1、浅谈绿色制造技术与工艺丁立红（江苏理工学院机械工程学院 江苏常州 2012）摘要：基于绿色制造技术在当今机械制造行业的重要地位，本文主要介绍了绿色制造的内涵、目的、意义；绿色制造技术的主要实现技术；绿色制造的工艺过程；绿色制造的现状与发展前景等。关键词：绿色制造技术；实现技术；工艺过程；发展前景1、引言机械工业作为国家制造业发展的基础，随着改革开放与市场经济的不断深化发展，不少新型、高效的制造工艺和设备逐渐占领市场，带来了新的生机，但生产过程中大量的消耗和污染造成了严重的环境问题，生态环境正面临着巨大的危机，机械加工的副作用日益凸显。为了节省资源、减少浪费，缓解工业给自然环境带来的压力和不良影
2、响，绿色制造工艺技术就成为未来机械工业的发展趋势。制造业是产业革命的先锋代表，机械制造又在制造业中占有主导地位，绿色制造工艺尤为重要。2、 绿色制造2. 1 内涵绿色制造（Green Manufacturing，GM）是指通过使用高效、清洁的制造方法提高资源的转换效率与材料有效重用率、减少所产生的污染物类型及数量1。绿色制造又被称作环境意识制造（Environmentally Conscious Manufacturing，ECM）、面向环境的制造（Manufacturing for Environment，MFE）等5。绿色制造是一种充分考虑环境、资源问题的现代制造模式，其目标是使产品从设计
3、、制造、包装、运输、使用、报废到废弃处置的整个产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造几乎应用于整个工业领域，如机械、化工、电子、军工、食品领域等。绿色制造的内涵具有广义性，是“大制造”的概念。绿色制造体现了现代制造学科的“大制造、大过程、学科交叉”的特点，而传统意义上的机械制造，主要体现为机械加工过程或机械工艺工程，可称为“小制造”。 82.2 目的我国机械制造业的发展水平与发达国家相比还有很大的差距，由于制造业高消耗、高污染、效率低问题在改革开放发展的20多年中一直没有明显改善，再持续下去，不仅影响发展，而且环境污染形势也将会越来越
4、严峻。针对以上问题，中国的制造业必须转变增长方式，采用绿色制造工艺，减少消耗，实现可持续发展。由于长期的管理不善，一些废旧的、淘汰的制造设备没有得到合理的回收和利用，虽然不少陈旧的设备已经报废，但还闲置在车间内，并和一些先进的数控机床放置在一起。由此，改造和利用这些旧设备就成为绿色工艺开展的第一问题。由于机械制造行业中很多人并未接受过专业的环境意识教育，这方面的知识比较薄弱，污染问题还是比较严重。要解决这些问题，首先要清醒地认识到采用现代制造模式、使用绿色制造技术的重要性。而今，环保问题已是各国关注的重点，并迫切希望得到解决。随着WTO环境规则在全世界的实施，各发达国家也相继制定了环境规范。例
5、如，美国就制定了21种法规，构建了一个较为完善的环境保护法规系统。WTO成员每年向WTO通报的环境技术法规约600件。正因这样，各国之间的贸易被环保问题构成的壁垒所阻挡，这道绿色的壁垒让那些高污染、不符合环保标准的产品被、禁止人口，或被以重税制裁。国际上已经展开了行动，中国作为制造业大国，如果各制造企业再不重视环境问题，改良生产技术，实行绿色生产，必将被社会所淘汰。因此，我国要积极发展绿色制造技术，使用绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库，在提高产品生产率的同时，保证产品绿色环保，并加强法律规范，让绿色技术能真正发挥作用。12.3 意义制造业是创造人类财富的支柱产业，对一个国家经济发展起着至关重
6、要的作用。据统计，制造业创造了工业化国家（6080）%的财富。然而，制造业是当前环境污染的主要根源。在其将资源转变为产品的制造过程，以及产品使用和报废处理的过程中，大量资源被消耗掉，人类生存环境受到严重污染。绿色制造是制造业环境污染源头控制的关键途径，可以从根本上解决环境污染问题。为实现人类社会的可持续发展，减轻环境压力，实施绿色制造势在必行。83、 绿色制造主要实现技术131 干切削技术材料切削是最常见的机械制造工艺，材料一般在有切削液的条件下湿切削。实际上，清理切削液的费用已经高于刀具的费用，同时，切削液还有污染环境的危险。而干切削是在不使用切削液的情况下进行的，切削液传统的排屑、冷却、润
