绿色制造技术概述

绿色制造技术概述

第一节绿色制造的基本概念

一、绿色制造的定义

20世纪高速发展的工业经济给人类带来了高度发达的物质文明，同时也带来了一系列严重的环境污染问题，并制约了人类社会的持续发展。制造业是最大的污染源之一，据统计，造成环境污染的排放物70%以上来自制造业。传统的制造业一般采用“末端治理”的方法无法从根本上解决制造业及其产品产生的环境污染，而且投资大、运行成本高、消耗资源很能源。国内外经验证明，要消除或减少工业生产环境污染的根本出路在于实施绿色制造战略。从20世纪90年代以来，绿色制造技术在绿色浪潮和可持续发展思想的推动下，迅速发展并在发达国家得到了广泛的应用。

绿色制造（Green Manufacturing），又称为环境意识制造或面向环境的制造，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周期内，对环境的影响（负面影响）为零或者极小，资源消耗尽可能小，并使企业的经济效益和社会效益协调优化。这里的环境包含了自然生态环境、社会系统和人类健康等因素。

二、绿色制造的内涵和特征

绿色制造具有非常深刻的内涵，其要点主要有：

1）绿色制造涉及制造技术、环境影响和资源利用等多个学科领域的理论、技术和方法。具有多学科交叉、技术集成的特点，是广义的现代制造模式。

2）绿色制造考虑两个过程：产品的生命周期过程和物流转化过程，即从原材料到最终产品的过程。通过绿色制造要实现两个目标：减少污染物排放，保护环境；实现资源优化。

3）绿色制造技术综合考虑了产品在整个生命周期过程中对环境造成的影响和损害，内容十分广泛，包括绿色设计、清洁生产、绿色再制造等现代设计和制造技术。

4）资源、环境、人口是实现可持续发展要面临的三大主要问题，绿色制造是一种充分考虑资源、环境的现代制造模式。绿色制造技术是制造业可持续发展的重要生产方式，也是实现社会可持续发展目标的基础和保障。

绿色制造是一种以保护环境和资源优化为目标的现代制造模式，它与传统的制造模式具有本质的不同，主要表现为以下几方面：

1）绿色制造是面对整个产品生命周期过程的广义制造，要求在原材料供应、产品制造、运输、销售、使用、回收的过程中，实现减少环境污染、资源优化的目标。

2）绿色制造是以提高企业经济效益、社会效益和生产效益为目标，强调以人为主体，集成各种先进技术和现代管理技术，实现企业经济效益、社会效益和生态效益的协调与优化。

3）绿色制造致力于包括制造资源、制造模式、制造工艺、制造组织等方面的创新。鼓励采用新的技术方法、使用新的材料资源用于制造工程。

4）绿色制造模式具有社会性。相对于传统制造模式，绿色制造需要企业投入更多的人、财、物来减少废物排放，保护生态环境。

三、绿色制造的结构体系

在机械制造业中，从设计、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、包装、使用和维护、报废回收等全周期的各个环节都有资源消耗和不同程度的污染。机械制造

业的绿色制造内容主要包括：绿色设计、绿色材料、绿色工艺、绿色处理等。在绿色制造实施过程中，绿色设计是关键，因为在产品的全部生命周期中，虽然设计费用仅占产品全部成本的5%左右，却决定了80%～90%的产品生命周期的全部消耗。

3.1 绿色设计

绿色设计又称为生态设计、环境设计、生命周期设计或环境意识设计，它是融产品的质量、功能、寿命和环境于一体的系统设计方法，也就是说在设计之初就应在产品生命周期的各个环节都考虑产品的环境属性，并将其作为一个重要的指导原则。要实现此目的，我们提出了并行绿色设计新模式，这是一个系统的设计方法，具有绿色性、集成性和并行性，它首先是在绿色设计的原则指导下，在一开始就考虑产品周期全过程的所有因素，包括产品质量、。在设计过程中使材料选择、结构设计、工艺设计、包装运输设计、使用维

护设计、拆卸回收设计、报废处置设计等多个设计阶段同时进行、相互协调，各阶段和整体设计方案、分析评价结果及时进行信息交流和反馈。从而在其设计研发过程中及时改进，使产品设计达到最优化。从绿色设计的工作流程看，牵涉到企业及其上下游供应链的多个部分，涉及对象包括产品设计者、生产制造者、企业决策者、环境分析专家、零部件供应商等，考虑的因素从原材料一直到废弃物的处理。作为这样一种先进的设计模式，涉及到一系列的关键技术有待于今后的进一步深入研究。

3.2 选用绿色原材料

绿色制造所选择的材料既要有良好地适用性能，又要满足制造工艺特性以及与环境有较好地协调性，选择绿色材料是实现绿色制造的前提和关键因素之一。

绿色制造要求选择材料应考虑以下几个原则:

①优先选用可再生材料，尽量选用回收材料，提高资源利用率，实现可持续发展；

②选用原料丰富，低成本，少污染的材料代替价格昂贵，污染大的材料；③尽量选择环境兼容性好的材料，避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。这样有利于提高产品的回收率，节约资源，减少产品毁弃物，保护生态环境。

3.3 绿色工艺

绿色工艺是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染。绿色工艺与洁清生产密不可分。绿色工艺主要还应从技术入手，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案。如现在的精确成形、干式切削、准干式切削、生产废物再利用、快速原型制造等都是绿色工艺的新技术。

3.3.1. 干式切削技术

干式切削加工方法有很多种,如干车削、干铣削、干钻削、干式螺纹加工、干式齿轮加工等。其中干车削是研究和应用最多的一种方法,在加工丝杠时,先是在软的工件上加工出螺纹,再把有螺纹的工件淬硬,然后逐件精磨。

3.3.2. 准干式切割技术

准干式切削技术是将干、湿加工的优点结合,即在切削加工中,向加工部位喷射混有少量润滑油的气体,只要使用恰当,刀具、零件和切屑保持干燥状态,避免切削液的污染与处理问题,并改善了作业环境。既能够达到加工要求,又能够使切削液的费用降到最低,达到与干切削相同要求的一种切割方式。

3.3.3. 成形工艺技术

成形工艺技术主要包括精密下料、精密铸造、精密锻造、精密轧制、冷挤压、粉末冶金等。为提高生产效率和材料利用率,可采用精密剪切下料工艺。复杂形状