基于綠色制造理念的制造工藝

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1、綠 色 制 造 ---讀書報告 姓名：儲海軍 學號：152020030 學院：機械工程學 課程老師:張春燕 基于綠色制造理念下的制造工藝 摘要：隨著社會的不斷進步，人們越來越注重環(huán)境的保護以及生產、生活上的節(jié)能減排。本文結合綠色制造的基本理念、定義以及內容等，闡述其價值所在，并通過簡述幾種機械制造的工藝來討論綠色制造理念之下的機械制造工藝。 關鍵詞：綠色制造理念；機械制造工藝；綠色制造技術 0引言 眾所周知,制造業(yè)是將

2、可用資源(包括能源)通過制造過程,轉化為可供人們使用和應用的工業(yè)品和生活消費品的產業(yè)。20世紀80年代,特別是80年代后期以來,世界制造業(yè)市場競爭不斷加劇,給企業(yè)帶來了越來越大的壓力,迫使企業(yè)紛紛尋求有效方法:一方面加速技術進步的步伐,促使現(xiàn)代制造過程的組織發(fā)生重大的變化,其目的在于使企業(yè)能適應市場的需要和變化,以最快的速度設計和生產出高質量的產品,并以最低的成本和合理的價格參與市場競爭。另一方面,制造業(yè)在生存和競爭的同時,又不斷消耗資源,產生廢棄物,造成環(huán)境污染,使得環(huán)境問題日益惡化,并正在對人類的生存與發(fā)展造成嚴重威脅。制造業(yè)是環(huán)境污染的主要源頭,因此,如何使制造業(yè)盡可能較少地產生環(huán)境污染

3、是當前環(huán)境問題研究的一個重要方面。于是綠色制造(Green Manufac-turing)這一全新的概念便產生了。 制造業(yè)是制造人類財富的支柱產業(yè)， 同時又是環(huán)境污染的主要源頭之一，綠色 制造就是為消除和避免制造業(yè)經濟惡性發(fā)展的后果，尋求新的發(fā)展戰(zhàn)略而提出的新概念。綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展的必由之路，它將生態(tài)環(huán)境與經濟社會聯(lián)結為一個協(xié)調發(fā)展的有機整體，要求經濟發(fā)展必須考慮自然生態(tài)環(huán)境的長期承載能力。使環(huán)境與資源既能滿足當前經濟發(fā)展的需要，而且還能滿足人類長遠生存的需要，采取主動措施和科學方法，建立一個環(huán)境與社會，經濟發(fā)展相協(xié)調的嶄新模式，使我們這一代人不能因為自己的生存和享受而濫用資源、

4、破環(huán)環(huán)境，把一個破損、污穢的地球留給子孫后代。 實施綠色制造，可以將廢物減量化、資源化和無害化，或消滅于生產過程之中，大大提高產品的綠色程度、提高企業(yè)的市場競爭能力和可持續(xù)發(fā)展能力。 1. 綠色制造理念的涵義 綠色制造，它的英文翻譯為Green Manufacturing，除了這個名稱之外，綠色制造也叫清潔制造、環(huán) 境意識制造、無浪費制造等，要了解綠色制造這個 概念，就需要先清楚制造業(yè)這個概念。制造業(yè)是將 可用資源(包括能源)通過制造過程，轉化為可供人 們使用和利用的工業(yè)產品或生活消費品的產業(yè)，它 是國民經濟的支柱產業(yè)，涉及到機械、電子、冶金、 化工、航空、航天、造紙等眾多行業(yè)，但它同時又

5、是 消耗資源、污染環(huán)境的主要行業(yè)。所謂的綠色制 造，是指產品從原料冶煉、毛坯制造、材料選擇、設 計、生產、包裝、使用和維修到報廢回收等整個生命 周期過程中，全面考慮環(huán)境和資源因素，對資源的 消耗量最少，對環(huán)境的污染最小，并使企業(yè)經濟效 益和社會效益協(xié)調優(yōu)化的現(xiàn)代制造模式。 綠色制造技術，指的就是在現(xiàn)有成本控制條件下，確保產品質量和功能不受影響的同時，將生產或者制造對環(huán)境和資源的破壞程度降到最低。綠色制造技術貫穿于產品的設計、制造和使用的全過程，在這個周期中要確保符合環(huán)境保護的基本要求，將其對資源的破壞程度降到最低，實現(xiàn)資源和能源利用的最優(yōu)化。在機械制造工藝中，綠色制造工藝主要包括以下幾種：