7、滑作用已经被先进的刀具设计、设备所取代。例如，现代刀具材料能抵抗高温，可减少切屑液的使用；真空或喷气系统可以改善排屑条件；先进的刀具能改善密闭空间的排屑问题。32 机床技术机床设备要适应高温切削条件，同时具有吸尘、排屑等功能。机床的工作台或主轴要尽量呈倾斜式或立式布局，这样能有利于排屑，可有效预防残屑留在机床上，导致机床热变形，影响产品加工质量。所以，有必要采用排屑系统，以及加强循环冷却系统的使用，使其能更好地带走残屑，促进机床系统冷却。高质量的干式切削是在切削工具高速运行情况下实现的，这样可减少传递到工件、刀具和机床上的热量，保证生产效率和质量。由此，将超高速切削与干切削相结合，会实现高效、
8、低消耗、低污染的生产。33 微机械技术微机械技术主要是负责微型机械加工。现阶段使用的工艺方法主要采用来自于半导体Ic加工工艺的硅微细加工、特种精密加工和微组装技术。微机械生产的质量轻、体积小、精度高，且稳定性和生产效率较高，同时还具备低消耗、低成本的特点，多功能与智能化也代表了它在现代制造业中的地位。34 快速原型制造技术P,PM是分层切片技术，通过计算机系统对CAD模型处理成薄截面层，再根据截面的各个二维数据，采用黏结、熔结、聚合作用或化学反应手段，利用固化液体和凝固材料，使其快速组成所需要形状的零部件或模型。RPM技术的发展突破了传统加工中金属成型和切削成型的工艺，即使没有工装夹具或模具，
9、也能快速制造出需要的模型零件，且是具有一定功能的三维零部件，这种技术被认为是制造业发展20多年来最伟大的生产技术之一。35 虚拟现实技术虚拟世界是21世纪信息化技术发展的产物，现代制造业的发展自然也离不开虚拟技术。虚拟现实技术是通过计算机系统形成一个逼真的，具有视、听、触多种感知功能的媒体空间。即人工虚拟环境，处在虚拟环境的技术人员可使用各种媒体传感交互设备在虚拟环境中进行实际操作，有身临其境的感觉。虚拟环境可以是模仿真实环境，也可以直接构造一个虚拟世界。虚拟现实技术能有效实现工业制造的阶段性分工，同时预测下一阶段的工作影响，让技术人员能提前了解到三维模型及其加工、装配的过程，这对提高产品生产
10、质量、工作效率有积极作用，以及能有效预防各种不良问题的出现，实现阶段性预测。另外，虚拟现实技术还可以应用于学校的机械制造人才培养之中，使在其培养过程中，减少因需要进行大量实际操作实训所消耗的能源和材料。36 节能环保型热处理技术热处理技术一直都是高消耗、高污染、工人劳动强度大的制造工艺，正是因为传统的热处理技术存在这些弊端，很有必要进行技术革新。如今，新技术、新设备不断涌现，热处理技术趋于向低消耗、高效率的环保型工艺模式发展。例如最新的激光热处理技术：首先，它能降低资源消耗，同时在节省成本的基础上制成高性能合金表面；其次，该技术生产效率高，无需特别的冷却工作，因为它冷却和加热都很迅速；最后，激
11、光热处理技术已实现数字化，它能有针对性地对工件局部表面进行热处理，硬化的程度和部位都能得到准确控制；再者，也是最关键的一点，这种技术基本无污染。同时，还应大力推广远红外加热技术，真空热处理技术等，它们都是优秀的节能、环保绿色制造技术。4、绿色制造技术工艺过程541 立柱组装线立柱组装线由以下部分组成：上料机构、清洗设备(活柱清洗、缸筒清洗)、活塞头及密封件装配、小件超声波清洗设备、活柱缸简装配(顶缸机)、导向环装配(压套机)、导向套装配(拧帽机)、缸筒流水线、活柱流水线、整体试压机、试验台、液压系统、控制系统等组成。该生产线解决了生产轻型液压支架大规格立柱装配质量不稳定问题，自动化程度高，选用
12、PLC控制，大降低了工人装配劳动强度大问题。42 豪克能金属表面加工技术目前，使用高精度外圆磨床对液压缸的杆类外表面加工，存在加工耗时长安全性低、活件周转困难等缺陷，不符合液压缸规模化生产的要求在液压缸活塞杆、活柱类外圆精加工方面的应用奠定了基础，采用豪克能金属表面加工技术，实现以车代磨，生产效率将得到很大程度的提高豪克能金属表面加工技术的原理及特点。豪克能金属表面加工技术的工作原理是利用金属在常温状态下冷塑性的特点，运用毫克能对金属零件表面进行无研磨剂的研磨、强化和微小形变处理，使金属零件表面达到更理想的表面粗糙度要求， 同时在零件表面显微硬度的提高零件表面产生压应力，增强零件的显微硬度、耐
