1 清潔制造的內(nèi)涵

　　清潔化生產(chǎn)的基本思想是在較長(zhǎng)的工業(yè)污染防治過(guò)程中逐步形成的。但由于其剛剛興起不久，因此目前對(duì)清潔化生產(chǎn)中的清潔制造過(guò)程(以下簡(jiǎn)稱清潔制造)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。筆者認(rèn)為清潔制造就是在將原材料轉(zhuǎn)化為成品的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)采用各種先進(jìn)的技術(shù)和管理手段，融入“全面預(yù)防污染”的思想，使企業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境同步協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展目的的過(guò)程。即在產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程中，通過(guò)采取各種措施，使它的資源、能源消耗最小，對(duì)環(huán)境的污染最小，最終能經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。可以說(shuō)，清潔制造能為企業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供強(qiáng)有力的技術(shù)手段，它是產(chǎn)品清潔化生產(chǎn)壽命周期中必不可少的重要環(huán)節(jié)之一。

　　由此可知，清潔制造在傳統(tǒng)的制造概念基礎(chǔ)上，全面考慮了環(huán)境因素，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中增加了四個(gè)環(huán)境方面的屬性、節(jié)省資源的屬性、節(jié)省能源的屬性、環(huán)境保護(hù)的屬性、良好的勞動(dòng)保護(hù)屬性。

　　2 面向清潔制造的毛坯選擇原則

　　正確選擇毛坯的重要性

　　毛坯是根據(jù)零件所要求的形狀、工藝尺寸等而制成的機(jī)械加工對(duì)象，它是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的基礎(chǔ)。毛坯的不同種類及制造方法對(duì)零件工藝過(guò)程影響很大，零件工藝過(guò)程中的工序數(shù)量、材料消耗、機(jī)械加工勞動(dòng)量等在很大程度上取決于所選的毛坯，故正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。

　　面向清潔制造的毛坯選擇原則

　　在傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)中，選擇毛坯主要考慮經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，很少顧及毛坯生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。而在清潔制造過(guò)程中，選擇毛坯不僅要考慮各種毛坯及制造方法的經(jīng)濟(jì)性，還要考慮它們對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)資源、能源的消耗狀況以及對(duì)社會(huì)生產(chǎn)可持續(xù)性的影響。在清潔制造思想指導(dǎo)下的毛坯選擇應(yīng)遵循以下原則：

　　經(jīng)濟(jì)合理性原則

　　選擇毛坯時(shí)，毛坯的形狀和尺寸越接近于成品零件，毛坯材料利用率就越高，機(jī)械加工勞動(dòng)量就越少，機(jī)械加工費(fèi)用也就越低，但這樣對(duì)毛坯的制造要求就提高了，相應(yīng)地毛坯制造設(shè)備的投資費(fèi)用增加。反之，若毛坯制造精度低，毛坯制造設(shè)備的投資費(fèi)用少，但以后的機(jī)械加工勞動(dòng)量就大，材料利用率低，零件加工成本將增加，這兩方面是相互矛盾的。但在工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵從“經(jīng)濟(jì)合理性”原則，綜合考慮毛坯制造和以此為基礎(chǔ)的機(jī)械加工費(fèi)用來(lái)確定，以最終達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益為目的。

　　下圖所示為零件綜合生產(chǎn)成本、毛坯制造成本、機(jī)械加工成本三者的關(guān)系曲線。圖中X0即是毛坯制造精度和零件綜合生產(chǎn)成本的最佳組合點(diǎn)，此點(diǎn)的零件綜合生產(chǎn)成本最低。因此在清潔制造過(guò)程中，毛坯選擇要盡量趨近于這一點(diǎn)。

　　毛坯制造精度與生產(chǎn)成本的關(guān)系

　　若零件年生產(chǎn)量為N，則零件全年綜合成本E可以用下式來(lái)表達(dá)：

　　E=Em+Ej=VmN+Sm+VjN+Sj

　　式中：Em毛坯全年工藝成本;Ej為零件機(jī)械加工全年工藝成本;Vm、Vj為毛坯制造、零件加工可變費(fèi)用;Sm、Sj為毛坯制造、零件加工不變費(fèi)用。

　　在既定生產(chǎn)綱領(lǐng)下進(jìn)行毛坯方案抉擇時(shí)，只需對(duì)上式求極小值，即求最小綜合生產(chǎn)成本Emin者為入圍方案。

