秦 健，鄧銀舟，江 帆，林鐿琳

(深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)品檢測技術(shù)中心，廣東 深圳 518067)

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基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)研究

秦 健，鄧銀舟，江 帆，林鐿琳

(深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)品檢測技術(shù)中心，廣東 深圳 518067)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對機(jī)械制造的要求也越來越高。傳統(tǒng)的機(jī)械制造不僅會發(fā)生浪費(fèi)材料的現(xiàn)象，還在制作過程中產(chǎn)生一系列的污染，對環(huán)境造成很壞的影響。所以綠色制造是我們需要探尋的新思路。綠色制造整體來說是以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源為主要目標(biāo)，以新型制造工藝為主要手段的建設(shè)技術(shù)。針對傳統(tǒng)制造中的一系列問題，探討了基于綠色制造的新型機(jī)械制造工藝及裝備技術(shù)。

綠色制造；新型機(jī)械；制造工藝；裝備技術(shù)

1 綠色制造技術(shù)的基本闡述

1.1生產(chǎn)背景

第二次工業(yè)革命的到來為制造業(yè)發(fā)展提供了巨大的契機(jī)，為工廠帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。一些企業(yè)在看到利益的基礎(chǔ)上增加生產(chǎn)數(shù)量、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，而制造污染也在此時出現(xiàn)。另外，隨著世界人口的不斷增加，人們的生產(chǎn)活動也變的更加不合理，主要表現(xiàn)在人們大量的浪費(fèi)資源，污染環(huán)境。近幾年來，環(huán)境也同樣將這一系列活動回饋給人們，沙塵天氣不斷的增多、空氣污染越來越嚴(yán)重，這些都是人類過激的活動造成的。而制造業(yè)則對這些情況進(jìn)行了延續(xù)，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，制造業(yè)排放的廢品分為兩類：一類是有害廢品，另一類是無害廢品。有害廢品的排放數(shù)量在八億噸左右，而無害廢品的排放量可以達(dá)到80億t。制造業(yè)廢品的排放數(shù)量占到總數(shù)的80%以上，這不得不引起人們的注意，它甚至可以說已經(jīng)嚴(yán)重的影響到人們的身體健康。傳統(tǒng)的制造業(yè)利用程度不高，產(chǎn)生的危害又是不可估計的。所以美國的制造專家表明，改變現(xiàn)有狀態(tài)的措施不完善，基本上還等同于治標(biāo)不治本，所以我們要建設(shè)綠色的制造工業(yè)，從源頭上清除這種危害。綠色制造業(yè)在宏觀上來看是生態(tài)理念的完美結(jié)合，在微觀上來看則是清潔能源產(chǎn)生的主要途徑[1]。

1.2綠色制造技術(shù)的概念

綠色制造工業(yè)的技術(shù)是由美國專業(yè)的制造專家提出的綠色環(huán)保理念[2]。具體來說，綠色制造技術(shù)是以傳統(tǒng)的制造平臺為基礎(chǔ)、以環(huán)保科學(xué)、節(jié)能減排、綜合控制為手段的現(xiàn)代化生產(chǎn)模式。它不只針對制造生產(chǎn)中的每一種產(chǎn)品，象征的是整體部分。它的設(shè)計目標(biāo)要包括產(chǎn)品內(nèi)容、產(chǎn)品包裝、設(shè)計理念、運(yùn)輸過程這幾大因素。綠色制造理念也是將產(chǎn)品使用周期進(jìn)一步延長的方式。試想一下，產(chǎn)品的使用效率提高，報廢程度相對減少，資源的利用方式更加多變，也會促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與人民生活質(zhì)量的雙重進(jìn)步。

1.3與傳統(tǒng)制造技術(shù)的比較

我國的傳統(tǒng)制造技術(shù)相當(dāng)于一個開闊式的生產(chǎn)系統(tǒng)。其典型運(yùn)行特征就是開采大自然中的資源進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，再將加工過后產(chǎn)生的污染物質(zhì)排放到大自然中去。一般在產(chǎn)品的設(shè)計之前，傳統(tǒng)制造工業(yè)就要有足夠的人員安排，要使勞動力符合企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模。在生產(chǎn)時，企業(yè)要從大自然中獲取一系列的資源，有時可能是樹木、有時可能是水能。在設(shè)計過程后，不僅會產(chǎn)生大量的廢氣污染以及噪聲污染等等，對環(huán)境起到反作用，還會作用到我們每個人的身上，使身體健康狀態(tài)受到威脅。制造中的機(jī)械設(shè)備也有一定的折舊期和年限，老化后生產(chǎn)人員通常會將其扔掉，在其被腐蝕的過程中產(chǎn)生大量的污染。

