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【摘 要】：本文结合绿色制造的含义及其结构体系，介绍了绿色机械制造工艺的三种类型，即节约资源的工艺技术、节省能源的工艺技术、环保型工艺技术，进而分析了绿色制造工艺的开发策略。
【关键词】绿色制造；机械制造工艺；开发策略
中图分类号：S220.6
1.绿色制造概述
1.1概念
绿色制造.又被称为环境意识制造或面向环境的制造，是一个系统地考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。绿色制造的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，对环境的负面影响最小.资源效率最高.并使企业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。
1.2绿色制造的结构体系
绿色制造的核心内容是产品制造过程中，使用绿色材料和清洁能源，通过绿色设计.生产绿色产品.最终建立具有可持续性的产品生产和消费模式。绿色制造主要由三大部分组成：绿色设计.清洁生产和绿色再制造。
2.绿色机械制造工艺的类型
2.1节约资源的工艺技术
原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）的大量消耗.将不利于全社会的可持续发展.因此.机械工业应积极推广资源消耗少的绿色工艺技术，通常可采取以下绿色工艺技术。
2.1.1绿色材料
绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的使用性能.又要与环境有较好的协调性。为此，可改善机电产品的功能.简化结构.减少所用材料的种类：选用易加工的材料、低能耗、少污染的材料，可回收再利用的材料，采用天然可再生材料。
2.1.2少无切削技术
随着新技术、新工艺的发展，精铸、精锻、摆辗等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成型向净成型方向发展。有些成型件不需要机械加工，就可直接使用.不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。
2.1.3节水制造技术
水这种宝贵的资源在机械制造中起着重要的作用。但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应积极探讨节水制造的新工艺。
2.1.4新型刀具材料
减少刀具材料消耗，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗是降低物料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。
2.1.5回收利用
绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后的回收利用，它使传统的物料运行模式从开环式变为部分闭环式。产品生产厂家对回收可再利用的元器件，进行选择、回收和再利用等处理。
2.2节省能源的工艺技术
加工过程中要消耗大量的能量，这些能量一部分转化为有用功，而大部分则转化为其他能量形式而消耗掉。消耗掉的能量总是伴随着各种各样的有害损失。目前，可采取以下绿色技术。
技术节能。加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机，淘汰能耗大的老式设备。
工艺节能。改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。
管理节能。加强能源管理，及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转等。
适度利用新能源。可再生利用，无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。
绿色设备和制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展。现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床能效，不使用对人和生产环境有害的工作介质。
2.3环保型工艺技术
生产过程是一个输入输出系统，当系统输入所要求的要素时，系统输出除最终产品外，还会输出对环境、操作者等有影响或危害的物质，如废液、废气、废渣、噪声等。环保型工艺技术就是通过一定的工艺手段，使其尽可能减少或完全消除，提高系统运行效率。可从以下方面考虑：
2.3.1减少大气污染
2.3.2减少水污染
2.3.3减少其他污染
3.绿色制造工艺的开发策略
由于切削和磨削是目前获得零件尺寸和形状的主要手段，其主要优点是可以得到极高的尺寸和形状精度，以及很小的表面粗糙度，其主要缺点是浪费原材料，加工效率低，对零件的表面材料性质有一定影响，且能耗大，切（磨）屑难于处理，即使能处理，其处理成本也很高，对环境又有污染（切、磨削液的用于排放、加工中挥发的烟雾等）。因此，对绿色机械加工工艺（干式切削、干式磨削等）的研究既具有理论意义，又具有广泛的实际意义。
