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[摘 要]本文介绍了机械加工绿色制造技术的基本概念，阐述了面向机械加工的绿色制造研究体系，对机械加工工艺过程资源消耗状况进行了分析，值得同行参考。
[关键词]绿色制造 机械加工 体系
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-596-01
引言
绿色制造作为现代企业的一种先进制造模式，其主要目标是减少资源消耗、降低环境影响。它是人类社会实施可持续发展战略的重要部分，是可持续发展在现代制造业中的应用和体现。在西方工业发达国家，绿色制造已成为备受关注的产业发展方向和重要技术领域。制造过程是直接造成资源消耗，产生环境污染物以及造成职业健康与安全问题的主要环节之一。在制造过程中，如何减少资源消耗和降低环境影响，是开展绿色制造研究的主要目标。
一、绿色制造技术概述
机械制造中的绿色加工技术包含以下若干方面：一是减少物料资源（如实体原材料、辅助原材料）消耗的技术；二是如何使用清洁或可再生能源的技术；三是如何降低能耗的技术；四是废弃物的再生与利用技术；五是减少有害废弃物和排放物的技术。将上述绿色技术具体运用于零件制造工艺技术中，就形成零件的绿色加工技术体系。
绿色工艺规划问题从本质上说就是一种关于决策的问题。它是绿色制造的重要组成部分。绿色工艺规划虽然是以传统的工艺技术为基础，但是它结合了材料科学、控制技术、表面技术等新技术，是一种现代工艺规划方法，它重点在于考虑制造加工过程的环境影响和资源消耗问题，其目的是通过对制造加工工艺方法、规划设计和过程的优化选择，制定出绿色工艺实施方案，从而提高原材料的利用率，减少能源的消耗，降低零件制造成本，减少废弃物的产生。因此，绿色工艺规划技术是一种专门用于解决产品制造加工过程中资源消耗和环境问题的方法。
绿色制造中急需解决的关键技术之一就是基于绿色制造的机械加工工艺规划问题，即产品加工过程中的废物流及其影响问题，它在国际上受到了各方面的高度重视。
二、机械加工的绿色制造的研究体系
机械加工系统是典型的一种制造系统，根据上述的機械加工系统功能描述框架，可以分解或组合出许多有意义的绿色制造的研究问题。这些问题大致可分以下三类：
1、资源消耗极小化问题。根据资源的使用，可以进一步分为原材料消耗极小化问题、能量消耗极小化问题和辅助消耗极小化问题.
2、环境排放极小化问题。各种废品如废渣、废液和废气极小化问题、噪声排放的极小化问题以及电磁等辐射极小化问题。
3、面向资源消耗和环境影响极小化的综合决策问题.在机械加工过程中，存在许多决策问题，如工艺方案的决策，机床屯模具选择的决策，刀具、夹具选择的决策和切削液、冷却液选择的决策等。传统的决策中主要考虑了时间、成本、质量等方面的因素，但由于这些机械加工工艺要素都直接影响加工过程的资源消耗和环境排放。因此，从绿色制造的角度还需要综合考虑资源消耗和环境影响两大决策因素，从而形成面向资源消耗和环境影响极小化的综合决策问题。
将上述三类问题进一步细分便构成了机械加工系统绿色制造问题的研究体系，如图1所示。
三、机械加工中的资源消耗分析
1、机械加工中的材料消耗分析及措施
（1）机械加工中的原材料消耗
在机械零件的各个批量生产中，由于原材料在生产资源中占据很大的比率，所以提高原材料的利用率，充分发挥原材料的潜能，是实现资源利用率极大化的关键所在.原材料的消耗，在机械加工中主要包括构成产品（或零、部件）实体的材料消耗、工艺性损耗和非工艺性损耗三类。
（2）机械加工中的辅助材料消耗
在机械加工中使用的辅助材料比较广泛，在生产中所起的作用也不尽相同。有直接用于工艺过程的，如机械加工中使用的专用工装夹具；有用于劳动保护、半成品搬运和产品包装方面的辅助材料，如手套、防护镜、木箱、纸箱和捆扎带以及其他方面的辅助物料。
（3）减少材料消耗的措施