而綠色制造業(yè)則完全不同，雖然它是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行延續(xù)的一種方式，但是它的整個生產(chǎn)鏈?zhǔn)欠忾]性的，是一種清潔的產(chǎn)出形式。在這種形式的發(fā)展下，制造人員從產(chǎn)出到回收到利用都有其主要的流形與規(guī)劃。例如，在生產(chǎn)工藝材料的選擇時，一般采用新型節(jié)能性物質(zhì)進(jìn)行操作。在對污水進(jìn)行提煉的時候，一般要注意清潔的徹底性與安全性。如圖1所示。

圖1 綠色制造業(yè)生產(chǎn)模式

我們可以從中看出他的生產(chǎn)運(yùn)行是在一個統(tǒng)一的平臺之上的。其主要內(nèi)容包括：企業(yè)將原料產(chǎn)品購進(jìn)，將副產(chǎn)品提煉出來，進(jìn)行二次生產(chǎn)，也就是再循環(huán)的過程。將材料中的廢物，向邊角料也加以利用，再次投入到生產(chǎn)過程中，形成統(tǒng)一的、徹底性的規(guī)模。在產(chǎn)品輸送的最后，將整體廢物再次收集，通過回收、處理等方式形成再生資源。再生資源的利用效率也是非常高的，這樣就延長了產(chǎn)品的經(jīng)營周期。在周期循環(huán)的環(huán)節(jié)中，要對所有廢物產(chǎn)品進(jìn)行編碼重組，使用科學(xué)的管理方式，為以后的經(jīng)營打下基礎(chǔ)。通過以上的敘述我們可以看出，綠色制造業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)最大的區(qū)別就是根據(jù)不同用戶的需求來滿足市場的發(fā)展條件。在生產(chǎn)初期就盡可能的考慮到以后的回收環(huán)節(jié)，合理的分配資源，盡最大的努力將制造業(yè)的系統(tǒng)達(dá)到最佳的優(yōu)化程度，使得企業(yè)的收益增加，社會環(huán)境保護(hù)措施做到極致，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念。

2 基于綠色制造業(yè)的新型設(shè)計工藝

2.1節(jié)約資源型工藝技術(shù)

在傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展中，會產(chǎn)生耗費(fèi)大量原材料的情況。所以綠色制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)計工藝，就是以“節(jié)約”為主，通過制定優(yōu)化方案，來做到節(jié)能、環(huán)保的要求。第一，少無切削加工技術(shù)。這種新型加工技術(shù)是具有針對性，主要是在一些成型的器件當(dāng)中應(yīng)用。該技術(shù)采用異位的孔隙來完成，雕制齒輪花鍵部位，將臺階似軸承應(yīng)用到其中，減少材料的基本消耗。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其原料的使用數(shù)量可以節(jié)約40%，將近一半的材料被節(jié)約出來，也體現(xiàn)了其技術(shù)性能。第二，干式加工技術(shù)。在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，通常要把大量的切削液放置在產(chǎn)品上進(jìn)行切削冷卻，防止生銹等情況的發(fā)生。但是這樣會浪費(fèi)大量的材料，其中的氮等有害物質(zhì)也會對人體產(chǎn)生危害。干式切削技術(shù)中有一種是無切削液的方式，綠色制造業(yè)用滑潤劑代替切削液，將加工過后的產(chǎn)品進(jìn)行磨削，在刀具上予以處理。比如，我們可以將用過的刀具清洗出來，再將沾到水的地方用干凈的設(shè)備進(jìn)行擦拭，接著在冷風(fēng)冷卻高速滾齒的加工模式下將需要切除的部分切開。一般我們都采用CNB刀具，與其他刀具相比，他的導(dǎo)熱性能非常的強(qiáng)，切除的位置精準(zhǔn)，速度也相對較快。最重要的是，他的材質(zhì)是不銹鋼的儀器，不容易產(chǎn)生生銹等問題。

2.2降低能耗型的工藝技術(shù)

降低能耗也是綠色制造業(yè)發(fā)展的一個部分。機(jī)械制造在生產(chǎn)的過程中，需要大量的金屬物質(zhì)，所以煤氣的利用常常是不可避免的。但是會在生產(chǎn)條件下排放大量的污染。所以針對此種現(xiàn)象，我們可以利用再生性的節(jié)能產(chǎn)品。比如，太陽能、風(fēng)能、電伏能等等。將太陽能聚集，利用高能量的光源照射范圍將綠色制造業(yè)得以發(fā)展。另外，還需要改進(jìn)潤滑方式，減少制造過程中材料與設(shè)備之間產(chǎn)生的摩擦，進(jìn)一步降低能耗，節(jié)約資源。潤滑的改進(jìn)方式如下，制造人員沿著產(chǎn)品的內(nèi)壁向中心點(diǎn)吹油，需要注意的是油的涂抹一般在關(guān)鍵部位，比如兩臺機(jī)器的連接口處，焊接的銜接地點(diǎn)等等。接下來使油氣隨著空氣表層進(jìn)行推進(jìn)，以精細(xì)滴灑的方式做到不產(chǎn)生物質(zhì)的浪費(fèi)。優(yōu)點(diǎn)是多方面的，首先，適用于高溫、耐熱的情況，受腐蝕非常少。其次，它的利用效率非常的高，油氣也可以做到多次使用的狀態(tài)。第二，工藝潤滑的改進(jìn)。從某種程度而言，干削技術(shù)是最實(shí)用的，也是能源消耗最少的。采用的是典型的主軸構(gòu)造系統(tǒng)，主要合成方式是將機(jī)床主軸進(jìn)行改造，使其與油氣系統(tǒng)進(jìn)行組合。接著尋找一處空心的主軸套管，在前端安置油氣混合絨料，利用切削工具的短板輸入潤滑油，將潤滑油的回轉(zhuǎn)部分縮短，找到一個中心離合的位置，通過系統(tǒng)前端的小孔，精準(zhǔn)的找到中心部分，達(dá)到噴射的目的。這種潤滑油的噴射工藝使用材料非常的少，利用率也極其高，能夠做到保證用具上幾乎不產(chǎn)生任何的油脂與污染物。

