摘要：自绿色制造理念提出以来，如何找到合适的绿色制造技术应用模式，为废弃物排放污染、资源浪费等问题的有效解决提供支持，逐渐成为了很多机械制造企业所关注的重要问题。基于此，本文对绿色制造及当前机械制造行业中比较常见的几种绿色制造技术进行了简单介绍，同时从机械制造行业整体发展的角度出发，对绿色制造技术的有效应用模式展开探讨，希望能够为可持续发展理念下有关机械制造企业的转型发展与技术创新提供一定参考。
关键词：机械制造业；绿色制造技术；机械产品
0引言
绿色制造技术简单来说就是在绿色理念指导下进行产品设计、包装、生产等一系列制造活动的有关技术手段，其不仅能够在保证产品质量与功能性的基础上，有效降低产品生产制造所造成的环境污染问题，同时还能够减少产品生产过程中不必要的资源消耗，对节能环保与可持续发展目标的实现有着很大促进作用，而在当前节能环保理念逐渐贯彻到机械制造业的情况下，要想实现推动有关机械制造企业乃至整个机械制造业实现转型发展，对于绿色制造技术应用模式的探究自然也是十分必要的。
1绿色制造概述
1.1绿色制造的概念与内涵
绿色制造通常又被成为环境意识制造或面向环境的制造，是一种在全面考虑产品生产制造对环境影响及资源利用效率的前提下，对产品设计、制造、包装、运输、使用等全过程展开优化改进的现代制造模式，不仅能够为有关制造企业的经济效益、社会效益协调提供重要支持，同时还能够推动整个制造业实现持续、稳定发展，尤其是在能源消耗、环境污染问题均十分突出的机械制造业领域，绿色制造所能够发挥出的作用更是显得极为关键。另外，从内涵上来看，绿色制造通常会以减少污染物排放、保护环境、实现资源优化为目标，并面向产品的生命周期过程、物流转化过程来对有关技术工艺进行应用，与可持续发展理念间存在着十分密切的联系。
1.2绿色制造的意义
绿色制造作为当前整个制造业的主要发展方向，其意义通常可体现在以下几方面：第一，绿色制造作为实现社会、经济、自然、科技等领域协调可持续发展的必然需求与主要路径，当前制造业以实现绿色制造为目标进行改革发展，能够使有关生产制造活动的社会效益与生态效益得到显著提升，改变以往制造业仅追求经济效益的发展方向。第二，在节能环保、可持续发展的理念的影响下，绿色制造未来不仅会成为制造的重要发展方向，同时还将会受到制造科学领域的高度关注与重视，使有关绿色制造发展思路、技术工艺等方面的理论研究全面展开，进而对将制造科学的整体发展产生极大推动作用。第三，在国际环境管理标准提出后，由机械制造企业为主的有关企业，在生产过程污染排放控制、产品生产制造资源消耗等方面均面临着更高的要求，而绿色制造的出现与发展，则能够帮助企业更好的达成这些要求，在可持续发展理念指导下顺利完成转型改革。第四，绿色制造不仅能够有效降低产品生产及使用过程中的污染排放，同时还能够通过降低产品生产资源消耗的方式，为制造企业的产品生产成本控制提供重要支持，使其能够获得更为显著的经济效益，这对于制造企业乃至整个制造业发展都有着很大促进作用。第五，受复杂国际关系、国内制造业发展滞后性等诸多因素的影响，当前我国制造业发展常常会受到国际绿色贸易壁垒的限制，而通过对绿色制造战略的实施，则能够帮助制造业有效突破这一限制，迅速拉进与国际市场间的联系。
2机械制造业中的常见绿色制造技术
2.1干式切削技术
干式切削技术是指在不适用切削液的情况下，采用专门的干切削道具、机床及其他辅助设施来对机械制造原材料进行切削，以达到提高产品质量、材料加工生产效率、刀具耐用度、加工生产可靠性等目的，在节能环保方面同样能够发挥出非常关键的作用，是目前机械制造行业中最常用的绿色制造技术之一。而从具体的功能作用来看，干式切削技术的节能环保特性则主要可以体现在以下几方面：首先，在不适用切削液进行材料切削加工的情况下，干式切削本身就可以有效降低机械产品制作的资源消耗；其次，干式切削能够有效带走材料切削加工时产生的热量，并通过减小摩擦、降低切削力等方式，保证材料切削加工的顺畅性，从而有效解决刀具磨损过快、工件表面氧化等问题，无论是从刀具更换的角度，还是从加工质量控制（提高材料加工合格率）的角度来看，都能够起到降低资源消耗的作用［1］。最后，在使用切削液进行传统切削加工的情况下，材料切削过程中很容易出现各种有毒有害的切屑，或是因切削液雾状挥发产生各种有害气体，而采用干式切削技术进行材料切削加工，则可以有效避免有害气体生成，并将加工材料表面的切屑迅速带走，起到良好的污染控制效果。
2.2数控加工技术
