基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术研究

秦 健，邓银舟，江 帆，林镱琳

(深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心，广东 深圳 518067)



基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术研究

秦 健，邓银舟，江 帆，林镱琳

(深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心，广东 深圳 518067)

随着现代科学技术的发展，人们对机械制造的要求也越来越高。传统的机械制造不仅会发生浪费材料的现象，还在制作过程中产生一系列的污染，对环境造成很坏的影响。所以绿色制造是我们需要探寻的新思路。绿色制造整体来说是以保护环境、节约资源为主要目标，以新型制造工艺为主要手段的建设技术。针对传统制造中的一系列问题，探讨了基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术。

绿色制造；新型机械；制造工艺；装备技术

1 绿色制造技术的基本阐述

1.1生产背景

第二次工业革命的到来为制造业发展提供了巨大的契机，为工厂带来了巨大的经济效益。一些企业在看到利益的基础上增加生产数量、扩大生产规模，而制造污染也在此时出现。另外，随着世界人口的不断增加，人们的生产活动也变的更加不合理，主要表现在人们大量的浪费资源，污染环境。近几年来，环境也同样将这一系列活动回馈给人们，沙尘天气不断的增多、空气污染越来越严重，这些都是人类过激的活动造成的。而制造业则对这些情况进行了延续，据相关数据表明，制造业排放的废品分为两类：一类是有害废品，另一类是无害废品。有害废品的排放数量在八亿吨左右，而无害废品的排放量可以达到80亿t。制造业废品的排放数量占到总数的80%以上，这不得不引起人们的注意，它甚至可以说已经严重的影响到人们的身体健康。传统的制造业利用程度不高，产生的危害又是不可估计的。所以美国的制造专家表明，改变现有状态的措施不完善，基本上还等同于治标不治本，所以我们要建设绿色的制造工业，从源头上清除这种危害。绿色制造业在宏观上来看是生态理念的完美结合，在微观上来看则是清洁能源产生的主要途径[1]。

1.2绿色制造技术的概念

绿色制造工业的技术是由美国专业的制造专家提出的绿色环保理念[2]。具体来说，绿色制造技术是以传统的制造平台为基础、以环保科学、节能减排、综合控制为手段的现代化生产模式。它不只针对制造生产中的每一种产品，象征的是整体部分。它的设计目标要包括产品内容、产品包装、设计理念、运输过程这几大因素。绿色制造理念也是将产品使用周期进一步延长的方式。试想一下，产品的使用效率提高，报废程度相对减少，资源的利用方式更加多变，也会促进企业经济效益与人民生活质量的双重进步。

1.3与传统制造技术的比较

我国的传统制造技术相当于一个开阔式的生产系统。其典型运行特征就是开采大自然中的资源进行工业生产，再将加工过后产生的污染物质排放到大自然中去。一般在产品的设计之前，传统制造工业就要有足够的人员安排，要使劳动力符合企业的生产规模。在生产时，企业要从大自然中获取一系列的资源，有时可能是树木、有时可能是水能。在设计过程后，不仅会产生大量的废气污染以及噪声污染等等，对环境起到反作用，还会作用到我们每个人的身上，使身体健康状态受到威胁。制造中的机械设备也有一定的折旧期和年限，老化后生产人员通常会将其扔掉，在其被腐蚀的过程中产生大量的污染。

而绿色制造业则完全不同，虽然它是在传统的基础上进行延续的一种方式，但是它的整个生产链是封闭性的，是一种清洁的产出形式。在这种形式的发展下，制造人员从产出到回收到利用都有其主要的流形与规划。例如，在生产工艺材料的选择时，一般采用新型节能性物质进行操作。在对污水进行提炼的时候，一般要注意清洁的彻底性与安全性。如图1所示。

图1 绿色制造业生产模式

我们可以从中看出他的生产运行是在一个统一的平台之上的。其主要内容包括：企业将原料产品购进，将副产品提炼出来，进行二次生产，也就是再循环的过程。将材料中的废物，向边角料也加以利用，再次投入到生产过程中，形成统一的、彻底性的规模。在产品输送的最后，将整体废物再次收集，通过回收、处理等方式形成再生资源。再生资源的利用效率也是非常高的，这样就延长了产品的经营周期。在周期循环的环节中，要对所有废物产品进行编码重组，使用科学的管理方式，为以后的经营打下基础。通过以上的叙述我们可以看出，绿色制造业与传统制造业最大的区别就是根据不同用户的需求来满足市场的发展条件。在生产初期就尽可能的考虑到以后的回收环节，合理的分配资源，尽最大的努力将制造业的系统达到最佳的优化程度，使得企业的收益增加，社会环境保护措施做到极致，体现可持续发展的理念。

2 基于绿色制造业的新型设计工艺

2.1节约资源型工艺技术

在传统制造业的发展中，会产生耗费大量原材料的情况。所以绿色制造业的基础设计工艺，就是以“节约”为主，通过制定优化方案，来做到节能、环保的要求。第一，少无切削加工技术。这种新型加工技术是具有针对性，主要是在一些成型的器件当中应用。该技术采用异位的孔隙来完成，雕制齿轮花键部位，将台阶似轴承应用到其中，减少材料的基本消耗。据相关数据统计，其原料的使用数量可以节约40%，将近一半的材料被节约出来，也体现了其技术性能。第二，干式加工技术。在传统的制造业中，通常要把大量的切削液放置在产品上进行切削冷却，防止生锈等情况的发生。但是这样会浪费大量的材料，其中的氮等有害物质也会对人体产生危害。干式切削技术中有一种是无切削液的方式，绿色制造业用滑润剂代替切削液，将加工过后的产品进行磨削，在刀具上予以处理。比如，我们可以将用过的刀具清洗出来，再将沾到水的地方用干净的设备进行擦拭，接着在冷风冷却高速滚齿的加工模式下将需要切除的部分切开。一般我们都采用CNB刀具，与其他刀具相比，他的导热性能非常的强，切除的位置精准，速度也相对较快。最重要的是，他的材质是不锈钢的仪器，不容易产生生锈等问题。