2.3環(huán)境保護(hù)型工藝設(shè)計

環(huán)境保護(hù)是綠色制造生產(chǎn)中的另一重要主題，它的運(yùn)行狀態(tài)也是非常合理的。傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝中，對環(huán)境污染的現(xiàn)象太過嚴(yán)重，其中以大氣污染最為突出。北京的霧霾在很大程度上歸結(jié)于傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)。北京在舉辦奧運(yùn)會的前幾個月中，限制了生產(chǎn)活動的進(jìn)行，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時北京的霧霾天氣幾乎沒有出現(xiàn)。就此可見，工業(yè)生產(chǎn)對于環(huán)境的影響是多么的巨大。綠色制造業(yè)主要是通過改變能源結(jié)構(gòu)和燃燒方式來促進(jìn)生產(chǎn)活動的合理有序性。例如，在使用煤之前對其進(jìn)行處理，以脫硫方式為主，進(jìn)行整體規(guī)劃。盡量在使用能源的時候不將煤考慮進(jìn)去，多采用天然氣、太陽能等燃料作為成本利用物質(zhì)。第二，對于居民用戶來說，采用集中供暖的方式來節(jié)約能源。第三，對于材料的選用而言，盡量采用冷制和熱制就能夠完成的原料。例如：環(huán)氧樹脂材料、低滲透鋼質(zhì)、馬氏鋼體等。低滲透鋼質(zhì)的好處在于將物體放到煉爐中進(jìn)行自動加熱，產(chǎn)品就會進(jìn)行自動感應(yīng)。又因?yàn)樗臐B透性強(qiáng)，所以能耗相對較低，對環(huán)境的保護(hù)也比較健全。

3 基于綠色制造業(yè)的裝備技術(shù)探討

綠色環(huán)保機(jī)床的研究實(shí)例能夠體現(xiàn)資源節(jié)約的作用，是生態(tài)環(huán)保的重要形式。在機(jī)械制造中，綠色環(huán)保機(jī)床的應(yīng)用也是必不可少的。本文以瑞士米克朗公司設(shè)計的環(huán)保機(jī)床為例，探究其應(yīng)用方式。它從“綠色的理念出發(fā)”，對各設(shè)施進(jìn)行了許多方面的改進(jìn)。例如：機(jī)床直線導(dǎo)軌采用的是集中式的潤滑系統(tǒng)，對主要部位進(jìn)行冷制。冷制采用的無氟附件配置系統(tǒng)，對電氣柜與主軸進(jìn)行改造。它的切割方式主要采用干切，保證工具中不帶有碎渣。同時使用靜電過濾器將機(jī)床中的灰塵去除掉，保證不再空氣中釋放任何污染。在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行清理措施，將電磁輻射控制在機(jī)床之外。在主軸驅(qū)動裝置的設(shè)計中也有著很大的新意，使用智能待機(jī)模式的儀器對電力進(jìn)行整體規(guī)劃。當(dāng)機(jī)床不運(yùn)作的時候，是不需要消耗任何電能的。

4 結(jié) 論

綜上所述，傳統(tǒng)的制造工業(yè)中存在著很大的弊端。資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，對環(huán)境的污染也很高。而綠色制造業(yè)生產(chǎn)形式是適合當(dāng)前社會發(fā)展的重要途徑，能夠滿足人們的主要需求，是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。綠色制造將各生產(chǎn)環(huán)節(jié)考慮進(jìn)去，不僅做到了節(jié)約資源的效果，也保護(hù)了環(huán)境，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益得到提升，進(jìn)一步促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)制造理念。

[1] 吳正亞. 淺析綠色理念背景下的機(jī)械制造工藝[J]. 機(jī)電信息, 2014(27): 89-91.

[2] 郭偉. 論綠色制造理念下的機(jī)械制造工藝[J]. 科技與企業(yè), 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，工程師，研究方向：機(jī)電和檢測，手機(jī)：18682401600，E-mail：415686668@qq.com.

TH16

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