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绿色制造理念下的机械制造工艺分析
作者：高小军
来源：《山东工业技术》2018年第07期
摘 要：绿色制造理念是在可持续发展背景下，所提出的一种全新的发展理念，不仅推动了机械制造工艺创新发展，而且也有效避免了资源和能源浪费问题，降低了工业生产对生态平衡的影响，在实现人与自然和谐相处方面发挥着越来越重要的作用。文章从绿色制造理念角度出发，指出了其在机械制造工艺中的具体体现，并对绿色制造理念下的常见机械制造工艺进行了分析，旨在提供借鉴。
关键词：绿色制造；重要意义；机械制造；具体体现；工艺技术 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.038
机械制造业属于高耗能行业，需要庞大的资源和能源支撑，生产成本较高，并且在生产过程中容易造成环境污染问题，在一定程度了阻碍了机械制造业的发展。在工业现代化发展热潮中，机械制造企业要想增强自身核心竞争力，就需要改变传统发展理念，从生产技术方面入手，以绿色制造理念为指导，加大绿色机械制造工艺的研发及应用力度，才能顺应时代发展趋势，在市场上立于不败之地。对此，必须将绿色制造理念融入到机械制造工艺中，通过实际行动将其贯彻落实。
1 绿色制造概念及重要意义
在探究绿色制造理念下的机械制造工艺之前，需要先明确绿色制造的概念，认识到发展绿色制造工艺的重要意义。 1.1 绿色制造概念
所谓绿色制造，是指在机械生产过程中，以清洁型能源作为能源支撑，并选用绿色材料作为原材料，同时对机械设计方案进行优化，在保证产品质量的前提下，尽可能的避免机械作业过程中的浪费和污染问题，以此来降低生产成本，完成绿色产品的生产。绿色制造贯穿于可持续性的生产以及消费绿色模式，贯穿于产品设计、制造、使用、回收全过程，有利于可持续发展的推进与落实，可以实现较为良好的经济效益和社会效益[1]。 1.2 绿色制造的重要意义
工业传统发展模式比较粗放，资源和能源浪费现象严重，并且还会破坏生态环境平衡，造成污染问题，而绿色制造可以改善这种现象，不仅能够降低资源和能源的损耗，而且还能够减弱工业生产对环境的影响，具有较高的节能环保效益。同时，将绿色制造理念融入到机械制造工艺中，所生产出的机械产品结构更加科学合理，拆卸和组装都是极为方便的，后期维修难度
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较小，既降低了维修成本，也有利于机械产品的长期使用。另外，基于绿色制造理念的机械产品，所用原材料中很大一部分都可以二次回收利用，能够节约大量资源，也不会因为机械废弃而造成环境污染。这些都是绿色制造所具有的重要意义，基于此，必须加大对绿色制造理念的推广应用力度，推动机械制造工艺的优化与创新[2]。 2 绿色制造理念在机械制造工艺中的具体体现
节能环保是推进可持续发展的关键所在，而以绿色制造理念为指导的机械制造工艺，其创新性也是体现在节能环保方面。 2.1 降低环境污染
降低环境污染的机械制造工艺，是从保护环境角度考虑的，通过对此类技术的有效应用，能够消除或者减少机械制造过程中生成的污染物、废弃物，对生态环境起到了较好的保护作用，是绿色制造理念的具体体现。机械制造过程相当于一个输入输出系统，原材料和机械产品分别为输入物和输出物，在利用各种原材料生产机械产品时，会产生多种与产品无关的有害物质，常见的如废弃、废水、废渣等，如果不加以妥善处理，都会对环境造成一定污染。而应用保护环境型机械制造工艺技术，可以在生产末端消除或减少各种无关物质，降低机械制造对环境的污染。
2.2 降低资源损耗