6、 （1） 少無切削技術 （2） 超高速加工技術 （3） 新型刀具技術 （4） 快速原型制造技術 2. 綠色制造技術的內容 前面已論述到:綠色制造系統(tǒng)的特征目標是追求廢棄物最少和環(huán)境污染最小,而決定此兩個目標的根本因素是資源流。影響制造系統(tǒng)的資源流的因素是多種多樣的,因而決定了實施綠色制造涉及的問題和途徑是多方面的,歸納起來,綠色制造技術從內容上應包括“五綠”,即綠色設計、綠色材料、綠色工藝、綠色包裝和綠色處理等五個方面。在綠色制造實施問題中,綠色設計是關鍵。比如,Boothroyd在Ford汽車公司發(fā)表的報告中指出,盡管設計費用僅占產品全部成本的5%左右,但卻決定了80%

7、～ 90%的產品生命周期的全部消耗。 2.1綠色設計 綠色設計是在產品及其壽命的全過程的設計中,充分考慮對資源和環(huán)境的影響,在充分考慮產品的性能、質量、開發(fā)周期和成本的同時,優(yōu)化各有關設計因素,使得產品及其制造過程對環(huán)境的總體負影響減到最小。綠色設計又稱為面向環(huán)境的設計DFE(Design for the Environment)。主要內容如下： 2.2綠色材料 綠色材料(Green Materials)是指在制備、生產過程中能耗低、噪聲小、無毒性并對環(huán)境無害的材料和材料制品,也包那些對人類、環(huán)境有危害,但采取適當?shù)拇胧┖缶涂梢詼p少或消除的材料及制成品。 綠色制造要求選擇材料

8、應遵循以下幾個原則: ①優(yōu)先選用可再生材料,盡量選用回收材料。提高資源利用率,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展;②盡量選用低能耗、少污染的材料; ③盡量選擇環(huán)境兼容性好的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射特性的材料。所用材料應易于再利用、回收、再制造或易于降解。 2.3綠色工藝 采用綠色工藝是實現(xiàn)綠色制造的重要一環(huán),綠色工藝與清潔生產密不可分。 綠色工藝的實現(xiàn)途徑包括: ①改變原材料投入,有用副產品的利用,回收產品的再利用以及對原材料的就地再利用,特別是在工藝過程中的循環(huán)利用; ②改變生產工藝或制造技術,改善工藝控制,改造原有設備,將原材料消耗量、廢物產生量、能源消耗、健康與安全風險以及生態(tài)

9、的損壞減少到最低程度; ③加強對自然資源使用以及空氣、土壤、水體和廢物排放的環(huán)境評價,根據(jù)環(huán)境負荷的相對尺度,確定其對生物多樣性、人體健康、自然資源的影響評價。 總之,我們應從生命周期的全過程對綠色工藝進行研究。推行綠色工藝既要從技術入手,更要重視管理和宣傳問題。 2.4綠色包裝、綠色處理 選擇綠色包裝材料作為產品的包裝已經成為一個研究的熱點。產品的綠色處理(即回收)在其生命周期中占有重要的位置,正是通過各種回收策略,產品的生命周期形成了一個閉合的回路。壽命終了的產品最終通過回收又進入下一個生命周期的循環(huán)之中。它們包括重新使用(Reusing)、繼續(xù)使用(usingion)、重新利用(

