绿色制造之意义

浅谈现代机械制造业的绿色制造

1新世纪的机械加工的绿色制造理念

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中对环境的负面影响为零或者极小，资源消耗尽可能小，并使企业经济效益和社会效益协调优化。机械加业，实现绿色制造是本世纪重要的课题之一，这不仅是要求我们生产出的产品符合环保要求，而且应尽可能在制造加工过程中达到绿色制造的要求。其实，只要在我们的思想中具有了绿色制造的意识并把它用于我们的工作中，绿色制造就可以逐步实现并越来越完善。从产品设计开始就要考虑到产品的环保性能，并尽可能做到标准化、规范化、系列化，这样，通过零部件的组合可以节约设计时间，也便于成熟工艺的推广和使用，还可以减少工装、夹具的数量，也方便加工和管理，使有限的资源得到优化配置。产品的标准化、规范化、系列化只是绿色制造过程中基础的一步，实现绿色制造更主要的是要采用绿色制造工艺，绿色工艺是绿色制造的重要手段。它要求在提高生产效率的同时必须兼顾减少或消除危险废弃物及其他有毒、有污染的化学品的用量，改善劳动条件，减少对操作者的健康威胁，并能生产出安全的与环境兼容的产品。显然，工艺文件的通用化越高，资源的浪费就越少；加工技术越先进，生产的效率就越高。同时，每道工艺、工序的实施，都应考虑减少对环境的影响，所以，在制造过程中尽可能多地采用新工艺、新技术，这是进行绿色制造的关键。

2机械制造业存在的问题

新世纪，当微电子技术、大规模集成电子技术和机械工业相结合，从而使古老的机械工业蓬勃发展的同时，却产生了对能源和原材料的巨大消耗和浪费及对生态环境的日益破坏，使得全世界的技术人员和环保人士都在全力解决此类问题，我国对该领域已经开始重视起来。目前，机械制造业存在以下几个问题：

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，裁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。

近几年开始开发的绿色制造，正是针对以上这些现象，提出综合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。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。目前已经颁布的ISO9000系列国际质量标准和ISO14000国际环保标准更为绿色制造提供了广阔的应用空间，—场“绿色革命”已经来到。

3机械制造的绿色设计

3.1绿色设计过程

绿色设计又称为面向环境的设计(DFE)，它要求在产品的整个周期内把产品的基本属性(功能、质量、寿命、成本等)和环境属性(可拆性、可回收性等)紧密结合。选择与环境友好的材料、机械结构、和制造工艺，在适用过程中能耗最低，不产生或少产生毒副作用。绿色设计的目的是克服传统设计的不足，使所设计的产品满足绿色产品的要求。它包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理处置的各个阶段，及涉及产品整个生命周期，是从摇篮到再现的整个过程。绿色设计的关键技术包括以下几个方面：绿色设计材料的选择；产品的可回收性设计；产品的可拆卸性设计；绿色产品成本分析：绿色产品的长寿命设计等。

3.2绿色生产加工

绿色生产加工过程又称清洁化生产过程，是指在生产过程中采用各种高新技术，使其消耗的各种资源尽可能少，生产过程对环境的污染尽可能少。然后通过优化或改进现有工艺、开发传统工艺的替代工艺技术以及开发新型无污染的工艺技术等途径进行绿色工艺开发。3.2.1优化/改进现有工艺

1)减少生产过程的能量消耗。仅从机械加工的能量利用率来看，普通机床直接用于切削的能量只占总耗能量的30％左右，这意味着70％的能量损耗。所以应尽量减少生产过程中的“无效”能量损耗，如减少摩擦副的摩擦系数，提高传动系统的传动效率，尽量使设备处于满负荷运转，采用生产设计的节能设计，保持环境设备的高效运行。

2)节省原材料的消耗。产品使用的原材料越多，则生产过程中消耗的能量也越大，产品在运转过程中消耗的能量也越多。因此，有条件的地区可组织专业化制造，提高制造精度：同时，采用先进的制造技术，如高速切削，随着高速切削速度的提高，则切削力下降，工件变形小，以保证加工质量，同时工件加工余量亦可适当减少。

3)合理选择切削液或减少切削液的用量。切削液是切削和磨削过程中造成环境污染和人体伤害的主要源头。因此在保证加工质量和效率的前提下，选用环境性好的切削液或减少切削液的种类等对改善加工过程中的环境性有着重要意义。

4)选用新型刀具材料。减少刀具，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗是刚氏材料肖耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材科，发展涂层

刀具。

3．2．2开发替代工艺技术

企业工艺设备和工艺路线的落后是造成我国企业制造污染大的主要原因。因此，用污染小、技术成熟的现代工艺取代污染大、技术落后的传统工艺是改善当前我国制造工艺环境友好性的重要途径。

3．2．3开发新型工艺技术

为了解决传统的金属加工缺点，少无切削加工、干切削加工、节水制造技术等绿色加工工艺被相继开发利用，这些精密加工技术具有成形精度高、节省能源和污染少的特点。

目前，绿色消费成了一种全球性的、崭新的、现代消费浪潮。这种巨大市场需求不仅给制造业提供了巨大的商机，而且给制造业提出了创新的方向和目标。这种创新要求尽快发展绿色制造，确保产品的制造过程能够满足绿色认证的要求：尽快发展绿色集成制造，从系统的角度和集成的角度来考虑和研究绿色制造中的有关问题，满足产品的组合要求，互换要求，集成要求，匹配要求。解决生态与环境问题必须依靠全社会和各行各业的广泛参与和投入，“绿色制造”是近年来先进工业国家进行的卓有成效的实践。绿色制造已成为制造业未来的重要发展方向。