汽车制造领域中绿色制造工艺技术的应用研究

　　摘要：环境和资源问题是人类当前重点关注也是目前所面临的主要问题之一，环境污染和资源的浪费对人类的生存和发展造成了严重的影响。汽车制造业作为一个蓬勃发展的产业，是国民经济中最重要的产业之一。在汽车制造的整个生产过程中，需要消耗大量的资源，对环境造成严重影响。对于汽车企业来说，如何引入先进的制造模式来平衡和协调社会的可持续发展和企业经济效益的发展，是当前汽车行业面临的共同问题。

　　关键词：汽车制造;绿色制造工艺;可持续发展;环境保护

　　0引言

　　当前，全球经济正处于大发展、大调整、大变革的时代，资源和环境问题是全人类共同面临的挑战，绿色发展已经成为国际潮流、大势所趋。随着“中国制造2025”明确提出“绿色发展”战略方针，推行绿色制造，打造生态发展新优势，成为提升制造业国际竞争力的重要引擎。汽车制造业是高污染、高能耗的行业之一。

　　基于环保理念，全面推进可持续发展，绿色制造需要融入汽车制造业。从绿色制造的角度来看，积极推进汽车制造过程的良性发展，可以有效实现社会经济的快速稳定发展，提高自然环境质量，促进人与自然的和谐共处。绿色工艺技术在汽车制造业中的应用可以实现在机械的设计、材料选择、制造等相关配套设置中。汽车产业是推动经济发展、质量、效益和升级的主战场。自2017年行业联合开展车用材料“绿色标杆企业”评选，通过树立材料标杆，激发行业活力，辐射引领绿色车用材料的技术进步。

　　1汽车零配件机械加工对绿色制造工艺的需求

　　1.1产品设计方面的需求分析

　　当今时代，我国汽车生产企业急需解决的问题是如何能够在“绿色发展”战略方针下积极革新技术更新材料，力求更快更好的实现我国汽车制造业绿色制造。通过实现绿色制造进一步降低汽车制造生产成本，从而达到降低环境污染所造成的危害，提高自然资源的利用率，将绿色发展的理念贯彻到整个汽车制造产业的每一个细节。通常来讲，在设计汽车的时候要考虑的因素很多，不仅仅是制造工业艺、机械设备，也应该关注其他相关配套设置环节实施。

　　首先要考虑的就是，汽车制造过程中资源过度消耗的问题，例如，涂层工艺(包括电泳、喷涂、密封胶烘箱、中间涂层、面漆等)的工艺设计对电力、天然气、清洁水的消耗以及减少涂层液的使用具有重要意义;轻量化设计和降低油耗要求选用高强度、轻量化的材料选择;与此同时，通过怎样的设计才能达到回收效率的最大化，这其中所要考量的问题就涉及到汽车的拆解程序、材料回收工艺、原材料再生工艺与汽车零部件的回收再利用等问题。如合通过前期设计与后期实施的结合来进一步提升汽车零件拆解回收的便利性这也是汽车制造企业该考虑的问题。另外，在汽车制造生产过程中，需要精确的计算尽最大努力降低汽车生产过程中的资金输出。通过对比分析各项资料，了解到汽车生产过程中刚开始的设计会确定将近百分之六十的产品生产成本。

　　由此来看，汽车的设计与制造，应采取多元化的角度来考虑。这些问题的考量都在汽车生产过程中成本的控制方面起着至关重要的作用，比方说在汽车设计时如何通过原材料的选择来达到既不影响产品的质量也能进一步降低产品的生产成本，做到既能符合设计原方案的需求也能做到控制成本的投入，这些问题也是汽车生产商在汽车设计之初要考虑的重要问题。进一步需要考量的就是尽最大的努力去降低汽车与制造与后期使用过程中对环境所带来的影响。众所周知，环境与汽车设计的的和谐关系是非常重要的，通过废物回收、零部件重用、再制造等途径可以减少废弃物的产生，就可以达到节约资源的效果。