10、Reutilization)和繼續(xù)利用(Utilizin-gon)。為了便于產品的綠色處理,一般在設計中主要考慮產品的材料和結構設計,如采用面向拆卸的設計方法(design for Disassembly,DFD)。拆卸是實現(xiàn)有效回收策略的重要手段。只有拆卸才能實現(xiàn)完全的材料回收和可能的零部件再利用。只有在產品設計的初始階段就考慮報廢后的拆卸問題,才能實現(xiàn)產品最終的高效回收。 3.綠色制造的價值 本著生態(tài)、綠色、可持續(xù)發(fā)展的理念，對于機械 制造工藝而言，則要求綠色制造的產品必須具備以下幾方面的性能：其一，節(jié)能；其二，可拆卸和可維修性；其三，產品報廢后的可回收和可再利用，將廢棄 物減少到最少

11、化、不含有害物質；其四。廢棄物的處理過程經濟或不會對環(huán)境、安全和身體健康造成危害等。 由于綠色制造重視環(huán)保，合理且有效地利用自然資源，在機械產品的制造過程中貫徹“以人為本”的理念，具備良好的宜人性，如設備及周圍環(huán)境的色彩作業(yè)空間及位置等要符合人機工程學等原理。 同時綠色制造還保證產品能達到應有的性能和要求，此外，產品具有良好的經濟性等，這就使得綠色制造具備重大的經濟價值和社會價值。 4.綠色制造理念下的三種機械制造工藝 根據(jù)綠色制造的目標，綠色制造理念下的機械制造工藝可以 分為節(jié)約資源型工藝技術、節(jié)省能源型工藝技術、環(huán)保型工藝技術等。 4.1節(jié)約資源型的綠色工藝技術 節(jié)約資源的工藝技術

12、又稱低物耗的綠色工藝技術，是指從 設計和工藝著手，簡化工藝系統(tǒng)組成，節(jié)省原材料消耗的工藝技 術。 它的實現(xiàn)可從設計和工藝兩方面著手。在設計方面，采用更 易加工、低耗能、少污染的綠色材料和新犁的刀具材料并通過減 少零件數(shù)量、減輕零件重量、采用優(yōu)化設計等方法使原材料的利 用率達到最高，在工藝方面，可通過優(yōu)化毛坯制造技術，優(yōu)化下 料技術、少無切屑加工技術、干式加工技術、新型特種加T技術等方法來減少加工余龜即減小材料消耗。另外，還要重視機械產品 廢棄后的回收利用，使傳統(tǒng)的物料運行模式從開放式變?yōu)椴糠珠]環(huán)式。 4.2節(jié)省能源型工藝技術 節(jié)省能源型工藝技術也稱低能耗的綠色工藝技術，是指在生產過程中，降

13、低能量損耗的工藝技術。隨著地球礦物資源的減少和國際石油的不斷波動，節(jié)能已是當前的當務之急。企業(yè)可以通 過技術改造和工藝改造，采用先進新技術和新工藝，提高能源利 用率，重視低能耗的綠色設備的開發(fā)。減少機床材料的用量，優(yōu) 化機床結構，提高其性能；開發(fā)和利用一些可再生的，無污染的 新能源，包括太陽能，天然氣。風扇，地熱能等新型能源。 4.3環(huán)保型工藝技術 目前的機械制造多是采用去除的加工方式，產生大量的廢氣 物，既浪費資源，又污染環(huán)境。環(huán)保型工藝技術即低廢棄物的綠 色制造技術，是通過一定的工藝技術，減少或完全消除生產過程 中產生的廢液、廢氣、廢渣、噪音等。最有效的方法是在工藝設 計階段全面考慮。

14、回收利用切削液?；厥绽媚バ迹A防廢棄物 的產生，同時增加快速原型制造技術等綠色制造技術。另外，機 械制造容易造成大氣污染、水污染、振動污染、噪聲污染、熱污 染、射頻輻射污染、光污染等．其中最t要的是大氣污染和水污 染。通過改變節(jié)能結構和燃燒方式．采用集中供熱方式．來降低空氣污染。 5. 綠色制造工藝在實際的機械加工中的應用 機械制造加工過程中，綠色制造主要在其切削、機床、干加工的實際應用主要體現(xiàn)在以下 3 個方面： 1）綠色制造工藝在切削加工中的應用。在機械制造加工過程中，切削液主要起潤滑、冷卻、清洗以及排屑等作用但在使用過程中，一旦使用超過一定的量后會對環(huán)境造成嚴重污染。綠色制造工藝