工艺过程规划对制造资源的消耗是多层次和多方面的。工艺参数、工艺路线、机床动态优化调度都对资源的消耗产生重要影响。所以可从以下各方面来减少材料的消耗：1）采用新的结构设计方法，使得在提高或者不降低产品的强度、刚度和稳定性的条件下，尽量减少材料的使用量。2）为了有效地提高原材料的利用率，订购符合要求的具有特定技术状态和尺寸规格的材料。3）在满足工件要求的前提下，尽量使用来源丰富、能耗少、可再生和可收的材料。4）采用计算机仿真制造技术，使用模拟方法对毛坯进行形状优化，并在加工中使用合理的布局，尽量少搭边。或者采用先进的排样技术，做到少废料或无废料排样；5）在满足要求的前提下减少材料的使用量。6）在机械加工过程中通常需要给机床添加一些润滑油，以减少机床的磨损延长机床的使用寿命。同时，在切削加工中，经常需要使用冷却液。
2、机械加工中的设备消耗分析及措施
机械加工中使用的机器设备消耗主要是各种加工机床的消耗（如齿轮传动中齿轮的接触磨损，冲压中的冲头的磨损等），由于机床价格比较昂贵，所以在操作过程中，要按照操作规程，注意正确操作机床，使设备的消耗降到最低。
机械加工中的能源消耗分析及措施：1）机床等主要设备的能量消耗一般而言，设备的能量消耗主要是指电能的消耗。机械加工中机床等设备的能量消耗是机械加工中的主要能耗。减少机床的能量消耗，主要是指减少机床空载能耗与加工中的附加能耗，提高加工效率，可以节省大量的能源。2）辅助工序的能量消耗对机械零件的毛坯进行铸、锻、焊、退火、酸洗、清理和表面处理时会消耗大部分能量。对产品进行的淬火、调质都需要消耗能源.因此，应对毛坯或产品进行优化处理，以减少能量消耗，还可以降低环境污染。
四、结论
通过对机械制造加工和过程的优化选择以及规划设计，制定出机械加工的绿色工艺方案。它是一种充分考虑机械制造加工过程的环境影响问题和资源消耗问题的现代工艺规划方法.机械加工工艺规划可以提高原材料和能源的利用率，减少废弃物的产生。
参考文献：
【1】王西彬.绿色切削加工技术的研究[J].机械工程学报，2000，36（8）：6- 9
【2】刘飞.绿色制造的内涵、技术体系和发展趋势[Jl. WMEM，2001，6（3）：3742.
[关键词]绿色制造 机械加工 体系
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-596-01
引言
绿色制造作为现代企业的一种先进制造模式，其主要目标是减少资源消耗、降低环境影响。它是人类社会实施可持续发展战略的重要部分，是可持续发展在现代制造业中的应用和体现。在西方工业发达国家，绿色制造已成为备受关注的产业发展方向和重要技术领域。制造过程是直接造成资源消耗，产生环境污染物以及造成职业健康与安全问题的主要环节之一。在制造过程中，如何减少资源消耗和降低环境影响，是开展绿色制造研究的主要目标。
一、绿色制造技术概述
机械制造中的绿色加工技术包含以下若干方面：一是减少物料资源（如实体原材料、辅助原材料）消耗的技术；二是如何使用清洁或可再生能源的技术；三是如何降低能耗的技术；四是废弃物的再生与利用技术；五是减少有害废弃物和排放物的技术。将上述绿色技术具体运用于零件制造工艺技术中，就形成零件的绿色加工技术体系。
绿色工艺规划问题从本质上说就是一种关于决策的问题。它是绿色制造的重要组成部分。绿色工艺规划虽然是以传统的工艺技术为基础，但是它结合了材料科学、控制技术、表面技术等新技术，是一种现代工艺规划方法，它重点在于考虑制造加工过程的环境影响和资源消耗问题，其目的是通过对制造加工工艺方法、规划设计和过程的优化选择，制定出绿色工艺实施方案，从而提高原材料的利用率，减少能源的消耗，降低零件制造成本，减少废弃物的产生。因此，绿色工艺规划技术是一种专门用于解决产品制造加工过程中资源消耗和环境问题的方法。
绿色制造中急需解决的关键技术之一就是基于绿色制造的机械加工工艺规划问题，即产品加工过程中的废物流及其影响问题，它在国际上受到了各方面的高度重视。
二、机械加工的绿色制造的研究体系
机械加工系统是典型的一种制造系统，根据上述的機械加工系统功能描述框架，可以分解或组合出许多有意义的绿色制造的研究问题。这些问题大致可分以下三类：
1、资源消耗极小化问题。根据资源的使用，可以进一步分为原材料消耗极小化问题、能量消耗极小化问题和辅助消耗极小化问题.
