现代技术制造大作业-绿色工艺制造技术.docx

西安石油大学2012-2013学年第二学期现代制造技术考查大作业姓名 程文龙 班级 机械1002班 学号 201006081212 绿色制造工艺技术的发展现状及其应用 摘 要：本文首先介绍了有关绿色制造技术的基本概念、特点、作用和主要理念，然后依次简述了绿色制造技术在制造方面的运用和各种应用技术，最后简要的分析其发展现状和其在机械领域应用的途径。关键字：绿色制造、机械制造、发展前景。一、绿色制造的概念绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Environment）等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。二、绿色制造技术的特点绿色制造是一个综合考虑影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业效益和效益协调优化。其主要特点有以下几点：1.绿色设计。绿色设计是融产品的质量、功能、寿命和环境于一体的系统设计方法。在设计之初就应在产品生命周期的各个环节都考虑产品的环境属性(如:可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为一个重要的原则。绿色设计方法具有绿色性、集成性和并行性：它首先是在绿色(节能、环保)设计的原则指导下，在一开始就考虑产品周期全过程的所有因素，包括产品质量、进度计划、用户要求等。在设计过程中使选择、结构设计、工艺设计、包装运输设计、使用维护设计、拆卸回收设计、报废处置设计等多个设计阶段同时进行、相互协调，各阶段和整体设计方案、分析评价结果及时进行信息交流和反馈，从而在其设计研发过程中及时改进，使产品设计达到最优化。2.绿色材料。绿色材料是指在选材时尽量选择无污染或少污染，易回收的材料。为此，一是要多开发绿色材料，并建立绿色材料库;二是设计选材时要注意经济效益与社会效益相协调。 3.绿色工艺。绿色工艺是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染。绿色工艺与清洁生产密不可分。绿色工艺主要还应从技术入手，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案。如现在的精确成形、干式切削、准干式切削、生产废物再利用、快速原型制造等都是绿色工艺的新技术。4.绿色处理。绿色处理是指上一个生命周期报废的产品通过有效的回收又进入下一个生命周期的循环中。为了便于产品的绿色处理，一是设计之初就要考虑产品的材料和结构设计，如采用面向拆卸的设计方法、模块化的设计方法；二是发展绿色再制造技术，如再制造加工、过时产品的性能升级等。三、绿色工艺技术的在机械制造中的应用实施绿色工艺技术的主要途径是优化和改进现有的制造技术和工艺方法, 开发新技术新工艺, 提高生产效率和产品质量, 降低消耗。同时, 要合理利用资源, 预防污染和减少废弃物,使整个生产过程具有良好的环境性。绿色工艺技术的应用现状如下:1.成形工艺技术目前常用的成形工艺技术主要包括: 精密下料、精密铸造、精密锻造、精密轧制、冷挤压、粉末冶金等。为提高生产效率和材料利用率, 可采用精密剪切下料工艺。复杂形状零件( 如齿轮) 的冷挤压技术应用也越来越广,它具有材料利用率高( 高者可达92%) 、生产率高、精度高等特点。大力开发各种少无切削工艺技术, 使成形工艺技术从接近零件形状向直接制成零件, 即精密形或净成形( Net Shape) 方向发展。这种新技术的应用可使有些零部件( 或坯件) 直接或稍加处理即可用于组装产品.从而缩短了生产周期, 提高了生产效率, 并且大大减少原材料和能源的消耗, 改善对环境的负面影响。2.干式切削技术干式切削是绿色制造的重要内容, 与现行的湿式切削相比, 最大特点是消除了因切削液的使用所带来的一系列污染环境的弊端, 简化了工艺系统, 降低了生产成本, 节约资源, 保护环境。干式切削目前主要有两种方式: ( 1) 高速干式切削它大多采用高性能硬质合金、合金陶瓷和陶瓷作为刀具材料, 在无切削液状态中采用很高的切削速度进行切削加工, 既提高了效率, 又消除了切削液的污染。( 2) 低温冷风切削切削时给加工部位提供低温冷风( - 10100) 及在刀具表面涂微量植物油, 这样不但降低了切削功率, 解决了切削液污染问题, 而且消除了工件锈蚀现象。