產(chǎn)模式是生產(chǎn)→流通→消費→廢棄的開式循環(huán)，現(xiàn)在我們提倡的是閉式循環(huán)的生產(chǎn)模式，就是在原來的生產(chǎn)模式中增加一個“回收”環(huán)節(jié)。廠家在產(chǎn)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(fā)的綠色制造，正是針對以上這些現(xiàn)象，提出綜合考慮環(huán)境因素和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式。傳統(tǒng)制造和綠色制造的最大區(qū)別就是傳統(tǒng)制造只是根據(jù)市場信息設計生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品，而其余就考慮得較少。綠色制造則通過綠色生產(chǎn)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(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)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(huán)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(jīng)頒布的ISO9000系列國際質量標準和ISO14000國際環(huán)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(jīng)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(huán)境的設計(DFE)，它要求在產(chǎn)品的整個周期內把產(chǎn)品的基本屬性(功能、質量、壽命、成本等)和環(huán)境屬性(可拆性、可回收性等)緊密結合。選擇與環(huán)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(chǎn)生或少產(chǎn)生毒副作用。綠色設計的目的是克服傳統(tǒng)設計的不足，使所設計的產(chǎn)品滿足綠色產(chǎn)品的要求。它包含產(chǎn)品從概念形成到生產(chǎn)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(chǎn)品整個生命周期，是從搖籃到再現(xiàn)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(chǎn)品的可回收性設計;產(chǎn)品的可拆卸性設計;綠色產(chǎn)品成本分析：綠色產(chǎn)品的長壽命設計等。

　　3.2綠色生產(chǎn)加工

　　綠色生產(chǎn)加工過程又稱清潔化生產(chǎn)過程，是指在生產(chǎn)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(chǎn)過程對環(huán)境的污染盡可能少。然后通過優(yōu)化或改進現(xiàn)有工藝、開發(fā)傳統(tǒng)工藝的替代工藝技術以及開發(fā)新型無污染的工藝技術等途徑進行綠色工藝開發(fā)。

　　3.2.1優(yōu)化/改進現(xiàn)有工藝

　　1)減少生產(chǎn)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(chǎn)過程中的“無效”能量損耗，如減少摩擦副的摩擦系數(shù)，提高傳動系統(tǒng)的傳動效率，盡量使設備處于滿負荷運轉，采用生產(chǎn)設計的節(jié)能設計，保持環(huán)境設備的高效運行。

　　2)節(jié)省原材料的消耗。產(chǎn)品使用的原材料越多，則生產(chǎn)過程中消耗的能量也越大，產(chǎn)品在運轉過程中消耗的能量也越多。因此，有條件的地區(qū)可組織專業(yè)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(huán)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(huán)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(huán)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(fā)展涂層刀具。

　　3.2.2開發(fā)替代工藝技術

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

　　3.2.3開發(fā)新型工藝技術

　　為了解決傳統(tǒng)的金屬加工缺點，少無切削加工、干切削加工、節(jié)水制造技術等綠色加工工藝被相繼開發(fā)利用，這些精密加工技術具有成形精度高、節(jié)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(xiàn)代消費浪潮。這種巨大市場需求不僅給制造業(yè)提供了巨大的商機，而且給制造業(yè)提出了創(chuàng)新的方向和目標。這種創(chuàng)新要求盡快發(fā)展綠色制造，確保產(chǎn)品的制造過程能夠滿足綠色認證的要求：盡快發(fā)展綠色集成制造，從系統(tǒng)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(chǎn)品的組合要求，互換要求，集成要求，匹配要求。解決生態(tài)與環(huán)境問題必須依靠全社會和各行各業(yè)的廣泛參與和投入， “綠色制造”是近年來先進工業(yè)國家進行的卓有成效的實踐。綠色制造已成為制造業(yè)未來的重要發(fā)展方向。