绿色制造技术在模具中的应用分析

吕莹

【摘 要】目前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题成为世界问题，成为世界各国关注的热点。随着科技的迅速发展，绿色制造技术渐渐成为一项新的潮流趋势。在模具的制造过程中，使用绿色制造技术，既能减损原材料的消耗，还能有效地保护环境，将节能与环保有机结合起来，不仅降低了成本，还能创造高利润。随着模具设计和制造技术的日益成熟，绿色制造技术开始成为模具制造业的首选工艺，充分利用现有的资源，充分发挥绿色制造技术的优点，将低碳，节能，环保与经济效益糅合了，做到污染少、成本低、效益好。

【关键词】绿色设计与制造；模具；发展；应用

0.前言

绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低，并使企业经济效益和社会效益协调优化。而在制造业中，模具的使用量超过了一般的设备，它的生产技术影响着国家制造水平的高低。基于绿色制造技术的原则和目标，在模具制造中使用这项技术，能以最低的能源消耗换来最高的经济效益和社会效益。本文将阐述绿色制造的设计和加工工艺，并且就它在模具的应用中所产生的作用进行分析。

1.模具与绿色制造

1.1传统设计和绿色设计

模具生产是制造工业化的基础，传统的模具设计和生产过程是资源的浪费过程，一旦开模，那么模具材料就很难再次利用，因此模具设计和制造中，资源利用率很低，能源浪费严重，并且模具生产中含有的有害物质会严重污染生态环境，危害人体健康。而绿色制造模式是一个闭环系统，能从设计、制造、使用一直到产品报废、回收，减少整个寿命周期对环境影响，提高资源利用率，也就是说要在产品整个生命周期内，考虑产品环境属性，改变原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量。传统设计和绿色设计相比，前者多注重如何制造出合格的模具，后者能在环保基础上考虑材料的合格性，并且会考虑到模具的回收再利用。而传统设计的产品在使用后大多数都是废弃的“垃圾”，回收率低下，严重污染环境。

1.2绿色模具材料的选择

模具基础是模具材料的选择，是否属于绿色产品，对最后产品的形成有着重要影响。因此在考虑到环境问题的基础上，绿色模具材料应该符合低能耗、低成本、少污染的特点，而少污染材料是指在加工过程中，没有产生或者较少产生污染物的材料，能便于回收，可以多次重复使用或者可降解。例如，可以使用优质镜面模具钢加工型腔，采用不锈钢来加工防腐模具，以镍磷镀代替电镀铬。这些材料与技术相比传统设计材料和技术能减少对环境的污染，也能降低成本。

1.3绿色模具的设计

绿色制造的首要考虑因素是产品的使用年限，对于一些冲压模具，可以采用一模多形、一形两用或者拼装式等手段改进结构，采用弹性卸料板，合理选取冲压间隙值，借此来提高模具的使用率。最大限度提升模具使用寿命，应该选择适当的模面位置，选择合适的模具造型，利用有效的锻造制造设备，这样也能方便模具的拆洗和零件的更换。拆洗和更换，能够为模具的长期使用提供有效保障，并且在一定程度上减少污染。绿色模具材料具有很高的可回收性，因此在设计过程中，使用节能环保材料，减少特殊工具的连接件，选择可重复利用的零部件，便于拆卸联接，尽量减少焊接、铆接、胶接的出现，这样能够更有利于对模具损坏部分的维护。

模具设计要求规范化、标准化、系列化，这些是在模具专业化生产过程中提高质量、缩短周期、降低成本的有效措施。多重规格的标准模架和配件，能使有限的资源得到充分利用，不仅节约了资源，而且能方便加工管理。在模具设计过程中，机械生产车间会产生严重的噪音污染，不仅影响周边环境，而且会对操作人员的身体产生极大的冲击，对耳朵健康造成很严重的威胁。所以，在进行设计的时候应该采取措施减少噪音的产生，甚至消除噪音。消除噪音的方法有很多，在制造过程中可以使用摩擦离合器代替原有的刚性离合器，在噪音产生部位上使用隔音罩，或者使用有减震器的无冲击模架。

在技术方面，采用模具CAD/CAPP/CAM一体化。目前国内CAD三维技术被广泛运用。采用CAD技术能够减少设计图纸的使用，节约资源和能源，并且能运用这些技术对模具成品进行分析，了解材料的流动情况，产品强度、刚度和抗冲击力度，能够在第一时间了解到产品的使用情况。模具的包装设计也必须面向环境，确保包装材料从简或者使用绿色包装材料。很多包装材料都是难降解或者难以回首的材料，最后只能进行焚烧或者掩埋，这些材料的使用不仅浪费了资源，而且很大程度上污染了环境。因此，包装上应该采取无毒、无公害、易回收、易降解的环保材料与设计。

目前科技发展日新月异，模具制造与更新步伐不断加快，因此绿色模具在使用后，应该遵循回收再利用的原则，即根据模具的使用磨损情况，将其中一些可再用部分进行拆卸并进行加工维护，方便再次使用，而剩下的则作废料处理。

2.绿色模具的加工工艺

制作绿色模具必须采用绿色工艺，这是提高绿色制造的重要手段，不仅能为企业提高紧急效益，还能减少对环境的影响。绿色模具的制造工艺能够改善劳动条件，减少污染物的用量和排放量，减少对环境的污染，减少操作者的健康威胁，并且能确保成型模具可以适应生产生活的需要。目前绿色制造工艺有快速成型技术、虚拟现实技术、高速切削、激光加工等方法。

快速成型技术又称快速原型技术，是利用计算机辅助设计、精密机械、数控、激光技术和材料科学技术，采用离散、堆积原理将所需要加工的零件利用CAD技术转化为实物原型，这样方便检测物体设计质量和功能。虚拟现实技术与快速成型技术类似，都是通过计算机及相关设备对于物体全面建模和仿真，有利于减低成本，缩短生产周期。高速切削能将产品加工得非常光滑，减少因为再加工所造成的材料损耗和抛光时间，有利于提高生产效率。激光加工不同于传统刀具切削，不会产生很多的切削，也不会损坏刀具和产生噪音。作为绿色制造加工技术，激光加工是非接触、无磨损、无噪音、无切削的加工技术，不会对环境产生很大的影响，因此值得采纳。

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