由于某些局限性, 现大多采用准干式切削, 即在切削加工中, 向加工部位喷射混有少量润滑油的气体, 只要使用恰当, 刀具、零件和切屑保持干燥状态,避免切削液的污染与处理问题, 并改善了作业环境。3.工艺模拟技术工艺模拟技术随着计算机技术、虚拟制造技术等迅速发展, 日趋成熟。目前大多应用于热加工( 如: 锻造、铸造、热处理等) 工艺过程的开发与改进。传统的热加工工艺往往需进行大量的工艺性实验和试验, 才能初步控制和保证零件的加工质量。然而, 应用计算机工艺模拟技术可进行多项数值模拟、物理状态模拟与工艺过程模拟, 并与工艺专家软件系统相结合, 选择最佳的工艺参数( 如: 温度、时间等) , 并且对预测工艺过程中可能产生的缺陷采取相应的对策, 有效地减少了试验费用、作业时间, 并节约能源, 保证加工质量, 最大限度地控制污染和预防污染。4.快速原型/ 零件制造技术快速原型/ 零件制造技术是计算机技术( CAD/CAM) 、CNC 技术、新材料技术、新能源技术等多学科技术的集成及综合应用, 以二维的制造方法制造任意复杂形状的三维实体, 无需专用夹具和刀具, 突破了传统加工技术采用材料“去除”的方法, 而采用“成长”的原理( 如采用粘结、融结、烧结、固化等工艺方法) 。它可直接制造样品, 供设计人员和用户进行直观检测、评判与优化, 以及用于产品性能的及时、准确检验和分析。该项新技术已用于快速制模, 有效地节约成本, 缩短产品开发周期, 快速响应市场需求, 这是一种前景十分广阔的绿色工艺“技术”。5.节能环保型热处理技术传统的热处理往往表现为能耗高、污染重、劳动强度大。随着新技术、新工艺的不断涌现, 大力开发和推广节能环保型热处理。例如激光热处理技术, 它拥有以下特点: ( 1) 优化资源使用, 能在低成本材料基体上制成高性能合金表面; ( 2) 生产效率高, 无需冷却介质, 加热和冷却速度都很快; ( 3) 易实现加工过程自动化, 并可有选择地对工件局部表面进行热处理, 硬化层深度、面积都易控制; ( 4) 基本上无污染和噪声。此外, 大力推广和应用远红外加热技术, 真空热处理, 节约能源, 保护环境。6.水喷射加工技术各种新能源的加工技术( 如电化学、离子束、超声波等) 的发展, 有利于能量的多元化、综合化、高效化、清洁化, 极大地扩展了传统加工的范围。例如水喷射( 俗称“水刀”)加工技术, 利用超高压水射流及混合于其中的磨料对各种材料( 金属或非金属) 进行切割、穿孔和表面去锈等加工, 具有无火花、不产生烟尘或有毒气体、不污染空气, 加工件不产生热效应, 且水资源可重复使用, 加工环境清洁等特点。7.优质清洁表面技术大力发展表面工程技术, 并使表面工程对于提高零件性能, 以及保护和改善环境起着重要的作用。对于一些耐磨性要求高的重要零件, 采用离子束辅助镀膜技术, 可大幅度提高航空航天轴承、精密仪器和刀具、模具的寿命。以及采用新型节能表面涂装技术 自泳涂装, 它为水分散体系, 完全不含有机溶剂, 无毒、无火灾危险, 与传统的电泳涂装工艺相比, 节能、节材, 涂膜均匀, 耐蚀性优良, 属无污染清洁生产工艺。现已在汽车零部件、家电、仪器仪表等行业获得推广与应用,并取得较为显著的经济效益和社会效益。8.其它工艺技术应用于机电行业的新技术新工艺不断涌现。例如超声波清洗技术, 使用水剂清洗液代替传统的汽油、煤油清洗液, 而且清洗效果好。现已广泛用于喷油嘴、喷丝板、微型轴承、仪表齿轮、集成电路、微电子器件的清洗, 可获得很高的净化度, 超声波清洗液可回收重用。以及无污染电镀液的使用, 亦极大改善了传统电镀污染的“重灾区”。电刷镀工艺的推广与应用, 提高了零件修复精度, 且节约了能源, 降低了成本。四、绿色制造的发展前景 1.绿色制造的实施将导致一批新兴产业的形成 制造业不断研究、设计和开发各种绿色产品以取代传统的资源消耗和环境影响较大的产品，将使这方面的产业持续兴旺发展。企业实施绿色制造，需要大量实施工费和软件产品，如绿色设计的支撑软件(计算机辅助绿色产品设计系统、绿色工艺规划系统、绿色制造的决策系统、产品生命周期评估系统、ISO1400国际认证的支撑系统等)，将会推动这类新兴软件产业的形成。2.绿色制造是一项低廉高质的制造系统工程 我国设备资产已达几亿，若其中l0报废的设备能利用绿色制造技术形成产品，就能创造巨大的经济效益和社会效益。 3. 绿色制造将会为我国及广大发展中国家消除贸易壁垒 一些发达国家为了保护本国的产业，对我国及广大发展中国家设置“绿色贸易壁垒”，我国必须积极的发展绿色制造来打破这一障碍。4.绿色制造是可持续发展的必然要求 绿色制造对环境负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化，是可持续发展的必然要求。