绿色制造技术在机械制造中的运用探析

张延鹏，文静

（甘肃省理工中等专业学校，甘肃 武威 733000）

绿色制造技术主要目的是降低单位生产能耗，减少对环境的影响，绿色制造技术作为先进的机械加工技术手段，是人类实现可持续发展的重要方式。该技术主要是在传统机械加工技术基础上与绿色生产技术相结合，运用绿色加工的原理制定科学的生产方案，降低机械加工成本。如在制造生产过程中，将原材料或半成品直接转化，提高原材料尺寸精度，减少不必要的资源消耗，妥善处理机械加工制造过程中的污染问题，提高生态环境的保护效果。绿色制造技术在机械制造领域的应用具有现实意义，具体运用仍需要结合实践过程进行分析。

1 绿色制造的概述

绿色制造技术是基于产品制造对环境影响和资源使用效率分析的基础上，对产品设计、制造、包装、运输、使用等环节进行优化，将绿色技术运用于整个制造生产流程的现代制造模式。绿色制造工艺技术大体可分为三方面类型：（1）注重环境保护型的绿色制造技术，主要是对机械制造领域输出结果进行优化，减少工业生产过程中的废料，对环境造成的污染；（2）注重降低能耗的绿色制造技术，提高燃料、原料等工业材料的利用效率，降低能源消耗；（3）注重节约型的绿色制造技术，此类技术主要对制造领域零部件的精度进行控制，在原材料和毛坯阶段使用预处理技术，减少设计和制造过程中的原料损耗。传统制造技术，主要是对自然界的原材料进行加工，在生产过程中会产生一定的废弃物，会造成资源浪费和环境污染问题，而绿色制造技术的使用，重点是解决能耗高和自然资源利用率低的问题，同时，对制造过程中所产生的废料进行再次回收利用，降低机械制造过程中对环境带来的影响。

2 绿色制造技术的特点

2.1 绿色设计

绿色制造设计主要是解决传统生产设计过程中质量差、能耗高、污染严重的问题，绿色设计理念运用机械制造加工，需要贯穿整个工艺生产流程，无论是机械制造部件的外观设计，还是更深层次的结构优化，都需要经过精准的分析验算，转化为可执行的生产方案。同时，应注重以环境保护作为设计的指导原则，将环境污染问题纳入机械产品制造工艺流程，成为企业评判设计工艺水平的核心要素。

在工业机械产品设计过程中，绿色制造技术的应用重点体现以下方面内容，材料选择、功能设计、优化产品使用寿命等。（1）在材料选择过程中，应注重减少机械产品生产过程中的能耗问题，减少废弃材料的产生，或使用可回收材料，如绿色设计所使用的原材料与微机械制造技术密切相关，能够通过优化设计的方式来减少机械产品零部件的体积，减少机械制造过程中原材料的使用量。（2）功能设计是机械产品使用阶段，能够对产品的整体性能进行优化，以降低机械设备运行过程中的能耗，如通过使用清洁能源、保证设备处于良好的性能状态、设计清洁消费品等，减少产品在生产阶段的能量损耗。（3）优化产品使用寿命，在绿色产品生产理念应用过程中，主要涉及产品设计寿命和美学寿命，不断地对产品进行更新，优化产品生产过程的工艺，通过对现有产品工艺升级等措施，延长产品的使用寿命，实现产品技术寿命和美学寿命之间的平衡，避免因设计质量问题导致消费者频繁更换产品，造成不必要的能源损耗。

2.2 绿色材料

在机械产品设计过程中，绿色原材料的选择极为重要，需要考虑原材料的资源属性、经济属性、环境属性、能源属性，尽量选择与环境污染较少，可降解的再生材料，保证机械产品的整个周期的使用寿命，能够实现产品生命与环境之间的协调一致。采购人员在机械产品绿色材料选择过程中，可参考以下材料采购原则：（1）选择可再生的环保型材料，提高原材料的使用寿命；（2）兼顾原材料的经济性与材料污染、利用率之间的矛盾关系，尽量选择无辐射危害、无毒的环保型材料；（3）材料选择过程中要考虑到原材料是否具备再次利用的能力；（4）开发绿色的新型材料，企业可构建自己的绿色原材料库。