13、磨性、耐腐蚀性及疲劳强度和疲劳寿命。豪克能是一种特殊的能量，属于机械能。1豪克能的特点是能量聚焦性好、密度大，其能量密度是一般超声波的40倍以上。2豪克能的另一特点是其工作频带宽、可靠性好。适合不同生产工艺的要求。液压缸使用过程中一般受到高压作用。通常工艺为管料调质后进行粗车、推镗、精车等机械加工，特别是推镗过程会产生较大的加工应力。在加工后缸简产生明显的变形，不能满足设计公差的要求，严重时会造成废品。传统的时效处理方法有自然时效法和热时效法、自然时效法处理周期长，效果差，热时效法主要采用台车炉或井式炉，不仅成本高，还可能改变材料的微观结构与性能与上述两种方法相比较，振动时效具有明显的优点，它
14、能使构件的机械性能显著提高，且使用方便、耗能低、耗时短，具有很强的适应性1。振动时效。又称为“VSR”方法，又称振动消除应力法。是利用共振原理消除和均化金属结构件内部残余应力可取代传统的自然时效和热时效的一种新工艺方法，若这种交变应力使工件内部的某些点产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，但在微观上会产生塑性变形。而且这种变形一般发生在残余应力最大的点上，因此这种受约束的变形得以释放，从而降低和均化工件内的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定使用振动时效。 能将机械加工后的残余应力平均下降到64以下，完全可以取代回火工艺的热处理工艺。43 再制造技术再制造就是产品高技术维修的产业化。再制造的重
15、要特征是再制造产品的质量和性能要达到或超过新品，成本仅是新品的50左右，节能60，节材70 以上，对保护环境贡献显著。再制造就是把到达使用寿命的煤机通过修复和技术改造使其达到原型产品性能的过程煤机装备的失效报废主要是因磨损而导致。对于承受大载荷、冲击严重的表面的再制造修复应该采用涂层结合强度高(冶金结合)的喷焊和激光(重熔)再制造技术，比如油缸活塞杆和活柱的防腐层，传统的作法一般都是采用镀铜锡合金+硬铬的电镀工艺，对环境污染比较大，废水处理成本也较高 。44 激光熔覆技术激光熔覆技术是通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基材表面形成与其为冶金结
16、合的添料熔覆层。激光熔覆技术适于在零件缺损处堆积修补，修复量可以比激光表面合金化技术大得多 。这种技术方法的优点是：在满足实用要求的条件下，可以采用成本较低的材料进行激光熔覆堆积成形，修补缺损外形；在有高使用要求的表面，采用高性能材料进行表面改性处理，是一种低成本获得高性能再制造零件的方法。总之，绿色加工业已是世界工业发展的潮流，它必将随着人类可持续发展战略的提出和经济全球化的趋势，显示出它的优势。目前，我国企业中绿色制造工艺技术的应用尚处于起步阶段，只有通过对生产制造全过程及工艺技术的全面“绿色化”，提高“绿色度”，不断优化和改进现有工艺，开发替代工艺和新型工艺，以及在市场和环境双重作用下的
17、绿色产品开发，给社会和企业带来双赢的效益，这将必然会推动企业绿色制造工艺技术创新的良性循环。54.5 其它工艺技术应用现代机械制造行业的新技术、新工艺不断涌现。例如超声波清洗技术，用水剂清洗液代替传统的汽油、煤油，其清洗效果较好，还能预防环境污染，如今已广泛应用于喷油嘴、喷丝板、微型轴承、仪表齿轮、集成电路、微电子器件的清洁，其清洗的洁净度高，这种水剂清洗液还能循环使用。还有一种无污染的电镀液，它的出现能改善传统电镀的严重污染问题。电刷镀工艺的推广与应用，让零件的修理质量得到提高，既节省成本，又降低资源消耗。5、绿色制造现状与发展前景参考文献1 黎刚. 机械制造业中的绿色制造技术应用模式J.应
18、用技术.2012.2 刘飞，曹华军，张华.绿色制造的理论与技术M.北京: 科学出版社，2005.3 程乔乔. 绿色制造技术发展问题探讨J. 科技论坛.2012,22.4 张丽. 绿色制造技术在机械制造过程中的应用J. 职业教育.2012,17.5 刘国凯,朱伟红. 绿色制造技术 在机械制造领域的应用J.大观周刊.2012,37.6 孙嫔论机械制造业中绿色制造技术应用模式J民营科技,20117 李林. 探讨机械制造过程中绿色制造技术的应用J华章，2012,24.8 袁珊珊，钟佩思，刘 梅，张丹丹. 机电产品的绿色制造技术研J机械设计与制造,2012,4.9 徐滨士.再制造工程基础及其应用 M .哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社， 2005.10