15、加工時，需采用綠色的切削加 TT 技術替代切削液，解決其使用帶來的污染問題。 2）綠色制造工藝在機床加工中的應用。隨著社會的不斷進步，人們更多追求的是高精度、高效率和綠色化的產品。 3）綠色制造工藝在干加工中的應用。綠色機械制造干切削過程中，極易產生大量切削熱，對機床的外形造成直接的影響，進而影響到加工精度。 5.1綠色切削加工工藝技術 切削液在機械加工中起到冷卻、潤滑、排屑和清洗的作用。但是在機械加工過程中使用的切削液用量過大。大量的切削液會 污染環(huán)境。因此，要采用綠色切削加工工藝技術來解決切削液帶來的問題。目前國內對綠色切削的研究主要包括卡式切削、低溫切 削、綠色濕式切削等幾個方面

16、。相信在不久的將來，綠色切削將 是未來綠色制造業(yè)的重署組成部分。 5.2綠色機床加工工藝技術 2l世紀的今天，機械加工只有追求高效率、高精度和綠色化，才能適應社會的發(fā)展。這就需要在高效生產的同時，提高零件的加工精度和表面質量，高速機床加下工藝技術可以實現(xiàn)這個要求。由于較高的切削速度、較高的進給速度及較短的換刀等輔助時間，高速機床加工工藝技術通過一次性加工就可以獲得高質量 的加工表面，大大提高廠加工效率和質量，滿足了機械行、止品 種多、批量大、投資少的要求。 5.3干加工機床 在進行干切削加丁時，會產生大量的切削熱，會直接影響機床外形，影響加工精度。為了避免對機床的熱變形影響，必須采

17、用適合該加工工藝的車床，來保證工件加工的精度。為了能有效 帶走熱量，這類機床結構是完全熱對稱的，并且應配置循環(huán)冷卻系統(tǒng)和隔熱措施：為了能順利排屑，床身要計成立軸、傾斜式或 V字形，而且不應有妨礙排屑的凸起的緊固螺栓。機床底座及防 護的設計要考慮鐵屑能快速及全部流出。另外，為了保險起見，床身的蓋板可以采用雙層壁結構來進行隔熱。 6.與傳統(tǒng)的機械制造技術的對比 目前的機械制造技術可歸納為兩種生產模式： 6．1傳統(tǒng)制造技術 目前，我國的機械制造技術大多數(shù)采用傳統(tǒng)制造技術。它是 一個開環(huán)生產系統(tǒng)，其典型特征是從自然界獲取資源，經提煉處理后成為各種工程材料。在此過程中大量廢氣、廢水、廢渣等污染性

18、物質進入環(huán)境。在毛坯成型和加工制造過程中同樣存在大量 污染問題。對產品設計一般需投入大量的人力物力。在產品的制 造過程中，不僅有大量的廢物排放，而且由于生產制造中缺乏柔性，造成設備資源利用上的嚴重浪費。在產品使用過程中廢氣、廢物、噪聲等污染問題仍然是破壞環(huán)境的主要因素。特別是在部件和設備損壞后，往往成為廢棄物，從而造成資源的極大浪費，同時許多有毒有害無法回收的材料。對人類也會造成極大傷害。 6.2綠色制造技術 綠色制造技術模式是一種閉環(huán)生產系統(tǒng)。它是一種清潔生產方式和廢棄物循環(huán)利用的生產模式。在這種生產模式下，從原料開采到產品報廢的整個產品生命周期中，對材料的回收、利用、處理等傘部過程通盤

