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绿色制造技术在机械制造中的应用与思考

日期:2017-03-05 22:11:39    浏览:

绿色制造技术在机械制造中的应用与思考

绿色制造技术是基于传统制造工艺,以绿色理念为指导,充分运用现代先进的材料科学和控制科学实现对资源的合理、有效地利用,从而在为企业降低制造成本的同时,不会对环境造成严重的影响。同时,通过采用绿色制造技术生产出的机械产品更符合实际需求。通过在机械制造中应用绿色制造技术,有助于促进我国制造业核心竞争力的提升,推动我国机械制造行业的发展。

1 绿色制造技术的理论基础

1.1 绿色制造技术的内容

绿色制造技术的内容主要包括绿色设计、绿色选材、绿色工艺以及绿色处理四个方面。具体如下:

1.1.1 绿色设计。

设计环节是产品整个制造流程的首要环节。绿色设计,即在按照产品原设计要求,融入绿色理念合理地对机械制造的工作原理,结构设计以及工艺的能量传递,零件的形状以及尺寸等进行设计, 然后通过计算分析将设计转化为实际的加工过程。因此,在机械制造中要实现绿色设计,必须将环保作为重要的指导原则,并将环境污染问题纳入到机械产品制造和加工的整个过程进行考虑。

1.1.2 绿色选材。

材料的选择直接影响机械制造产品可能产生的污染物质的排放量的多少。在机械制造中,绿色选材主要是针对原材料和能源来讲,具体在选材时,主要从如下三个方面考虑:

(1)尽量选择比较丰富且成本相对较低的材料;

(2)尽可能选择可利用的材料和能源;

(3)避免使用有毒害的物质。

1.1.3 绿色工艺。

绿色工艺,即通过运用一定的设备及技术,在机械生产过程中,按照一定的秩序进行生产,满足节省能源、操纵能源、降低污染的需求,从而最终获得达标产品的过程。一般常见的绿色工艺包括干切削措施、低温切削措施、高精准度的冷碾措施、金属粉末的注射成型工艺、采用可编程的控制器技术、数显技术、数据技术来改造旧机床净化废液等。

1.1.4 绿色处理。

绿色处理,即对机械制造过程中产生的废气、废液等废弃物运用一定的设备进行处理或回收利用,从而实现污染物质向无污染物质的转化。

1.2 绿色制造工艺的技术基本类型

1.2.1 降低能耗工艺技术。

降低能耗工艺技术是 机械制造过程所采用的绿色制造工艺技术之一。它主要是通过减磨和采取低能耗的施工手段等技术手段,来实现能量损耗降低和加工水平提升的目的。机械制造的过程需要消耗大量的能量,而通过原材料或能源所产生的能力,只有一部分被转化为有用能量,另一部分则被直接消耗或浪费掉能量。例如,在摩擦过程中,会损失一定的能量,这些能量很可能会对机械制造工艺造成一定的影响,降低加工工艺的可靠性。

1.2.2节约型工艺技术。

节约强调的是对原料及能源的节约。其主要是通过适度简化生产工艺来实现的。一方面,从设计角度,在设计产品时,通过精密的计算合理确定零件的重量和数量,从而提升对原材料的利用率。在工艺上能通过采用新的刀具,增强刀具的使用寿命以及降低刀具使用的能耗。采用干式加工技术,实现资源的节约使用,降低对环境的污染;通过运用先进的制造技术实现对毛坯的预先优化处理,尽可能减少制造过程对原材料的消耗。

1.2.3 环境保护型工艺技术。

环境保护型工艺技术是利用工艺技术,减少或消除制备过程中产生的对环境有污染的物质。该工艺技术是保护生态环境最直接、最有效的方法。在加工过程中将所需的要素输入系统时,系统默认将和产品生产无关的物料进行输出。通过该技术可以实现对机械生产末端无关物料的处理,从而减少废液、废气对环境造成的污染。

1.3 绿色机械制造工艺技术的重要意义

随着资源节约型社会的提出以及全国各地节能环保、循环经济工作的大力开展,绿色理念、低碳理念已经深入人心,这为我国建设资源节约型社会、友好社会创造了良好的发展环境。作为国民经济的重要支柱产业,制造业也顺应这一趋势,积极推进工艺技术的研发和创新。在传统制造业中,由于长期未考虑环境和资源浪费的问题,使得生产过程产生了许多废气、废水,不仅资源没有得到充分的利用,更对环境造成了严重的污染。随着绿色机械制造工艺的提出和应用,传统的加工模式正逐渐向清洁生产以及废弃物循环利用的发展模式转变。如今,社会需要的产品是高质量、低能耗的产品。

因此,只有运用绿色机械制造工艺技术,充分考虑资源的利用和环境保护等相关因素,才能使资源得到优化配置和合理利用,实现环境效益与经济效益的双丰收。

2 绿色制造技术在机械制造过程中的应用

2.1 在产品设计中采用绿色设计结构

机械产品的绿色设计结构是在设计机械产品的时候就充分考虑机械对环境的影响以及对社会的作用,然后对机械产品的质量、寿命进行控制,设计出质量优等、使用寿命长、环境影响小的机械结构。最好的设计是机械能够循环使用,且生产产品时能够尽可能地减少产品的生产时间。