2、环境排放极小化问题。各种废品如废渣、废液和废气极小化问题、噪声排放的极小化问题以及电磁等辐射极小化问题。
3、面向资源消耗和环境影响极小化的综合决策问题.在机械加工过程中，存在许多决策问题，如工艺方案的决策，机床屯模具选择的决策，刀具、夹具选择的决策和切削液、冷却液选择的决策等。传统的决策中主要考虑了时间、成本、质量等方面的因素，但由于这些机械加工工艺要素都直接影响加工过程的资源消耗和环境排放。因此，从绿色制造的角度还需要综合考虑资源消耗和环境影响两大决策因素，从而形成面向资源消耗和环境影响极小化的综合决策问题。
将上述三类问题进一步细分便构成了机械加工系统绿色制造问题的研究体系，如图1所示。
三、机械加工中的资源消耗分析
1、机械加工中的材料消耗分析及措施
（1）机械加工中的原材料消耗
在机械零件的各个批量生产中，由于原材料在生产资源中占据很大的比率，所以提高原材料的利用率，充分发挥原材料的潜能，是实现资源利用率极大化的关键所在.原材料的消耗，在机械加工中主要包括构成产品（或零、部件）实体的材料消耗、工艺性损耗和非工艺性损耗三类。
（2）机械加工中的辅助材料消耗
在机械加工中使用的辅助材料比较广泛，在生产中所起的作用也不尽相同。有直接用于工艺过程的，如机械加工中使用的专用工装夹具；有用于劳动保护、半成品搬运和产品包装方面的辅助材料，如手套、防护镜、木箱、纸箱和捆扎带以及其他方面的辅助物料。
（3）减少材料消耗的措施
工艺过程规划对制造资源的消耗是多层次和多方面的。工艺参数、工艺路线、机床动态优化调度都对资源的消耗产生重要影响。所以可从以下各方面来减少材料的消耗：1）采用新的结构设计方法，使得在提高或者不降低产品的强度、刚度和稳定性的条件下，尽量减少材料的使用量。2）为了有效地提高原材料的利用率，订购符合要求的具有特定技术状态和尺寸规格的材料。3）在满足工件要求的前提下，尽量使用来源丰富、能耗少、可再生和可收的材料。4）采用计算机仿真制造技术，使用模拟方法对毛坯进行形状优化，并在加工中使用合理的布局，尽量少搭边。或者采用先进的排样技术，做到少废料或无废料排样；5）在满足要求的前提下减少材料的使用量。6）在机械加工过程中通常需要给机床添加一些润滑油，以减少机床的磨损延长机床的使用寿命。同时，在切削加工中，经常需要使用冷却液。
2、机械加工中的设备消耗分析及措施
机械加工中使用的机器设备消耗主要是各种加工机床的消耗（如齿轮传动中齿轮的接触磨损，冲压中的冲头的磨损等），由于机床价格比较昂贵，所以在操作过程中，要按照操作规程，注意正确操作机床，使设备的消耗降到最低。
机械加工中的能源消耗分析及措施：1）机床等主要设备的能量消耗一般而言，设备的能量消耗主要是指电能的消耗。机械加工中机床等设备的能量消耗是机械加工中的主要能耗。减少机床的能量消耗，主要是指减少机床空载能耗与加工中的附加能耗，提高加工效率，可以节省大量的能源。2）辅助工序的能量消耗对机械零件的毛坯进行铸、锻、焊、退火、酸洗、清理和表面处理时会消耗大部分能量。对产品进行的淬火、调质都需要消耗能源.因此，应对毛坯或产品进行优化处理，以减少能量消耗，还可以降低环境污染。
四、结论
通过对机械制造加工和过程的优化选择以及规划设计，制定出机械加工的绿色工艺方案。它是一种充分考虑机械制造加工过程的环境影响问题和资源消耗问题的现代工艺规划方法.机械加工工艺规划可以提高原材料和能源的利用率，减少废弃物的产生。
参考文献：
【1】王西彬.绿色切削加工技术的研究[J].机械工程学报，2000，36（8）：6- 9
【2】刘飞.绿色制造的内涵、技术体系和发展趋势[Jl. WMEM，2001，6（3）：3742.