1新世紀(jì)的機(jī)械加工的綠色制造理念

　　綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中對環(huán)境的負(fù)面影響為零或者極小，資源消耗盡可能小，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。機(jī)械加業(yè)，實(shí)現(xiàn)綠色制造是本世紀(jì)重要的課題之一，這不僅是要求我們生產(chǎn)出的產(chǎn)品符合環(huán)保要求，而且應(yīng)盡可能在制造加工過程中達(dá)到綠色制造的要求。其實(shí)，只要在我們的思想中具有了綠色制造的意識(shí)并把它用于我們的工作中，綠色制造就可以逐步實(shí)現(xiàn)并越來越完善。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始就要考慮到產(chǎn)品的環(huán)保性能，并盡可能做到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列化，這樣，通過零部件的組合可以節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，也便于成熟工藝的推廣和使用，還可以減少工裝、夾具的數(shù)量，也方便加工和管理，使有限的資源得到優(yōu)化配置。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列化只是綠色制造過程中基礎(chǔ)的一步，實(shí)現(xiàn)綠色制造更主要的是要采用綠色制造工藝，綠色工藝是綠色制造的重要手段。它要求在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)必須兼顧減少或消除危險(xiǎn)廢棄物及其他有毒、有污染的化學(xué)品的用量，改善勞動(dòng)條件，減少對操作者的健康威脅，并能生產(chǎn)出安全的與環(huán)境兼容的產(chǎn)品。顯然，工藝文件的通用化越高，資源的浪費(fèi)就越少;加工技術(shù)越先進(jìn)，生產(chǎn)的效率就越高。同時(shí)，每道工藝、工序的實(shí)施，都應(yīng)考慮減少對環(huán)境的影響，所以，在制造過程中盡可能多地采用新工藝、新技術(shù)，這是進(jìn)行綠色制造的關(guān)鍵。

　　2機(jī)械制造業(yè)存在的問題

　　新世紀(jì)，當(dāng)微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電子技術(shù)和機(jī)械工業(yè)相結(jié)合，從而使古老的機(jī)械工業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，卻產(chǎn)生了對能源和原材料的巨大消耗和浪費(fèi)及對生態(tài)環(huán)境的日益破壞，使得全世界的技術(shù)人員和環(huán)保人士都在全力解決此類問題，我國對該領(lǐng)域已經(jīng)開始重視起來。目前，機(jī)械制造業(yè)存在以下幾個(gè)問題：

　　1)廢舊或閑置設(shè)備回收和再利用率較低。這在舊機(jī)床處理方面問題尤為突出，裁們的許多工廠常見的場景就是廠房內(nèi)滿身銹跡的廢舊設(shè)備，大批五、六十年代的舊機(jī)床和數(shù)控機(jī)床、加工中心、FMS、CIMS甚至網(wǎng)絡(luò)加工等先進(jìn)制造系統(tǒng)并存，如何改造和利用好這些舊設(shè)備是擺在我們面前的大課題。

　　2)能源和原材料的浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。這在某些國營大廠表現(xiàn)更為明顯：滿地的切屑、小零件和無從下腳的遍地油污也許能說明我國在由原料到產(chǎn)品所消耗的能源和原材料為什么比美國和日本等先進(jìn)國家高出數(shù)十倍之多。

　　3)環(huán)境保護(hù)意識(shí)在機(jī)制工業(yè)廠家頭腦中還比較淡薄尤其是一些中小企業(yè)對的污染還比較嚴(yán)重。

　　4)產(chǎn)品的回收利用率很低。長期以來我們沿襲的生產(chǎn)模式是生產(chǎn)→流通→消費(fèi)→廢棄的開式循環(huán)，現(xiàn)在我們提倡的是閉式循環(huán)的生產(chǎn)模式，就是在原來的生產(chǎn)模式中增加一個(gè)“回收”環(huán)節(jié)。廠家在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過程中就應(yīng)該充分地考慮回收的問題。

　　近幾年開始開發(fā)的綠色制造，正是針對以上這些現(xiàn)象，提出綜合考慮環(huán)境因素和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式。傳統(tǒng)制造和綠色制造的最大區(qū)別就是傳統(tǒng)制造只是根據(jù)市場信息設(shè)計(jì)生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品，而其余就考慮得較少。綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程(綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理)生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少對環(huán)境的負(fù)面影響，同時(shí)原材料和能源的利用效率能達(dá)到最高。目前已經(jīng)頒布的ISO9000系列國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和ISO14000國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)更為綠色制造提供了廣闊的應(yīng)用空間，—場“綠色革命”已經(jīng)來到。

　　3機(jī)械制造的綠色設(shè)計(jì)

