机械制造工艺绿色化可行性探究

摘要：机械制造业是为多个行业提供产品的工业制造业，该行业对于能源及材料的需求是巨大的，传统工艺存在能源浪费严重、污染多、成本高的缺点，应利用先进的制造技术和制造工艺对该行业进行改进和升级，以促进行业的发展。文章对机械制造工艺绿色化可行性进行了探究。

关键词：机械制造工艺；绿色化；机械制造业；机械制造成型技术；快速成型技术；冷辗扩技术 文献标识码：A

中图分类号：TH186 文章编号：1009-2374（2015）32-0084-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.045

机械制造是为各个工业生产部门提供技术装备的行业，制造业的发展推动了工业发展，促进了国民经济的建设与发展。机械制造是以大规模地开发和利用自然资源为基础发展而成的，这种发展模式极大地破坏了生态环境，影响了行业的可持续性发展，绿色化制造理念由此产生。

1 机械制造工艺绿色化理念提出背景

1.1 传统机械制造业能源浪费严重

传统机械制造工艺存在能源浪费严重问题。在生产过程中，由于机械摩擦产生的热量转化为机械内能或其他形式能量，降低了机械设备的实用性能和使用寿命，使设备的精准度降低，影响了产品的质量，同时也造成了资源和能源的浪费。采用新型生产技术，降低机械设备的能源损耗，适量运用再生资源，降低机械制造业的能源损耗。

1.2 传统机械制造环境危害严重

机械制造工艺是将一种物质经过系列加工制造，变为具有一定实用功能的产品的过程，在加工过程中会产生大量废水、废渣、废气、噪声等对环境或技术人员有害的物质，需要进行改进。绿色工艺是将机械制造工艺设计进行改进或在工艺终端增加污染物处理技术，以减少或消除污染物的产生，降低机械制造工艺对环境或人的损害，提高机械效率的经济效益和社会效益。

1.3 传统机械制造资源浪费严重

传统机械制造工艺中，工艺流程复杂，制作原料多为传统金属资源，在制作过程中，使用大量切削液，造成极大的资源浪费。绿色化工艺是在保持机械产品质量和性能均达标的前提下，利用先进的自动化技术对制作工艺进行改进，减少原料消耗量。另外，寻找可再生新型材料替代传统原材料，在节约资源的同时，提高产品的使用寿命和性能。例如在制作刀具时，可通过自动化技术对毛坯形状进行优化，并选择新型的材料，降低切削液使用量，从而减少余料的产生，达到节约资源的目的。

2 机械制造工艺绿色化的可行性

2.1 高新技术为机械制造绿色化提供技术支持

2.1.1 先进的机械制造成型技术。在绿色生产理念推动下，机械制造工艺有了新的发展，如精密铸造、直接沉积和冷挤压等成型技术已得到广泛应用。精密成型将是零件加工未来的发展方向，而自由成型相对于切削工艺，具有能耗低、成本低、生产周期短、污染少等优点，更具有发展空间。

2.1.2 快速成型技术。现代多媒体技术不断发展，三维立体打印技术的发明，极大地推动了多个行业的发展。机械制造业利用此原理，将三维数据通过快速成型机将层层原材料快速加工成机械产品，该技术可在不使用任何磨具、工具或刀具的帮助下，快速、准确、直接地生产形状各异的复杂零件，余料少，节约了资源，提高了企业的经济效益。

2.1.3 冷辗扩技术。冷辗扩技术使用初期，由于精度限制，该技术应用范围仅限于成型和碾扩，而数控技术的发展极大地推动了此项技术的应用。技术原理主要是通过碾压轮生产产品的外轮廓、内模具生产产品的内轮廓，机械作用将二者挤压在一起，在套圈壁的辅助下不断滚动，使产品直径变薄、成型。冷碾扩技术不受压力影响，减少了工艺步骤，可达到节约原材料的目的。

2.2 绿色化理念在机械制造工艺中的应用

2.2.1 机械制造设计阶段绿色化。机械制造工艺绿色化的应用体现的首要阶段为设计阶段，在对产品进行设计之初，应充分考虑产品生产过程中所应注意的各种环保问题，并将节能、环保作为设计的主要原则。例如，对产品的材料选择、产品结构优化、制作技术选择、拆卸维护设计、后期运输、使用、报废处置等，各阶段设计方案应协调统一，使产品制造及使用全过程在节能减排方面均达到最优化，实现绿色化生产。

2.2.2 机械制造过程绿色化。机械制造在制作过程中，要达到节能减排的目的，需在选材和技术上进行严格选择。材料选择方面应选择可再生能源、原料丰富、成本低、污染少的能源或材料；尽量避免使用有辐射性、有毒、有害的能源或材料；技术方面应采用干切削、低温切削、高精准冷碾、金属粉末注射成型、可编辑的数控技术等，利用先进的技术降低能耗、减少材料浪费、缩减制造成本，从而实现机械制造的绿色化生产工艺。

2.2.3 机械制造污染物处理。机械制造过程中会产生大量废水、废渣、废气、毛坯脚料、不合格零件等，直接废弃不仅会对环境造成巨大破坏，还造成了能源和资源的浪费。对以上废弃物进行处理的主要方法为，回收可燃性气体作为燃料重复利用、回收或转化废液中的有用成分，利用化学方法将有毒物质转化为低毒或无毒物质进行排放，将报废零件或毛坯脚料进行回收再利用，变废为宝。

3 机械制造工艺绿色化中亟待解决的问题

3.1 绿色制造理念普及深度有待于加强

绿色化制造理念提出和发展的时间较短，对于绿色制造理念的理解不够全面，理解深度有待于进一步加强。鉴于国家政策的要求，部分机械制造企业针对企业生产中存在的问题进行改进，降低了生产对于周边环境的破坏，但其制造工艺仍存在资源浪费现象，需要进一步优化，从机械制造全过程实现绿色制造理念，节约企业成本，提高企业经济效益和社会效益。

3.2 人才的缺乏

机械制造业的发展，绿色制造理念的实现，需要大量具有高素质、高技术的人才。而机械制造专业人才一般由高职、中职、技工院校培养，在人才培养过程中，对于绿色制造理念培养深度无法满足社会的需求，绿色制造是绿色资源、绿色生产和绿色产品的交叉综合，是时代发展的需要，是科技发展的趋势。传统教学与实践脱离严重，所培养的人才仅能胜任传统制造行业的工作，而对于新型的绿色化生产工艺无法胜任。改革机械制造专业人才培养模式，提高人才的专业技能及专业理念是当今制造业急需解决的问题。

4 结语

机械制造业是关系多个行业发展水平的工业制造业，该行业的能源消耗较大，极大地限制了行业的发展。在国家提倡经济发展绿色化的今天，机械制造业应认清形势，充分利用先进的制造工艺及制造技术，不断对传统制造工艺进行改进升级，以实现机械制造工艺的绿色化。

参考文献

[1] 陈加英.关于机械制造如何实现绿色化的几点认识

[J].中国机械，2013，（13）.

[2] 王世敬，温筠.现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械，2002，30（11）.

[3] 王成亭.对绿色化机械制造工艺的研究[J].大观周刊，2013，（1）.

作者简介：苏慧祎（1972-），女，山东烟台人，烟台工程职业技术学院副教授，硕士，研究方向：机械工程材料和教学管理。

（责任编辑：秦逊玉）