3.1采用电子技术改造旧机床
旧机床改造的主要目的是：提高机床的加工精度和效率，减轻操作劳动强度、扩大机床的功能，提高自动化程度和工作可靠性等。通常采用的电子技术有：数显技术.可编程序控制器（PLC）技术，数据技术，变领调速技术等。
3.2干切削技术
材料切削是常规的机械制造工艺，通常是有切削液条件下的湿切削。实践证明，使用和清除切削液的费用已明显高于刀具的费用，此外还有切削液的环境污染问题干切削技术在不使用切削液的条件下进行。切削液传统的排屑、冷却、润滑作用己逐渐由刀具设计与制造及其它方法所代替。
3.3冷辗扩技术
最初的冷辗扩技术只能做到辗扩和成型，达不到精度要求。随着数控和比例技术的发展以及材料性能的改进，冷辗扩工艺得到了重视和发展。
80年代末出现了一种新的机型。其工作原理是一个用于生产外轮廓的驱动的外模具（辗压轮）和——个用于生产内轮廓的被动的内模具（芯轴）在滑座的運动下由支撑轮挤压在一起。套圈壁受辗压而局部开始向径向和切向滚动，并最终在整个直径上变薄，使得套圈扩径并成型。与传统方法相比，这一方案不采用压力控制，而是通过计算机数控根据轮廓，材料和直径来控制壁由厚变薄。这一改进不仅扩大了应用范围，更提高了加工精度。套圈的圆柱度由原来的0.5毫米缩小到0.04毫米.直径公差过去为0.2毫米.现在小于0.08毫米。可以说，冷辗扩工艺步骤少.节约原材料。
4.金属粉末注射成型工艺
金属粉末注射成型（MIM———MetalPowderInjectionMoulding）是传统粉末冶金工艺与塑料成型工艺结合的新型工艺。该工艺的基本过程是：金属粉末与有机粘结剂均匀混合成具有流变性的膏状混合物，然后在注射机上注射成型。得到的成型毛坯经过脱除粘结剂和烧结，烧结后的零件进行磨光和表面硬化处理。该工艺不仅具有工序少，无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺材料密度低、材质不均匀、机械性能低、薄壁不易成型和结构件复杂的缺点。适合于注射成型的材料非常广泛，如碳钢、合金钢、工具钢、不锈钢、难熔合金、硬质合金、碳化硅、高比重合金、高温合金等。还可根据用户的要求进行材料配方研究，制造任意组分的合金材料。
【参考文献】：
【1】王江慧.绿色制造技术在机械加工中的应用【J】.硅谷，2009，（05）
【2】孙建彪.发展绿色制造势在必行明【J】宁夏机械，2006，（02）.
【3】张曙.绿色生态机床和绿色制造【J】.现代零部件，2009，（05）.
【4】张云霞.浅析绿色制造工艺在机械加工中的应用【J】.科技创业月刊，2009，（04）.
【关键词】绿色制造；机械制造工艺；开发策略
中图分类号：S220.6
1.绿色制造概述
1.1概念
绿色制造.又被称为环境意识制造或面向环境的制造，是一个系统地考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。绿色制造的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，对环境的负面影响最小.资源效率最高.并使企业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。
1.2绿色制造的结构体系
绿色制造的核心内容是产品制造过程中，使用绿色材料和清洁能源，通过绿色设计.生产绿色产品.最终建立具有可持续性的产品生产和消费模式。绿色制造主要由三大部分组成：绿色设计.清洁生产和绿色再制造。
2.绿色机械制造工艺的类型
2.1节约资源的工艺技术
原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）的大量消耗.将不利于全社会的可持续发展.因此.机械工业应积极推广资源消耗少的绿色工艺技术，通常可采取以下绿色工艺技术。
2.1.1绿色材料
绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的使用性能.又要与环境有较好的协调性。为此，可改善机电产品的功能.简化结构.减少所用材料的种类：选用易加工的材料、低能耗、少污染的材料，可回收再利用的材料，采用天然可再生材料。
2.1.2少无切削技术
随着新技术、新工艺的发展，精铸、精锻、摆辗等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成型向净成型方向发展。有些成型件不需要机械加工，就可直接使用.不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。
2.1.3节水制造技术
水这种宝贵的资源在机械制造中起着重要的作用。但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应积极探讨节水制造的新工艺。
2.1.4新型刀具材料