　　3.1綠色設(shè)計(jì)過程

　　綠色設(shè)計(jì)又稱為面向環(huán)境的設(shè)計(jì)(DFE)，它要求在產(chǎn)品的整個(gè)周期內(nèi)把產(chǎn)品的基本屬性(功能、質(zhì)量、壽命、成本等)和環(huán)境屬性(可拆性、可回收性等)緊密結(jié)合。選擇與環(huán)境友好的材料、機(jī)械結(jié)構(gòu)、和制造工藝，在適用過程中能耗最低，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生毒副作用。綠色設(shè)計(jì)的目的是克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足，使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品滿足綠色產(chǎn)品的要求。它包含產(chǎn)品從概念形成到生產(chǎn)制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個(gè)階段，及涉及產(chǎn)品整個(gè)生命周期，是從搖籃到再現(xiàn)的整個(gè)過程。綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾個(gè)方面：綠色設(shè)計(jì)材料的選擇;產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì);產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計(jì);綠色產(chǎn)品成本分析：綠色產(chǎn)品的長壽命設(shè)計(jì)等。

　　3.2綠色生產(chǎn)加工

　　綠色生產(chǎn)加工過程又稱清潔化生產(chǎn)過程，是指在生產(chǎn)過程中采用各種高新技術(shù)，使其消耗的各種資源盡可能少，生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染盡可能少。然后通過優(yōu)化或改進(jìn)現(xiàn)有工藝、開發(fā)傳統(tǒng)工藝的替代工藝技術(shù)以及開發(fā)新型無污染的工藝技術(shù)等途徑進(jìn)行綠色工藝開發(fā)。

　　3.2.1優(yōu)化/改進(jìn)現(xiàn)有工藝

　　1)減少生產(chǎn)過程的能量消耗。僅從機(jī)械加工的能量利用率來看，普通機(jī)床直接用于切削的能量只占總耗能量的30%左右，這意味著70%的能量損耗。所以應(yīng)盡量減少生產(chǎn)過程中的“無效”能量損耗，如減少摩擦副的摩擦系數(shù)，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，盡量使設(shè)備處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，采用生產(chǎn)設(shè)計(jì)的節(jié)能設(shè)計(jì)，保持環(huán)境設(shè)備的高效運(yùn)行。

　　2)節(jié)省原材料的消耗。產(chǎn)品使用的原材料越多，則生產(chǎn)過程中消耗的能量也越大，產(chǎn)品在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中消耗的能量也越多。因此，有條件的地區(qū)可組織專業(yè)化制造，提高制造精度：同時(shí)，采用先進(jìn)的制造技術(shù)，如高速切削，隨著高速切削速度的提高，則切削力下降，工件變形小，以保證加工質(zhì)量，同時(shí)工件加工余量亦可適當(dāng)減少。

　　3)合理選擇切削液或減少切削液的用量。切削液是切削和磨削過程中造成環(huán)境污染和人體傷害的主要源頭。因此在保證加工質(zhì)量和效率的前提下，選用環(huán)境性好的切削液或減少切削液的種類等對改善加工過程中的環(huán)境性有著重要意義。

　　4)選用新型刀具材料。減少刀具，尤其是復(fù)雜、貴重刀具材料的磨耗是剛氏材料肖耗的另一重要途徑，對此可采用新型刀具材科，發(fā)展涂層刀具。

　　3.2.2開發(fā)替代工藝技術(shù)

　　企業(yè)工藝設(shè)備和工藝路線的落后是造成我國企業(yè)制造污染大的主要原因。因此，用污染小、技術(shù)成熟的現(xiàn)代工藝取代污染大、技術(shù)落后的傳統(tǒng)工藝是改善當(dāng)前我國制造工藝環(huán)境友好性的重要途徑。

　　3.2.3開發(fā)新型工藝技術(shù)

　　為了解決傳統(tǒng)的金屬加工缺點(diǎn)，少無切削加工、干切削加工、節(jié)水制造技術(shù)等綠色加工工藝被相繼開發(fā)利用，這些精密加工技術(shù)具有成形精度高、節(jié)省能源和污染少的特點(diǎn)。

　　目前，綠色消費(fèi)成了一種全球性的、嶄新的、現(xiàn)代消費(fèi)浪潮。這種巨大市場需求不僅給制造業(yè)提供了巨大的商機(jī)，而且給制造業(yè)提出了創(chuàng)新的方向和目標(biāo)。這種創(chuàng)新要求盡快發(fā)展綠色制造，確保產(chǎn)品的制造過程能夠滿足綠色認(rèn)證的要求：盡快發(fā)展綠色集成制造，從系統(tǒng)的角度和集成的角度來考慮和研究綠色制造中的有關(guān)問題，滿足產(chǎn)品的組合要求，互換要求，集成要求，匹配要求。解決生態(tài)與環(huán)境問題必須依靠全社會(huì)和各行各業(yè)的廣泛參與和投入， “綠色制造”是近年來先進(jìn)工業(yè)國家進(jìn)行的卓有成效的實(shí)踐。綠色制造已成為制造業(yè)未來的重要發(fā)展方向。