2.2 选用低毒、无污染绿色原材料

绿色机械的首要条件是其制造机械的材料必须是绿色的。如今,材料科学经过几十年的飞速发展,现在已经到了一个新的高度。很多以前使用的严重污染环境的材料,现在大多都有了环境污染小甚至无污染的材料替代,这就为绿色机械提供了新的发展基础。企业在发展过程中,不能一味地注重经济效益,而不注重环境的保护。应该在生产过程中使用低毒无污染的材料,走可持续发展的道路。

2.3 采用绿色机械制造技术和工艺

在使用绿色材料制造机械的同时,我们应该改进原有的生产工艺,将过去高耗能、高污染的工艺进行改良和替换,提高生产效率,降低生产成本。对于那些已经有新的工艺替代的产品,应该坚决采用新工艺,淘汰旧的低效率、高污染的工艺。这样在产品制造过程中最大限度地减少环境污染,降低能耗和原材料损耗。现在广泛使用的大量的绿色制造的新工艺,从其实现绿色的途径不同可以分为如下三类:

(1)降低能耗型绿色工艺。在机械制造过程中通过降级能源的消耗实现绿色制造的工艺;

(2)降低原材料消耗的工艺。将生产工艺进行改良,缩短工艺流程,改用新型的原材料等方式来降低原料消耗;

(3)降低污染的工艺。生产过程中产生的废弃物进行回收再利用,减少对环境的污染。

2.4 采用绿色的机械产品包装技术

最终产品的包装应该摒弃华而不实的包装,采用能够回收再利用的包装或者对环境污染的绿色包装技术。除了包装采用绿色包装外,还应该考虑包装的生产成本,将包装的成本降至最低。现今使用较多的包装材料有木板、纸箱、泡沫塑料、气泡垫等。这些包装材料都属于不可再生资源,且有些材料降解缓慢,会对环境产生很大的污染。因此,应该开发出一种无污染的能循环使用的包装材料。

2.5 采用绿色的机械产品回收技术

绿色结构设计中,设计环节就考虑废弃的产品的回收利用,避免报废的产品对环境造成的污染。这就要求采用绿色技术对报废的产品进行最大程度的回收利用。这样不但减少了污染,还能节约原料,进而节约了生产成本,产生非常良好的社会效益和经济效益。在这其中,企业应该重视回收那些有毒有害的零部件,使之再利用,做到无污染处理。

3 推进绿色制造技术路径的思考

由于发达国家不断加大对环境的保护力度,使得众多的高污染企业转入发展中国家。这些发展中国家为了得到一些经济效益,提高本地就业率,不得不接受这些高污染的企业进入。这就导致一些地方成了高污染企业的天堂。我国由于机械制造也仍处在发展阶段,因此在大量外资企业进入的同时夹杂着为数不少的高污染企业。我国应该抛弃这种先污染后治理的发展方式,拒绝高污染外资企业对我国的污染转嫁,应该采用绿色制造的理念进行可持续发展。

3.1 加强绿色制造技术研发进行技术创新

要将绿色制造的理念落实到机械制造的生产过程中,必须不断发展新的技术,即实现技术创新。要在综合考量社会发展需求、当前经济状况、现今行业生态状况等因素后,结合影响绿色机械制造工艺的机械产品性能、寿命、环保等几个重要因素,进行技术创新。具体要求要做到如下五个方面:

(1)废弃物回收利用的技术创新。将废弃物无公害化处理,最好是回收再利用;

(2)干式生产技术的创新。在旧的生产工艺中,由于使用冷却液,产生了大量的废液排放。新的工艺不适用冷却液,且简化了生产工艺,从而降低了生产成本;

(3)虚拟制造技术的创新。在实际生产中,大批量生产前生产一些工艺样品,以发现其中的缺陷。若用虚拟制造技术,不用实际进行生产,这样降低了原料损耗,降低了生产成本;

(4)工艺模拟技术的创新。通过该技术能够调节工艺参数,优化工艺条件,提高产品质量;

(5)净成形技术的创新。这种技术能够降低毛坯制造时的能耗和原材料损耗,降低产品的生产周期,从而降低了成本。

3.2 建立绿色生产监督体系,完善绿色监督机制

良好的机械绿色生产,离不开强有力的监督。这些监督包括企业内部自我监督、企业之间互相监督、政府职能部门监督、公众监督等。通过这些监督方式对企生产前、生产中、生产后进行监督。在对绿色生产进行监督时,应该尽可能地让公众参与进来,实现全民广泛监督,这样能对由政府部门主导的法律强制性的监督起到很好的补充作用。

3.3 创新绿色制造技术激励机制,提升企业绿色制造的动力

我国政府部门应该加强对企业进行绿色机械生产技术的引导。在出台一些相关鼓励政策的同时,采用一些必要的激励手段,为企业实现绿色制造技术提供有利的政策环境。通过了解企业需求,通过一定的政策使其有利可图,提升企业绿色制造的动力。

3.4 通过产学研联合机制,解决实际生产问题

绿色机械制造技术的实现需要很多门学科的知识,需要各种不同学科的专家来共同实现。要结合实际生产情况,通过产学研联合机制,解决实际生产问题。使得绿色机械制造技术具有很强的目的性和实用性。同时要联合环保部门、科研院校等对企业的绿色生产技术的实现提供技术性的服务,让初期低效益的绿色技术能够很好地推动下去,进而慢慢形成规模效益,从而降低成本。

作者:杨云鹏 编辑:

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