减少刀具材料消耗，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗是降低物料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。
2.1.5回收利用
绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后的回收利用，它使传统的物料运行模式从开环式变为部分闭环式。产品生产厂家对回收可再利用的元器件，进行选择、回收和再利用等处理。
2.2节省能源的工艺技术
加工过程中要消耗大量的能量，这些能量一部分转化为有用功，而大部分则转化为其他能量形式而消耗掉。消耗掉的能量总是伴随着各种各样的有害损失。目前，可采取以下绿色技术。
技术节能。加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机，淘汰能耗大的老式设备。
工艺节能。改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。
管理节能。加强能源管理，及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转等。
适度利用新能源。可再生利用，无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。
绿色设备和制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展。现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床能效，不使用对人和生产环境有害的工作介质。
2.3环保型工艺技术
生产过程是一个输入输出系统，当系统输入所要求的要素时，系统输出除最终产品外，还会输出对环境、操作者等有影响或危害的物质，如废液、废气、废渣、噪声等。环保型工艺技术就是通过一定的工艺手段，使其尽可能减少或完全消除，提高系统运行效率。可从以下方面考虑：
2.3.1减少大气污染
2.3.2减少水污染
2.3.3减少其他污染
3.绿色制造工艺的开发策略
由于切削和磨削是目前获得零件尺寸和形状的主要手段，其主要优点是可以得到极高的尺寸和形状精度，以及很小的表面粗糙度，其主要缺点是浪费原材料，加工效率低，对零件的表面材料性质有一定影响，且能耗大，切（磨）屑难于处理，即使能处理，其处理成本也很高，对环境又有污染（切、磨削液的用于排放、加工中挥发的烟雾等）。因此，对绿色机械加工工艺（干式切削、干式磨削等）的研究既具有理论意义，又具有广泛的实际意义。
3.1采用电子技术改造旧机床
旧机床改造的主要目的是：提高机床的加工精度和效率，减轻操作劳动强度、扩大机床的功能，提高自动化程度和工作可靠性等。通常采用的电子技术有：数显技术.可编程序控制器（PLC）技术，数据技术，变领调速技术等。
3.2干切削技术
材料切削是常规的机械制造工艺，通常是有切削液条件下的湿切削。实践证明，使用和清除切削液的费用已明显高于刀具的费用，此外还有切削液的环境污染问题干切削技术在不使用切削液的条件下进行。切削液传统的排屑、冷却、润滑作用己逐渐由刀具设计与制造及其它方法所代替。
3.3冷辗扩技术
最初的冷辗扩技术只能做到辗扩和成型，达不到精度要求。随着数控和比例技术的发展以及材料性能的改进，冷辗扩工艺得到了重视和发展。
80年代末出现了一种新的机型。其工作原理是一个用于生产外轮廓的驱动的外模具（辗压轮）和——个用于生产内轮廓的被动的内模具（芯轴）在滑座的運动下由支撑轮挤压在一起。套圈壁受辗压而局部开始向径向和切向滚动，并最终在整个直径上变薄，使得套圈扩径并成型。与传统方法相比，这一方案不采用压力控制，而是通过计算机数控根据轮廓，材料和直径来控制壁由厚变薄。这一改进不仅扩大了应用范围，更提高了加工精度。套圈的圆柱度由原来的0.5毫米缩小到0.04毫米.直径公差过去为0.2毫米.现在小于0.08毫米。可以说，冷辗扩工艺步骤少.节约原材料。
4.金属粉末注射成型工艺
金属粉末注射成型（MIM———MetalPowderInjectionMoulding）是传统粉末冶金工艺与塑料成型工艺结合的新型工艺。该工艺的基本过程是：金属粉末与有机粘结剂均匀混合成具有流变性的膏状混合物，然后在注射机上注射成型。得到的成型毛坯经过脱除粘结剂和烧结，烧结后的零件进行磨光和表面硬化处理。该工艺不仅具有工序少，无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺材料密度低、材质不均匀、机械性能低、薄壁不易成型和结构件复杂的缺点。适合于注射成型的材料非常广泛，如碳钢、合金钢、工具钢、不锈钢、难熔合金、硬质合金、碳化硅、高比重合金、高温合金等。还可根据用户的要求进行材料配方研究，制造任意组分的合金材料。
【参考文献】：
【1】王江慧.绿色制造技术在机械加工中的应用【J】.硅谷，2009，（05）
【2】孙建彪.发展绿色制造势在必行明【J】宁夏机械，2006，（02）.
【3】张曙.绿色生态机床和绿色制造【J】.现代零部件，2009，（05）.
【4】张云霞.浅析绿色制造工艺在机械加工中的应用【J】.科技创业月刊，2009，（04）.