2.2降低能耗型的工艺技术

降低能耗也是绿色制造业发展的一个部分。机械制造在生产的过程中，需要大量的金属物质，所以煤气的利用常常是不可避免的。但是会在生产条件下排放大量的污染。所以针对此种现象，我们可以利用再生性的节能产品。比如，太阳能、风能、电伏能等等。将太阳能聚集，利用高能量的光源照射范围将绿色制造业得以发展。另外，还需要改进润滑方式，减少制造过程中材料与设备之间产生的摩擦，进一步降低能耗，节约资源。润滑的改进方式如下，制造人员沿着产品的内壁向中心点吹油，需要注意的是油的涂抹一般在关键部位，比如两台机器的连接口处，焊接的衔接地点等等。接下来使油气随着空气表层进行推进，以精细滴洒的方式做到不产生物质的浪费。优点是多方面的，首先，适用于高温、耐热的情况，受腐蚀非常少。其次，它的利用效率非常的高，油气也可以做到多次使用的状态。第二，工艺润滑的改进。从某种程度而言，干削技术是最实用的，也是能源消耗最少的。采用的是典型的主轴构造系统，主要合成方式是将机床主轴进行改造，使其与油气系统进行组合。接着寻找一处空心的主轴套管，在前端安置油气混合绒料，利用切削工具的短板输入润滑油，将润滑油的回转部分缩短，找到一个中心离合的位置，通过系统前端的小孔，精准的找到中心部分，达到喷射的目的。这种润滑油的喷射工艺使用材料非常的少，利用率也极其高，能够做到保证用具上几乎不产生任何的油脂与污染物。

2.3环境保护型工艺设计

环境保护是绿色制造生产中的另一重要主题，它的运行状态也是非常合理的。传统的机械制造工艺中，对环境污染的现象太过严重，其中以大气污染最为突出。北京的雾霾在很大程度上归结于传统制造业的生产。北京在举办奥运会的前几个月中，限制了生产活动的进行，根据数据显示，当时北京的雾霾天气几乎没有出现。就此可见，工业生产对于环境的影响是多么的巨大。绿色制造业主要是通过改变能源结构和燃烧方式来促进生产活动的合理有序性。例如，在使用煤之前对其进行处理，以脱硫方式为主，进行整体规划。尽量在使用能源的时候不将煤考虑进去，多采用天然气、太阳能等燃料作为成本利用物质。第二，对于居民用户来说，采用集中供暖的方式来节约能源。第三，对于材料的选用而言，尽量采用冷制和热制就能够完成的原料。例如：环氧树脂材料、低渗透钢质、马氏钢体等。低渗透钢质的好处在于将物体放到炼炉中进行自动加热，产品就会进行自动感应。又因为他的渗透性强，所以能耗相对较低，对环境的保护也比较健全。

3 基于绿色制造业的装备技术探讨

绿色环保机床的研究实例能够体现资源节约的作用，是生态环保的重要形式。在机械制造中，绿色环保机床的应用也是必不可少的。本文以瑞士米克朗公司设计的环保机床为例，探究其应用方式。它从“绿色的理念出发”，对各设施进行了许多方面的改进。例如：机床直线导轨采用的是集中式的润滑系统，对主要部位进行冷制。冷制采用的无氟附件配置系统，对电气柜与主轴进行改造。它的切割方式主要采用干切，保证工具中不带有碎渣。同时使用静电过滤器将机床中的灰尘去除掉，保证不再空气中释放任何污染。在主轴运转的同时进行清理措施，将电磁辐射控制在机床之外。在主轴驱动装置的设计中也有着很大的新意，使用智能待机模式的仪器对电力进行整体规划。当机床不运作的时候，是不需要消耗任何电能的。

4 结 论

综上所述，传统的制造工业中存在着很大的弊端。资源浪费现象严重，对环境的污染也很高。而绿色制造业生产形式是适合当前社会发展的重要途径，能够满足人们的主要需求，是制造业未来的发展趋势。绿色制造将各生产环节考虑进去，不仅做到了节约资源的效果，也保护了环境，使企业的经济利益得到提升，进一步促进了可持续发展的工业制造理念。

[1] 吴正亚. 浅析绿色理念背景下的机械制造工艺[J]. 机电信息, 2014(27): 89-91.

[2] 郭伟. 论绿色制造理念下的机械制造工艺[J]. 科技与企业, 2015(24): 324.

AResearchonNewManufacturingTechnologyandEquipmentTechnologyBasedonGreenManufacturing

QIN Jian, DENG Yinzhou, JIANG Fan, LIN Yilin

(TestingandTechnologyCenterforIndustrialProducts,ShenzhenEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Shenzhen,Guangdong518067,China)

With the development of modern science and technology, people have more and more requirements for machine manufacture. Traditional mechanical manufacturing not only waste material phenomenon, but also produce a series of pollution during the production process to cause a bad impact on the environment. So, a green manufacturing is what we need to explore new ideas. Green manufacturing as a whole is to protect the environment in saving resources as the main objective. New manufacturing technology is the main means of building technology. It is good to aim at a series of problems in traditional manufacturing, a new manufacturing technology and equipment technology based on green manufacturing.

Green manufacturing; New machinery; Manufacturing process; Equipment technology

2016-08-30

秦健(1984-)，男，山西忻州市人，工程师，研究方向：机电和检测，手机：18682401600，E-mail：415686668@qq.com.

TH16

：Bdoi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.04.037