2.3 绿色工艺

在机械产品制造加工过程中，应考虑传统工艺条件下，材料产品的能耗、污染、成本问题，能够使用更加高效的现代生产工艺，代替原有的生产技术。对于已出现新的生产工艺，能够代替原有生产技术的产品，应坚决采用新的工艺技术。在机械制造企业绿色工艺应用方面，大体可分为资源节约技术、节能技术、环保技术3个方面的应用。（1）资源节约技术是根据资源的使用情况，将原材料的消耗极小化、能量消耗极小化、辅助消耗极小化，环境排放极小化；（2）环保技术的使用主要是减少各类废渣、废气、废液、噪声等问题的产生；（3）节能技术的使用主要是对工艺施工方案、机床、模具、刀具的选择，优化机械加工制造过程中的时间成本、制造成本。因此，从绿色制造角度分析，绿色工艺的选择使用需要综合考虑资源消耗与环境影响，实现工业发展与环境保护之间的统一，推动我国工业制造业可持续发展的重要途径。

2.4 绿色处理

绿色处理主要是对自动化设备生产过程中，有机气体排放、废渣、废液以及各类废弃物处理和转化回收的方案，实现对各类废弃物的无害化处理，提高资源的再次使用效率。如对机械制造产品可拆卸性特征，对部分零部件进行绿色再生，使旧有的零部件重新用于新产品的制造，提高资源的使用效率。

2.4.1 绿色包装

对于机械产品的加工制造，涉及成品包装问题，需要认真考虑包装设计的美观性、包装材料的可回收功能，以及绿色产品使用的实际价格与运输成本。目前，在机械加工制造领域所使用的绿色包装材料主要有瓦楞纸板、木板皮和塑料，此类材料无毒，且能够再次回收利用，具有循环降解的功能，在机械产品包装领域得到广泛应用。

2.4.2 绿色回收

（1）固体废弃物。机械加工过程中所产生的废弃物，主要包括边角料、料头、刨花、铁屑、残次品等，这些固体废弃物种类多、数量大，对于此类废弃物直接排放，会对环境造成一定的污染，且浪费资源。在机械加工过程中，对于固体废弃物，可使用无切削或特种加工工艺，减少废弃物的产生，同时使用可再生手段，对固体废弃物进行回收，再次利用。

（2）废液。在机械加工过程中需要使用润滑剂、冷却液等工业产品，对机械设备、刀具进行润滑，此类润滑剂、冷却液、切削液自身具有一定的腐蚀性，长期使用会对皮肤进行伤害，直接排放会造成水污染、土壤污染等问题。可使用污染较小的润滑剂、冷却液、切削液，或对润滑剂、冷却液、切削液再次循环利用，也可采用新的加工工艺，如干式加工工艺，减少不必要的资源消耗。

（3）废气。机械加工制造行业很少产生废气，但在特殊工艺下会产生大量烟雾，如压铸施工工艺、浇筑施工工艺、热处理、酸洗等工艺环节，高温作用下会出现部分液体气化、雾化，污染车间空气长此以往会对人体产生危害。一般采用通风的方式，将气体稀释排放入大气。