　　功能適應(yīng)性原則

　　所選毛坯種類及制造方法要能可靠地保證毛坯在性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率等方面的要求。眾所周知，即使相同的材料，當(dāng)采用不同的毛坯制造方法時(shí)，得到的機(jī)械性能也往往不同。通常毛坯強(qiáng)度要求高的，多采用鍛件。但近年來(lái)，隨著鑄造技術(shù)水平的提高，鑄鐵的力學(xué)性能在不斷改善，有些指標(biāo)接近或超過(guò)鋼。選擇毛坯時(shí)，還要考慮零件的形狀、尺寸等因素，否則難以保證毛坯的質(zhì)量要求。如形狀復(fù)雜和薄壁毛坯不能采用金屬型鑄造，否則會(huì)產(chǎn)生鑄造缺陷。又如尺寸較大的毛坯，不能采用模鍛、壓鑄和精鑄等毛坯制造方法。

　　資源最佳利用原則 資源最佳利用原則包含兩層意思，一是節(jié)省原材料消耗，二是充分利用現(xiàn)有設(shè)備資源。

　　能量消耗最小原則

　　從使用的能源的類型、能量有效利用率等方面采取措施，節(jié)省能源，盡量減少能量的消耗，使生產(chǎn)中的能源消耗達(dá)到最小。

　　環(huán)境保護(hù)原則

　　面向清潔制造的毛坯選擇，注重毛坯制造過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)。人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的態(tài)度已從過(guò)去的生產(chǎn)過(guò)程的“末端治理”，發(fā)展到“全面預(yù)防污染”的源削減階段。在毛坯生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論在毛坯工藝設(shè)計(jì)、毛坯制造設(shè)備選擇還是在毛坯生產(chǎn)過(guò)程管理上，都應(yīng)盡力采取措施避免產(chǎn)生環(huán)境污染，“零污染”是清潔制造追求的最終目標(biāo)。在生產(chǎn)中盡力采用清潔的新材料、新工藝、新方法，如在鍛造生產(chǎn)中采用非石墨型潤(rùn)滑材料，在砂型鑄造中采用非煤粉型砂，可有效地避免產(chǎn)生污染。又如，在鑄造生產(chǎn)中，用射壓、靜壓造型機(jī)取代噪聲極大的震擊式造型機(jī);在模鍛生產(chǎn)中，用電液傳動(dòng)的曲柄熱模鍛壓力機(jī)、高能螺旋壓力機(jī)等新原理的設(shè)備取代老式噪聲、振動(dòng)、能耗都很大的模鍛錘，可大大減小車間的噪聲和振動(dòng)污染。

　　安全宜人原則

　　清潔制造還對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中操作者的勞動(dòng)保護(hù)提出要求，避免對(duì)操作者身心健康造成傷害。

　　綜上所述，面向清潔制造的毛坯選擇原則可以歸納為三類：一是經(jīng)濟(jì)性原則;二是功能適應(yīng)性原則;三是環(huán)境協(xié)調(diào)性原則。這三類原則在毛坯選擇過(guò)程中，互相作用，互相影響，共同影響毛坯的選擇。

　　3 面向清潔化生產(chǎn)的毛坯發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著資源保護(hù)和環(huán)境保護(hù)呼聲愈來(lái)愈高，迫使毛坯制造工藝向精密成形工藝方向發(fā)展。即毛坯成形的形狀、尺寸精度正從近凈成形 (Near Net Shape Forming)向凈成形(Net Shape Forming)即近無(wú)余量成形方向發(fā)展。將來(lái)“毛坯”與“零件”的界限可能越來(lái)越小，有的毛坯可能已接近或達(dá)到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。正因如此，精密毛坯制造工藝最近幾年來(lái)得到快速發(fā)展，主要有精密鑄造、精密鍛造、精密沖裁、精密軋制、粉末冶金以及快速原型制造等先進(jìn)工藝方法。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　環(huán)境問(wèn)題已成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，保護(hù)環(huán)境已成為人們的共識(shí)。生產(chǎn)綠色產(chǎn)品的清潔制造過(guò)程將成為未來(lái)工業(yè)制造過(guò)程的規(guī)范。目前，我國(guó)綠色產(chǎn)品的發(fā)展與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論是在范圍上還是在數(shù)量上都有很大的差距，尚處于初期階段。要趕上世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平，還要付出巨大努力。我國(guó)至今仍然沿用著粗放型經(jīng)營(yíng)的傳統(tǒng)工業(yè)模式，能耗高、效益低、環(huán)境污染嚴(yán)重。因此從理論和方法上開(kāi)展系統(tǒng)的清潔化生產(chǎn)研究，促進(jìn)我國(guó)綠色產(chǎn)品的迅速發(fā)展，適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的研究，迎接未來(lái)挑戰(zhàn)，已是我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。