19、考慮。在冶煉時考慮廢氣、廢水的徹底凈化，在材料選擇時預先考慮產品報廢時的材料回收重用及處理問題。在綠色生產模式中，這些問題可通過特定的工藝手段和技術 措施在產品的牛命周期各個環(huán)節(jié)中逐一安排解決。比如在零件的設計和制造中標注出它們材料類型和同收方式的代碼，便于成組歸類處理，科學管理，做到有效地利用資源。通過以上分析可以看出，綠色制造技術和傳統(tǒng)制造技術的主要區(qū)別在于后者只是根 據(jù)市場需求設計、生產和出售產品，對資源利用、能源消耗和環(huán)境污染方面缺少考慮，而綠色制造技術對產品生命周期的全過程進行最優(yōu)化控制，合理配置資源，最丈限度地減少污染，充分發(fā)揮制造系統(tǒng)的功能。綠色制造這種現(xiàn)代化制造模式，是人類可持

20、續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。 7.綠色制造理念下的機械制造工藝 7.1 選擇綠色原材料 綠色制造所選擇的材料既要有良好地適用性能，又要滿足制造工藝特性以及與環(huán)境有較好地協(xié)調性，選擇綠色材料是實現(xiàn)綠色制造的前提和關鍵因素之一。 綠色制造要求選擇材料應考慮以下幾個原則: （1）優(yōu)先選用可再生材料，盡量選用回收材料，提高 資源利用率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展; （2）選用原料豐富，低成本，少污染的材料代替價格昂貴，污染大的材料; （3）盡量選擇環(huán)境兼容性好的材料，避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。這樣有利于提高產品的回收率，節(jié)約資源，減少產品毀棄物，保護生態(tài)環(huán)境。 7.2 采用先進

21、的成型技術 （1）少無切削加工技術 用自由成形制造代替切削加工，有些成形件不需要機械加工，就可直接使用，這樣不僅可以節(jié)約傳統(tǒng)毛坯制造時的能耗、物耗，同時也大大減少了產品的制造周期和生產費用。 （2）快速成型 RP 技術 快速成型（RP-Rapid Prototyping）又叫快速原型制造技術，他是利用三維 CAD 的數(shù)據(jù)，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。它與傳統(tǒng)機加工去除材料的方法截然相反，該工藝可以在沒有任何刀具、模具及工裝夾具的情況下，快速、準確、直接地制造任意復雜形狀的三維實體和零件，實現(xiàn)零件的生產。因此，既節(jié)約資源、降低制造成本，又能減少加工廢棄物對環(huán)境的污染，同

22、時也大大提高了新產品樣件的制造速度。 （3）綠色切削加工技術 綠色切削加工技術作為 21 世紀一項新的課題，正得到越來越廣泛的重視。雖然干式切削、低溫切削、綠色濕式切削等技術還有很多問題需要解決，但它們的優(yōu)越性正逐漸休現(xiàn)出來，綠色切削將是未來綠色制造業(yè)的重要組成部分。 8. 結論 人們已經越來越重視環(huán)境污染問題，綠色制造理念在機械行業(yè)已經成為熱點，同時也是當前機械制造中亟須解決的問題。 綜上所述，隨著綠色制造理念被世界被越來越多的國家和企業(yè)所重視，綠色制造理念下的機械制造工藝，除了能夠減少機械制造生產過程中對環(huán)境造成的污染、資源的浪費，

23、進一步提升資源利用率外，還能夠降低企業(yè)生產成本，為企業(yè)可持續(xù)的發(fā)展奠定堅實的基礎。但在此基礎上，綠色制造理念下的機械制造工藝，還需進一步對綠色能源、材料以及設備進行研究，進而實現(xiàn)機械制造業(yè)綠色制造的最終目的，進而提升企業(yè)的經濟以及社會的綜合效益。 總之，綠色制造理念下的機械制造工藝是與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略相符合的，是順應未來發(fā)展的工藝，是大有可為的行業(yè)。因此，應從環(huán)保效益和經濟效益雙贏的角度出發(fā)，同時也應該加強對綠色制造理念下機械制造工藝的研究、開發(fā)、改進和推廣應用力度。 參考文獻 【

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