数控加工技术是指利用数控机床来进行机械制造，以更加精细化的方式完成机械产品零部件加工生产，作为机械制造业领域的常见绿色制造技术之一，其节能环保作用同样比较突出。例如在数控机床加工质量稳定性、可靠性较强的情况下，可通过数控系统控制刀具走刀轨迹保持不变的方式，提升机械产品零件的一致性，避免因零件加工偏差过大而影响加工效率，导致原材料、电能乃至其他人力与物力资源的浪费。而在数控机床加工精度较高的情况下，则可以通过一次性加工来使零件达到有关设计要求，有效提高零件加工的材料利用率，避免因反复进行切削、打磨等加工操作而产生大量边角料，导致不必要的材料浪费。
2.3微机械制造技术
微机械制造技术可理解为制造微型机械产品的一系列技术手段，由于微型机械与常规机械产品相比，具有着体积小、质量轻、精度高等特点，因此在节能环保方面往往能够发挥出非常关键的作用。从材料应用的角度来看，由于微机械的体积明显小于常规机械产品，且能够在缩小机械产品体积的同时，保证产品质量性能与功能性不受影响，因此利用微机械制造技术来生产微型机械产品，能够有效减少各类零部件对原材料的消耗。而从机械产品应用的角度来看，由于微型机械体积更小、质量更轻，因此其运行时耗能也会更低，在长期使用的情况下，其节能效果自然也就会显得十分突出［2］。
2.4真空热处理技术
真空热处理技术是指在完全或部分真空的状态下运用各种热处理工艺，有效完成对金属材料的热加工，与常规热处理技术相比，不仅能够使金属材料热加工的质量得到显著提升，同时还具有着无氧化、无脱碳、无渗碳、脱脂除气等作用，在节能环保、机械产品绿色制造方面的作用同样比较突出。例如在热处理处于真空状态的情况下，能够有效避免金属材料表面元素蒸发，使各类含金属元素有害气体的生成得到有效控制［3］。而在真空加热时气流均匀性会直接影响零件淬硬效果、质量分散度的情况下，应用真空热处理技术来加工零件，则可以有效控制零件的畸变，避免因畸变问题而影响零件质量、导致材料浪费。
3绿色制造技术在机械制造业中的有效应用模式
3.1绿色设计
从机械产品生产制造的全过程来看，绿色设计模式作为面向产品设计环节的绿色制造技术应用，其节能环保效果往往最为突出，具体应用方式主要可体现在材料选择、材料使用、功能设计、优化产品使用寿命几方面。其中材料选择是指在以减少机械产品生产阶段废料生成、降低机械产品报废后环境危害为目标，尽可能选择低环境影响的材料，如可回收材料、可再生材料、低含能材料等［4］。材料使用方面的绿色设计与微机械制造技术密切相关，通常是指在不影响机械产品质量性能的前提下，通过各种优化设计方法来缩小机械产品或部分零部件的体积，以达到减少机械制造过程中材料使用量的目的［5］。功能设计是指从机械产品使用阶段的能耗与污染排放问题出发，对产品整体设计展开全面优化，以达到有效降低机械产品运行所需能耗及使用期间环境影响的目的，其具体设计策略包括使用清洁能源、降低运行要求、设计清洁消费品、设置产品理想工作状态、避免能源及其他消耗品的浪费、避免产品误用等。而优化产品使用寿命则是指先将机械产品的使用寿命明确下来，并具体划分为设计寿命及美学寿命，之后再采取产品维护保养规范更新、产品维修方法创新、产品升级等措施，以尽可能延长产品的使用寿命，并保证其技术寿命与美学寿命间的平衡，以免因产品质量问题而使消费者频繁更换机械产品，增加产品生产制造所产生的污染、资源消耗。
3.2绿色生产
绿色生产作为最直接的绿色制造技术应用模式，主要是面向机械产品及其零部件的生产加工环节，对各种形式的先进生产工艺技术进行灵活运用，以达到降低能源消耗、避免资源浪费、控制污染排放等目的，目前在机械制造业中的应用十分广泛，节能环保效果也比较突出。例如在零部件加工生产中，通过对各种干式加工技术的应用，可以有效减少机械制造对切削液的消耗，同时通过提升零件加工质量的方式，避免因零件加工不合格而出现不必要的材料浪费；而对于蒸汽透平汽轮机、液力透平水轮机、螺杆膨胀回收装置等先进生产设备及相关技术的应用，则可以通过蒸汽余热回收、余压液能回收、低品位余热回收等方式来有效控制机械制造生产耗能，使机械产品零部件加工、组装等各生产环节的生产设备运行能耗大大降低［6］。另外，由于机械产品生产很容易产生各种环境污染性较强的废弃物、废水及有害气体，因此绿色生产模式下的绿色制造技术应用，往往还能够体现在对环保型生产技术的应用上。