机械制造技术绿色新发展要点

景德镇陶瓷学院2009——20010学年度第二学期《机械制造技术基础》论文题目：我眼中的“绿色制造”

院系：机械电子工程学院

专业：07材成一班

姓名：岳晓妮

学号：200710340132

完成时间：20010年6月18日

我眼中的“绿色制造”

保护地球环境是21世纪最优先考虑的课题。近年来，工业生产领域相应地提出了绿色制造和清洁生产的概念。机械产品的制造过程是直接消耗资源和产生废弃物的主要环节，因此零件的绿色加工工艺愈来愈受到重视。机械制造业为社会产生了大量的机器，促进了社会工业的发展，但是也产生了大量的污染，加剧了全球环境的恶化，资源日趋枯竭。生态环境受到严重破坏，危及到人类的生存和发展。长期延用这种粗放式的机械制造模式，将影响整个机械行业和社会的可持续发展。因此，探索出节能、降耗、少污染的绿色机械制造模式是当前急需解决的问题之一。

一．我国的机械制造现状

美国、日本、德国等发达国家在绿色制造的推广与发展方面已取得了不少成果。而我国的机械制造工业起步晚，发展也较缓慢，曾也因历史原因偏离了正确方向，因此，在21世纪之前我国的制造业技术是比较粗糙和落后的。进入21世纪以来，随着我国加入WTO，全球制造技术交流日益频繁，我国也在人才与技术创新方面加大投入，近十年以来，我国在制造业领域取得了蓬勃发展，相继也出现了很多国内外有影响的企业。但纵观全国，目前机械制造工业仍然存在以下问题：

（1）废旧或闲置设备回收和再利用率较低：这在旧机床处理方面问题尤为突出，我们的许多工厂常见的场景就是厂房内满身锈迹的废旧设备，大批五、六十年代的旧机床和数控机床、加工中心、FMS、CIMS甚至网络加工等先进制造系统并存，如何改造和利用好这些旧设备是摆在我们面前的大课题。

（2）能源和原材料的浪费现象十分严重：这在某些国营大厂表现更为明显：满地的切屑、小零件和无从下脚的遍地油污也许能说明我国在由原料到产品所消耗的能源和原材料为什么比美国和日本等先进国家高出数十倍之多。

（3）环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较淡薄尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重。

（4）产品的回收利用率很低：长期以来我们沿袭的生产模式是生产→流通→消费→废弃的开式循环，现在我们提倡的是闭式循环的生产模式，就是在原来的生产模式中增加一个"回收"环节。厂家在产品的设计和制造过程中就应该充分地考虑回收的问题，我国清华大学的家电产品和上海交通大学汽车的全生命周期绿色设计现在已取得了不少成果。

二、绿色制造工艺的应用

传统制造和绿色制造的最大区别就是传统制造只是根据市场信息设计生产和销售产品，而其余就考虑得较少。绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材

料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。查阅相关资料与当前的发展形势，其应用有以下方面：

（1）成形制造技术正向净成形方向发展

成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等，目前它正从接近零件形状向直接制成工件，即精密成形或净成形方向发展。这些工件有些可以直接或者稍加处理即可用于组成产品，这样就可以大大减少原材料和能源的消耗。

（2）干式加工开始得到应用

目前干式加工的主要应用领域是机械加工行业，如干切削加工、干磨削加工等等。干式加工顾名思义就是加工过程中不采用任何冷却液的加工方式。干式加工简化了工艺、减少成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。目前干式加工虽然在国外已经得到局部应用，并也取得了一些成效，如美国、日本、德国等采用于车削、干磨削、干镗削等都取得了一定的成果，但在我国还刚开始研究，并且干式加工工艺本身还尚须全面论证，不过作为一种新型的加工工艺，已经得到了世界各国的广泛注意和研究。

但是，干式切削加工技术还存在一些不足之处：如在钢材尤其是高强度钢的干切削应用方面仍存在问题，主要表现为刀具磨损严重，对刀具的材料和结构要求较高，成本较大，加工能耗大，切削过程产生高温，由于在高温中的热塑性特点，铁屑难以控制，造成排屑困难。

（3）工艺模拟技术迅速发展

工艺模拟技术主要应用于热加工过程，过去通常必须做大量的实验才能初步控制和保证加工工件的质量，采用工艺模拟技术将数值模拟、物理模拟和专家系统相结合，确定最佳工艺参数、优化工艺方案，预测加工过程中可能产生的缺陷和防止措施，从而能有效控制和保证加工工件的质量。

（4）绿色切削加工工艺技术

切削液在机械加工中起到冷却、润滑、排屑和清洗的作用，但是在机械加工过程中使用的切削液用量过大，大量的切削液会污染环境。因此，要采用绿色切削加工艺技术，来解决切削液带来的问题。目前国内对绿色切削的研究主要包括卡式切削、低温切削、绿色湿式切削等几个方面。相信在不久的将来，绿色切削将是未来绿色制造业的重要组成部分。

（5）低温切削加工工艺

低温切削一般用于一些难度比较大的材料加工，比如钛合金、高锰钢、淬硬钢等。由于要配备相应的低温冷风装置，包括氮气流发生装置、使用低沸点工质作冷媒的间接冷却装置等，因此其成本会相对比较高，这也成为改技术需要解决的问题。其中的低温冷风切削技术得到广泛应用，近年来，低温冷风切削技术在国外研究趋于成熟，被许多机床企业接受采用。特别在日本的机床行业，应用较为广泛，国内的研究也比较顺利，在不久的将来，国产低温冷风发生装置的研制成功必将推动我国干式切削技术得到更广泛的应用和发展。

（6）高速复合机床加工工艺

21世纪的今天，机械加工只有追求高效率、高精度和绿色化，才能适应社会的发展。这就需要在高效生产的同时，提高零件的加工精度和表面质量，高速机床加下工艺技术可以实现这个要求，由于较高的切削速度、较高的进给速度及较短的换刀等辅助时间，高速机床加工工艺技术通过一次性加工就可以获得高质量的加工表