　　1.2产品制造方面的需求分析

　　汽车的生产过程包括：汽车生产原材料的考察与选取、汽车零部件的合理设计、汽车零部件的制造工艺、还有最为重要的汽车生产前的整体设计和零部件与整车的性能测试。在汽车制造的每一个环节，不同的环节所反映的是汽车制造过程中与自然环境和自然资源的关系特征。故而，要想更为合理的解决在汽车生产过程中所产生的自然环境和自然资源的问题，我们要从整个生产过程中去仔细寻找分析我们所需要的答案。

　　例如：在汽车生产过程中冲压工艺会造成最大限度地减少钣金零件的消耗，回收钣金零件的剩余材料，并降低噪音。这些是这个过程中涉及的环境和资源问题;焊接过程中所产生的是与环境和资源的相关问题主要是水、电力和天然气消耗的最小化、焊接噪音的最小化，以及废气、废液和固体废物的最小化和处理;涂装过程和总装过程要做到尽最大的努力去提升水、电、天然气的利用率，与此同时也应该注意减少废气、废液和固体废物的排放，以上就是汽车制造环节涂装工艺和总装工艺中涉及的环境和资源问题。

　　2汽车零配件机械加工中绿色制造工艺应用要点分析

　　在产品的“大制造”过程中，又要更加准确地把握汽车生产过程中的绿色设计、绿色工艺，进而探索出更为绿色环保的生产技术。综合当前情况来研究，我国汽车制造领域绿色制造生产过程中起到关键性作用的几大工艺主要涵盖以下几方面：产品设计中的绿色生产工艺、产品生产过程中合理的材料选择工艺、产品绿色生产过程中的合理规划技术、汽车制造产品生产的清洁工艺、汽车制造产品的包装与运输选择、产品绿色加工与回收技术等。淤产品设计中的绿色生产工艺：产品绿色设计技术是将生态环境指标融入产品的具体设计过程。要求设计人员在产品的初步设计阶段就考虑到产品对于生态环境的影响因素并融合一定合理的预防环境污染措施到产品的设计当中，在其整个生命周期内。

　　将对环境的负面影响降至最低。企业与科研机构形成联合体，共同建设绿色设计信息数据库、绿色设计评价工具和平台等，在联合体内实现绿色设计资源共建共享，制定一批绿色设计标准。以产品绿色设计升级拉动绿色设计和绿色工艺技术一体化提升，开发一批绿色设计产品，创建一批绿色设计示范线，提高绿色精益生产能力和产品国际竞争力。

　　于产品生产过程中合理的材料选择工艺：所谓绿色产品，其最为本质的特点就是产品本身的选材必定是绿色环保无污染的材料，这指的是就产品选材来看降低能耗、减少污染是极为重要的考量因素。盂产品绿色生产过程中的合理规划技术：产品绿色生产工艺规划技术是指根据产品工艺的数量、毒性以及生产过程中的环境污染特点，制定合理的绿色工艺方案和工艺路线。

　　榆汽车制造产品生产的清洁工艺：产品清洁生产技术是指从企业的实际生产能力和制造设备出发，在产品的实际加工过程中努力实现“清洁生产”。当前汽车制造生产行业要 想达到产品绿色清洁生产，采取较多的实现途径包括：选择适宜的生产工艺技术，更好更效率的加工程序，提前规避生产中的不安全不稳定因素，杜绝施工工艺产生的浪费及生产过程中造成的环境污染等措施。

　　虞汽车制造产品的包装与运输选择：绿色包装运输技术主要是在产品包装原材料、包装设计的角度尽可能地去践行环境保护理念，选择环保、能够循环利用、没有毒害的产品包装选材以及通过技术革新创新产品的包装工艺，以及选择污染较小性价比高交通运输方式力求达到环保与效益共赢最大化。愚产品绿色处理与回收技术：一方面，产品绿色处理与回收技术是指产品在实际生产过程中，对生产过程中丢失的材料和废弃物进行回收、再利用再利用的生产工艺;从另一个角度来看，产品绿色处理与回收技术指的也是利用低能高效的生产技术对废品进行回收和加工的技术。