例如某数控机床尾架套筒零件为40Cr材质，淬火硬度在40－42HRC之间，某厂家加工时最初采用在箱式盐浴中加热、保温（加热温度为8500℃）的工艺进行加工，之后淬入油中冷却，待工件温度降低至500℃以下后，再放入到普通油炉中回火120min。该零件加工工艺路线虽然保证套筒的硬度等质量性能达标，但加工过程中却会产生盐浴废渣、淬火油、盐浴蒸汽、油蒸汽等固体污染物或污染气体，无论采取怎样的污染物处理措施，都会导致一定程度的环境污染。因此为解决这一问题，厂家决定调整工件加工工艺路线，将真空热处理的绿色制造技术应用于实际生产，加工时先借助双室真空油淬炉进行工件预热、保温（预热至6000℃左右），之后再将零件从6000℃加热到8500℃，保温30min，最后淬入真空油室中冷却，并立即向真空油室内填充氮气。从实际加工效果来看，由于整个加工过程基本都是在真空环境下进行，因此尾架套筒的新加工工艺路线不仅能够保证零件硬度等质量指标，降低工件加工过程中的变形量（具体数据如表1），同时还可以实现无污染加工，环保效果十分突出。
3.3绿色包装
从机械制造业的发展现状来看，由于很多机械产品都逐渐呈现出微型化的发展趋势，因此有关机械制造企业常常在机械产品组装完毕后，对其进行专门的包装，为后期的产品运输与销售提供支持，而对于绿色制造技术的有效应用，也同样可以通过绿色包装应用模式来实现。一般来说，绿色包装模式下的绿色制造技术应用，主要可体现在减量化、循环使用、循环再生几方面，基本都是属于对包装材料的合理选用。其中减量化是指在保证机械产品运输时不受各种磕碰影响的前提下，尽可能减少对包装材料的使用量，避免不必要的包装材料消耗；循环使用是指采用金属、特殊塑料等不易损坏的材料作为包装材料，并在机械产品完成销售后对包装进行回收再利用，解决因产品包装一次性使用及重复生产所导致的材料、能源大量消耗问题；而循环再生则是指采用纸、木材等易降解的材料作为波安装材料，在完成机械产品销售后，将包装材料回收并重新应用于产品包装生产，同样可以起到的降低材料消耗的效果［7］。
3.4绿色再制造
绿色再制造作为面向产品全寿命周期设计与管理的技术措施、工程活动集成，通常可理解为依靠先进技术与产业化生产来对废旧产品进行改造或修复，以达到节能、节材、环保、降低成本等目的，通常需要以严格的质量标准、完善的生产管理程序及现代化的生产方式作为基础支撑，是近年来新兴的一种绿色制造技术应用模式，在内容上主要可分为再制造加工与旧产品升级两部分。其中再制造加工主要是面向已经因意外损坏或达到物理寿命、经济寿命而报废的机械产品，再制造生产过程中可以将报废产品中可利用的失效零部件挑选出来，并借助先进加工技术来对失效零部件进行失效分析、寿命评估及针对性的加工处理，使其能够重新恢复原有的技术性能，甚至是实现应用价值的提升，最后再将这些有剩余寿命的零部件重新应用于新机械产品生产，以达到减少材料消耗、降低生产成本的效果。而旧产品升级则主要是面向已达到技术寿命或是被行业淘汰的机械产品，再制造生产中同样可以通过技术改造、更新来提升产品技术性能，同时延长产品使用寿命，使其能够重新具备应用价值并进入到市场中［8］。与常规机械产品生产制造相比，由于旧产品升级所需进行的生产活动明显更少，产品技术性能也基本不会出现问题，因此其在降低机械制造环境污染、减少机械制造材料消耗、控制机械制造能源消耗等方面都能够发挥出非常重要的作用。
3.5绿色管理
对于机械制造企业来说，由于绿色制造技术的应用领域基本覆盖了机械产品制造生产全部环节，因此要想实现对绿色制造技术的有效应用，通常还需加强机械产品生产阶段中技术管理工作，而以技术应用管理为核心的绿色管理模式，则正是面向技术管理的绿色制造技术应用模式。一般来说，由于不同机械制造企业的生产技术水平、生产流程安排等实际情况均存在明显差异，因此在绿色管理模式下，各机械制造企业通常都需要根据实际情况来制定出针对性的生产管理制度与技术应用标准，在引入合适绿色制造技术的同时，对数控机床管理、废料处理、产品包装回收等各部门、岗位的工作人员提出明确工作要求，确保其能够有效履行在绿色制造技术应用方面的责任，并将各种绿色制造技术的优势作用充分发挥出来［9］。
4结论
绿色制造技术的广泛应用虽然已经成为了机械制造业的必然发展趋势，但对于有关机械制造企业来说，要想保证绿色制造技术应用的有效性，仍然需要熟悉了解干式切削技术、微机械技术等常见绿色制造技术，并将绿色设计、绿色生产、绿色再制造、虚拟绿色制造等有效应用模式贯彻到机械产品生产制造实践中来。
作者：吉东海 单位：甘肃省山丹培黎学校