3 机械制造业中的常见绿色制造技术

3.1 干式切削技术

干式切削技术在加工过程中不需要使用切削液，使用专业的切削刀具、机床、辅助设备，完成机械材料的加工制作。干式切削技术的使用，可大幅提升刀具的耐久度，保证长期加工制造过程中产品质量的稳定性，是当前机械制造行业广泛应用的绿色制造技术。其环保性能大体可体现在以下方面：（1）在不使用切削液的情况下，干式切削自身成本较低，减少了不必要的资源消耗。（2）干式切削加工过程中对传统加工工艺进行优化，通过减少摩擦降低切削力的方式，保证整个切削加工的顺畅性连贯性，减少不必要的刀具磨损。从刀具换刀角度、加工质量角度以及降低资源消耗角度分析，干式切削技术相对传统加工技术，节能降耗功能更加突出。（3）在传统机械加工制造领域使用切削液，很容易出现有毒有害的切削物，且切削液雾化所产生的有害气体直接威胁人体健康，而且使用切削液产生的固体废弃物处理较为困难，一方面，机械加工过程中的切削物会黏附在物体表面，在加工制造过程中会造成不必要的损伤，破坏物体外观的整洁度；另一方面，使用切削液所产生的边角料、料头、刨花、铁屑等固体废弃物难以处理，无法做到干湿分离，影响了废弃物的再次回收利用。

3.2 数控加工技术

数控加工技术是利用数控制床进行机械制造，具有自动化程度高，能够一次成型的特点，是当前机械加工领域常用的绿色制造技术。数控机床自身质量稳定性、精确度、可靠性更高，通过数控系统能够控制刀具，按照一定的轨迹运行，通过数控编程的方式编写刀具行走程序，减少了人为操作控制，满足了批次产品生产的精度要求，避免因零部件加工偏差过大造成的原材料浪费问题。使用数控机床完成零部件加工，能够根据图纸设计的工艺流程编写控制系统，可实现零部件的一次性成型，通过优化设计的方式提高零部件原材料的利用效率，避免了后期打磨、削边所产生的边角料问题，减少了材料浪费。

3.3 微机械制造技术

微机械制造技术是微型机械产品系列技术，与常规机械制造技术相比，自身体积小、精度高，应用于机械产品加工制造领域。微机械制造技术主要通过生产小体积的产品，有计划的替代原有机械部件，通过保证小体机机械产品质量性能与原有产品一致的前提下，减少机械生产过程中的原材料损耗。从产品应用角度分析，微型机械产品自身体积小、重量轻，在运作过程中能耗较小，长期使用过程中节能效果远强于传统产品。

3.4 真空热处理技术

真空热处理技术主要是指产品的真空或部分真空的条件下，使用各类热处理工艺对金属材料进行热加工，能够有效解决传统金属材料加工过程中的氧化、脱碳、渗碳、脱脂、除气等问题。真空热处理技术的使用，是在真空环境下减少氧化反应，避免金属表面材料的元素蒸发，减少空气中有害气体，对金属造成的损伤，同时，真空加热过程中气体的均匀性能够得到控制，保障零件淬硬效果。该技术的使用能够有效减少产品生产过程中次品概率，同时真空加热过程中，能够有效控制零部件的畸变反应，保证材料质量。

4 机械绿色制造技术的发展趋势

随着当前机械制造技术的快速发展，绿色制造技术在应用过程中呈现出以下趋势：第一，社会化发展。绿色制造技术的应用得到了社会各界的广泛认同，国家出台了相关政策法规，对产品的研发应用等方面进行了政策支持，构建了完善的绿色制造政策服务体系，降低了绿色制造技术的应用成本。第二，智能化发展。绿色制造技术在应用过程中，智能化、集成化是未来制造装备发展的主要趋势，通过提升制造设备的各项感知能力，进一步减少零部件制造过程中的能耗。第三，统一化发展。绿色制造技术在应用过程中，可根据生产需求逐步推广全过程的绿色制造技术应用，完善绿色制造技术的应用标准，推动全产业链节能技术的应用发展，对机械制造的可持续发展大有益处。

5 结语

总体而言，绿色制造技术应用于机械制造领域，对降低制造企业的成本，提升我国制造业竞争实力有着重要的作用，同时绿色制造技术的发展应用可减少能源的消耗问题，有利于环境保护以及制造企业的可持续发展。对于绿色制造技术应用过程中的困难问题，仍需要政府给予支持，构建完善的管理体系和行业标准，推动绿色制造技术与智能技术的融合应用，为制造行业的发展带来生机活力。