绿色制造理念中，提倡节约资源，通过简化机械制造工艺系统组成要素，可以减少材料用量，避免浪费现象的出现。对于机械制造，可以从机械设计和生产技术两方面入手进行优化和改进，以达到减少材料用量的目的。从机械设计方面来讲，应在保证机械产品性能良好性的基础上，简化其内部结构，通过减轻机械重量、减少零部件数量的方式，实现原材料利用率的最大化。从生产技术方面来讲，提倡新型刀具材料的使用，以减缓刀具的磨损速率，通过延长其使用寿命来减少刀具的更换次数；积极探索节水生产工艺，减少机械制造过程中的水资源用量；利用先进的制造技术对毛坯进行优化，减少加工余量，避免出现材料浪费现象，降低资源损耗[3]。
2.3 降低能源损耗
机械制造需要依靠大量能源才能顺利开展，降低能源损耗也是绿色制造工艺中的关键内容。减少磨损和应用低耗能工艺，是实现节能目的的最主要方式。机械做功过程中所消耗的能量较多，这些能量会转化为有用功和无用功，如果无用功较多，则会造成能源的浪费。此时可通过减少机械磨损的方式，降低无用功所消耗的能源，同时还可以减弱震动和噪声现象，确保机械零件的紧固性，增强其安全性能。另外，在机械生产过程中，可以应用节能型的电机、新型的数字机床等新型工艺设备，取代老化陈旧设备；改良原有生产工艺，或者直接引用新型工艺和绿色包装工艺，从生产技术层面降低能源损耗。
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3 绿色制造理念下的机械制造工艺
在将绿色理念应用于机械制造工艺中，进行技术创新时，具体从以下几方面考虑，才能提高机械制造工艺的节能环保效益。 3.1 遵循绿色发展理念
在研发绿色制造工艺时，因严格遵循绿色发展理念，从机械产品的全生命周期进行综合考虑，在设计、生产、使用、回收等所有环节，都体现出绿色制造理念。具体实施过程中，应兼顾机械产品的实用性、经济性、环保型和可回收性，科学规划机械产品结构及细节，减少材料和能源的使用，在产品细节方面实现良好的环保效益[4]。需要注意的是，对机械产品进行绿色设计时，应以保证其各项功能的正常使用为前提，确保各个环节的良好衔接。 3.2 选用绿色原材料
原材料的选用是绿色制造工艺中的必须考虑的一项内容，在保证所用原材料质量及适应性较强的同时，还需要考虑到机械制造所在特殊工作环境，优先选用可回收原材料。一方面，在选用机械原材料时，应以可再生材料为主，减少不可再生材料的使用量，保证机械废弃后材料可以再次回收利用，在节约材料的同时，还能实现其利用率的的最大化。另一方面，在选择原材料时，应尽量选择价格低廉、易于获取且比较常见的类型，以降低机械制造材料成本。 3.3 绿色切削加工技术
切削液在机械制造污染物中所占比重较大，并且自自身造价也比较高，占到了机械生产成本的15%左右，使得生产成本较高，基于此，便需要引入绿色切削技术，降低切削液体所对环境造成的影响，在提高切削效率的同时，减少成本支出[5]。干式切削、低温切削和绿色湿式切削，是当前比较常用的绿色切削加工技术。同时，在各种新技术、新工艺迅速发展背景下，机械制造中所用的精密铸造、冷挤压、直接沉淀等各项技术，变得越来越成熟，逐步从接近零件形状向精密成形、仿形方向发展。如果机械零件已经成形，不需要进行再次加工，则可采用少无切削加工技术取代传统切削技术，以减少传统毛坯制造时的材料损耗和能源损耗，避免对环境造成污染，同时还能加快机械制造进度，降低成本费用。 3.4 冷辗扩技术
冷辗扩技术也是绿色制造技术中的一种，在机械产品生产过程中有着较高的节能环保效益。在应用冷辗扩技术生产机械时，所用外模具和内模具，分别在一个碾压轮和轴心驱动下运行，内部支撑轮会跟随滑座运动挤压在一起，此时内部碾压力会施加在套圈上，实现其由局部向切向以及径向往复滚动，减小直径受力，完成产品套圈扩径成型。在这过程中，机械产品内壁是在计算机数控作用下变薄的，主要影响因素包括机械形状、材料性能、直径大小等，不需要进行压力控制，可以提高机械加工的精密度。