1綠色制造工藝技術概述
綠色制造,又稱環境意識制造(Environmentally Conscious Mannufacturing)、面向環境的制造(Manufacturing For Environment)等。它是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的影響(負作用)最小,資源利用率最高。并使企業經濟效益和社會效益協調優化。綠色制造這種現代化制造模式,是人類可持續發展戰略在現代制造業中的體現。
綠色制造技術是指在保證產品的功能、質量、成本的前提下,綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式。它使產品從設計、制造、使用到報廢整個產品生命周期中不產生環境污染或環境污染最小化,符合環境保護要求,對生態環境無害或危害極少,節約資源和能源,使資源利用率最高,能源消耗最低。
傳統的制造模式是一個開環系統,即原料-工業生產-產品使用-報廢-二次原料資源,從設計、制造、使用一直到產品報廢回收整個壽命周期對環境影響最小。資源效率最高,也就是說要在產品整個生命周期內,以系統集成的觀點考慮產品環境屬性。改變了原來末端處理的環境保護辦法,對環境保護從源頭抓起,并考慮產品的基本屬性,使產品在滿足環境目標要求的同時,保證產品應有的基本性能、使用壽命、質量等。
2綠色制造理念下的機械制造工藝類型
根據綠色制造工藝技術追求的目標,可將綠色制造工藝劃分為三種類型,即節約資源的工藝技術、節省能源的工藝技術和環保型工藝技術。
2.1節約資源的工藝技術
節約資源的工藝技術是指在生產過程中簡化工藝系統組成、節省原材料消耗的工藝技術。如通過優化毛坯形狀,減小加工余量,降低原材料消耗;通過提高刀具壽命,選用新型刀具材料,降低刀具組成材料的消耗;減小或取消切削液的使用;簡化工藝系統的組成要素等。
節約資源的工藝技術的實現可從設計和工藝兩方面著手。在設計方面,可通過減少零件數量、減輕零件重量、采用優化設計技術等使原材料利用率最高;在工藝方面,可通過優化毛坯制造技術、優化下科技術、少無切屑加工技術、干式加工技術、新型特種加工技術等減小材料消耗。
2.2節省能源的工藝技術
加工過程中要消耗大量的能量,這些能量一部分轉化為有用功,而大部分則轉化為其它能量形式而消耗掉。消耗掉的能螢總是伴隨著各種各樣的有害損失。
如摩擦損失掉的能量伴隨著磨損而導致機床過早地喪失應有的精度;轉化成熱量的能量會使工藝系統溫度升高,影響加工精度;損失掉的能量還可能會產生振動和噪聲,降低工藝系統的可靠性,并污染環境,對操作者及周圍環境造成不同程度的危害。目前,采用的方法主要有減磨、降耗或采用低能耗工藝等。
2.3環保型工藝技術
生產過程是一個輸入輸出系統,當給系統輸入加工過程所要求的各要素時,系統會輸出除最終目標產品外,還會輸出對環境、操作者等有影響或危害的物質,如廢液、廢氣、皮渣、噪聲等。環保型工藝技術就是通過一定的工藝環節,使這些物質盡可能減少或完全消除,提高系統運行效率。最為有效的方法是在工藝設計階段全面考慮,積極預防污染的產生;有時也同時增加末端治理技術。
3綠色制造理念下的機械制造工藝
3.1選擇綠色原材料
綠色制造所選擇的材料既要有良好地適用性能,又要滿足制造工藝特性以及與環境有較好地協調性。選擇綠色材料是實現綠色制造的前提和關鍵因素之一。綠色制造要求選擇材料應考慮以下幾個原則:
(1)優先選用可再生材料,盡量選用回收材料,提高資源利用率,實現可持續發展:
(2)選用原料豐富,低成本,少污染的材料代替價格昂貴,污染大的材料:
(3)盡量選擇環境兼容性好的材料,避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。這樣有利于提高產品的回收率,節約資源,減少產品毀棄物,保護生態環境。
3.2采用先進的成型技術
(1)少無切削加工技術
隨著新技術、新工藝的發展,精密鑄造、冷按壓、直接沉積等成型技術和工程塑料在機械制造中的應用日趨成熟,從接近零件形狀向精密成形、仿形方向發展。用自由成形制造代替切削加工,有些成形件不需要機械加工,就可直接使用,這樣不僅可以節約傳統毛坯制造時的能耗、物耗,同時也大大減少了產品的制造周期和生產費用。
(2)快速成型RP技本
快速成型(RP-RapidPrototyping)又叫快速原型制造技術,他是利用三維CAD的數據,通過快速成型機,將一層層的材料堆積成實體原型。它與傳統機加工去除材料的方法截然相反,該工藝可以在沒有任何刀具、模具及工裝夾具的情況下,快速、準確、直接地制造任意復雜形狀的三維實體和零件,實現零件的生產。因此,既節約資源、降低制造成本,又能減少加工廢棄物對環境的污染,同時也大大提高了新產品樣件的制造速度。
3.3綠色切削加工技術
切削液是機械加工過程中主要的污染源,而且切削液的費用約占零件制造成本的l/6,解決切削液帶來的問題最有效的途徑是采用綠色切削加工技術。綠色切削加工技術是一種充分考慮環境和資源問題的加工技術,要求在整個加工過程中做到對環境的污染最小和對資源的利用率最高。目前國內外對綠色切削的研究主要集中在千式切削、低溫切削、綠色濕式切削等幾個方面。綠色濕式切削是目前比較可行的加工方法。新型環保切削液的研制、切削液的合理使用及廢液的凈化處理成為亟待解決的問題。
綠色切削加工技術作為2l世紀一項薪的課題,正得到越來越廣泛的重視。雖然干式切削、低溫切削、綠色濕式切削等技術還有很多問題需要解決,但它們的優越性正逐漸體現出來。綠色切削將是未來綠色制造業的重要組成部分。
4結語
當前,世界上掀起一股“綠色浪潮”,環境問題已經成為世界各國關注的熱點,并列入世界議事日程,制造業將改變傳統制造模式,推行綠色制造技術,發展相關的綠色材料、綠色能源和綠色設計數據庫、知識庫等基礎技術,生產出保護環境、提高資源效率的綠色產品,如綠色汽車、綠色冰箱等,并用法律、法規規范企業行為,隨著人們環保意識的增強。那些不推行綠色制造技本和不生產綠色產品的企業,將會在市場競爭中被淘汰,使發展綠色制造技術勢在必行。
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