　　3绿色制造技术在汽车零配件机械加工中的具体应用分析

　　3.1在产品绿色设计方面的应用

　　3.1.1ePD技术的应用

　　想必大家对于ePD技术已经不再陌生。没错，它就是设计部件嵌入式PVD的缩写，对于塑料件表面金属化而言，ePD技术实现了更多的可能。除了传统的镀铬色之外，它还可以提供广泛的色彩选择。在耐腐蚀方面ePD涂层技术表现出超强能力，已通过了俄罗斯泥浆测试。

　　通过ePD技术生产的涂层用于柔性基材表面能降低或消除其他金属化涂层会产生的断裂尖角。另外值得注意的是水电镀工艺中所应用的6价铬对生活环境和人员健康都存在极大的危害，这点已经得到国际上的公认。而ePD生产工艺中完全不会出现六价铬和镍，是对传统工艺的环境友好型替代方案。对于基材的处理也并不仅仅局限于ABS和PC/ABS，许多其他塑料如PC、TPE、PA、ASA等都可以实现表面金属化。在ePD涂层上，可以容易的应用激光镭雕工艺，并按照设计准确地雕蚀相关涂层而实现局部透光的效果。同样实现整体透光效果也不在话下，当背景灯打开时，光线将按照设计透射出来，形成氛围灯光。除此之外，ePD的雷达涂层和容性感应涂层可以实现雷达信号和电磁感应信号的双向透射功能并满足对最大信号损失的要求。

　　3.1.2钛合金技术的应用

　　由于钛合金本身密度较低，使用钛合金制造汽车发动机零件可以大大降低其惯性质量。此外，钛合金气门弹簧在零件中的应用可以为车身的自由振动提供更方便的条件，从而提高汽车发动机的运行效率，尤其是输出频率。减少汽车发动机部件的惯性质量可以大大减少部件之间的摩擦，从而减少汽车发动机部件在工作过程中不必要的能量损失，提高燃油效率。也就是说，将钛合金3D打印技术应用于汽车领域发动机零部件的生产，有利于降低生产成本，提高经济效益。

　　基于钛合金材料本身的性能特点，其质量小，因此由其制成的汽车发动机零件体积也小，所需承载的载荷力轻，从而降低了汽车的整体工作压力，从而提高了汽车的整体工作效率。降低部件的惯性质量和摩擦力，可以大大降低汽车发动机部件在运行过程中产生的噪音，进一步提高汽车的运行性能，给汽车乘员带来更好的体验。有研究表明，若用钛合金代替低碳钢、铸铁或者高强钢，可以实现较高的减重效果，在标准条件下，可大幅减少温室气体的排放。

　　3.2清洁制造技术分析

　　绿色材料的选择、结构设计及工艺设计，会影响到汽车的回收率，现在欧洲对汽车的销售，非常强调回收率的概念，我国很多汽车整车企业也开始了这方面的工作，但缺乏支撑数据，只有从设计的角度系统思考才能取得较好的效果。汽车生产过程中涉及的四大工艺技术都涉及到绿色工艺技术，比如铸锻焊工艺的绿色化、干切削技术、MQL技术、绿色工艺规划技术等，通过工艺方法优化，可以减少辅助要素，减少不必要的环节，减少环境破坏对人的影响。

　　当然新能源的应用可以直接改变汽车的能源结构，使用过程没有排放，但从另一个角度来说新能源汽车也有影响，比如电池的制造过程、电池的回收处理，依然存在排放问题。从生命周期角度来讲，产品总归是要报废的，报废以后的回收处理是大家很关心的，汽车报废以后，尽可能实现物尽其用，既可以减少占地面积，还可以减少环境影响。目前主要是通过再制造和材料的回收利用为主。

　　但整体来说，零部件级别的再制造尽管开展了多年试点，效果并不很理想，关键是要建立完善的法律制度和信用机制。在汽车拆解回收方面我国做了很多工作，拆了好几辆整车，跑了八万公里的车拆了，刚下线的新车也拆了，我国拆车的目的主要是看这个车好不好拆整个车的回收率是多少，这个与材料和结构、工艺都有关系，也是目前汽车绿色性能考核的主要指标。所以做好汽车绿色制造，应该从设计、制造、使用、报废处理环节考虑，若每个问题都解决了，绿色制造的顶层设计就实现了。

　　一个企业要想做到这一点，顶层设计一定要做好，然后再往下通过一系列技术来保障。很多企业说做了绿色设计，可能只是在绿色设计系统里选择做了一部分，比如针对某个零部件，或者某一个部分对它做了材料轻量化、材料优选、结构优化就说这是绿色的，因为节材了，节材也是节能，也是绿色的表现之一。但要想把绿色设计做好，一定是从生命周期的观点考虑，要考虑到材料选择、结构设计、工艺参数，包括回收阶段都应该在设计中考虑到，你考虑不到就做不到。

　　从设计、制造、使用、回收等阶段对汽车绿色制造的应用举例说明。分析汽车的回收性能，当汽车设计完成时，其回收率是多少就应该知道，汽车要出口这也是一个指标。对此，汽车企业非常关心，近几年开展了广泛研究与应用，要达到此目的，首先要建立汽车材料数据库，不仅要知道材料名称，还要知道它的成份，还要知道材料能不能回收，结构能不能拆解。因此，汽车用绿色材料的开发也非常重要，绿色产品没有绿色材料支撑是不可能的，因为材料在制造过程、加工过程中如果含有有毒有害的成分，就不可能做出来合格的产品。

　　3.3做好绿色制造技术应用管理

　　3.3.1政府要出台相应的政策鼓励绿色汽车的研发及消费，并完善相关技术法规汽车制造企业存在的传统思想意识、资金、技术等方面的问题，需要政府充分发挥职能，尽力帮助解决。政府应当建立专用发展基金，用于为实施汽车制造领域绿色发展战略中的重点技术项目，以此鼓励汽车的生产企业加大科研开发力度。省、部级技委、科委、科研单位应设立绿色汽车专项基金，扶持科技人员进行汽车制造领域绿色发展关键技术的攻关。企业也应根据自身实力解决发展所需要的资金，在充分利用传统筹资渠道的同时，还应注意选择较新的融资方式，并注意各种融资渠道的搭配，降低财务风险。

　　建立一套完整的质量保证和监管体系，形成一套关于产品制造、改装检验质量认证、燃料储运、运营安全人及其培训等各方面的较为完善的标准体系和管理规定，最大限度地降低燃料的安全隐患;通过法规政策扶持与鼓励企业使用先进技术降低排放，限制使用传统技术，引导与鼓励研制绿色汽车的制造生产技术和追踪国际领先技术;加强基础设施的法规建设与工作管理。

　　3.3.2企业采购管理采用绿色供应链，实施绿色营销

　　实施绿色供应链，从原材料采购供应、生产、最终消费、废弃物回收利用等全过程对汽车供应链进行生态设计。通过供应链内企业之间的紧密合作，使整个供应链在环境管理上协调统一，实现系统环境的优化。对绿色汽车及其零部件实施绿色营销的目的是保持人、汽车产品和环境之间的和谐，进而可以有效的避免人们的消费对环境造成损害。在汽车营销过程中，可以实施绿色服务、绿色广告、绿色标志等一系列绿色营销方式。这将进一步掀起绿色汽车消费浪潮，也是企业提高经济效益、增强竞争力、树立企业形象、进入国际市场的有效措施。

　　4结束语

　　汽车是我们国家重要的支柱产业之一，也是很多地方的支柱产业，主要是因为其产业链长、涉及领域多、影响范围广的特点。我们国家的汽车产销量连续多年稳步增长，汽车为社会经济发展和人们出行发挥了重要作用，但是其负面影响也引起了人们的普遍关注，因此，绿色制造要实现从能源、资源、使用过程、生产过程，一直到淘汰废弃，要从全生命周期的角度来思考解决问题。我们就把它分成从生产的角度、设计的角度、使用的角度、回收的角度，在开始设计的时候把这些问题都能考虑进去，这样我们可以系统地去做。你不可能现在把所有问题都解决了，但可以逐步解决顶层规划的内容，就是我们讲的绿色制造理念，具体的技术一定是实实在在的技术。

　　参考文献

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　　[4]刘飞，曹华军，何乃军.绿色制造的研究现状与发展趋势[J].中国机械工程，2000(Z1).

　　作者：丁根远DINGGen-yuan

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