五、绿色制造的发展现状 1. 国外现状 国外许多国家的政府部门早已推出了以保护环境为主题的绿 色计划.目前,在一些发达国家,除政府采取一系列环境保护措施 外,广大 消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向, 促进了绿色制造的发展.产品的绿色标志制度相继建立,凡产品标有 绿色标志图形的, 表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程 都符合环境保护的要求,对生态环境无害或危害极少,并利于资源的 再生和回收,这为企业打开销路,参与国际市场竞争提供了条件. 国际经济专家分析认为, 目前绿色产品比例已经占据很大一 部分,再过一些时间,所有产品都将进入绿色设计家族,可回收,易拆卸,部件或整机可翻新和循环利用.也就是说,在不久的将来,绿 色产品会成为世界商品市场的主导产品.2.国内研究现状 国内一些高等院校和研究院所在国家科委, 国家自然科学基金会 和有关部门的支持下对绿色制造技术进行了广泛的研究探索. 机械科学研究院已完成了国家科委九五攻关项目-清洁 生产技术选择与数据库的建立, 机械工业基金项目-绿色设计技术 发展趋势及对策研究. 围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研,在国内首次提出适合机械工 业的绿色设计技术发展体系, 同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的 研究. 目前正在开展国家自然科学基金项目环境绿色技术评价体系 的研究.以环境保护绿色 技术评价体系为研究载体,将 ETV 评价 技术导入机械制造业的绿色设计, 绿色制造, 建立制造业的绿色概念, 描述方法和 ETV 评价体系. 清华大学为创建绿色大学, 已将绿色工程技术列为优先发展和支 持项目,在美国China Bridge基金和国家自然科学基金会的支持 下,已与美国Texas Tech University先进制造实验室建立了关 于绿色设计技术研究的国际合作关系, 对全生命周期建模等绿色设计 理论和方法进行系统研究,取得一定进展. 上海交通大学针对汽车开展可回收性绿色设计技术的研究,与 Ford 公司合作,研究中国轿车的回收工程问题;与内贸部中国物资 再生利用华东分公司合作,撰写了探讨中国汽车销售,维修,二手车交易及回收利用一条龙管理模式的可行性报告;与法国柏林 工 业大学 IWF 研究所建立了合作关系, 在废弃工业品回收方面展开了研究工作. 合肥工业大学开展了机械产品可回收设计理论和关键技术及回收指标评价体系的研究. 重庆大学承担了国家自然科学基金和国家 863/CIMS 主题资助 的关于绿色制造技术的研究项目,主要研究可持续发展 CIMS(S- CIMS)的体系结构研究,清洁化生产系统和体系结构及实施策略,清 洁化生产管理信息系统等. 华中理工大学,浙江大学,北京航空航天大学等高院校也开展了 绿色制造技术研究. 总的来说,国内已形成了一支从 事绿色制造技术研究的专业队 伍,为我国发展绿色制造技术奠定了基础.。六、我国机械工业实施绿色制造技术的主要途径 1.建立并遵守环境保护体系，重视绿色意识。我国机械工业应加快建立ISO14001环保体系，并且致力于同ISO9001质量体系一体化，便于在开展各项活动中兼顾评价环境影响。通过建立环保体系，使企业员工能够针对产品生命周期全过程中伴随的环境问题进行正确识别，并积极采取措施加以预防和有效处理，使环境控制的思维方式和行为模式制度化、惯性化。通过建立“善待环境”的工厂，谋求与地球环境、需求者、地域社会的共生，从而实现工厂与社会的可持续发展。重视对员工进行安全意识、质量意识、节约意识、效率意识、环保意识等的教育和培训，以提高全体员工对经济效益、环境效益和社会效益的正确理解，充分认识到绿色生产的社会责任。2.注重绿色设计，实施绿色制造工艺技术。绿色设计是绿色制造技术的核心，设计阶段是产品生命周期的源头，从源头控制环境要素无疑是最有效的方法。 目前机械工业在绿色设计方面的主要内容包括:(1)确定绿色设计的原则是选择绿色材料和绿色零部件进行设计，选择绿色工艺和设备进行加工，用节能、节水、省料等最优化设计规定产品的实现方式，对材料进行标识，优化可装配及可拆卸性设计;(2)确定绿色的设计评价指标是节能、节水认证和再商品化率;(3)产品绿色排序是一种表示产品绿色程度的方式，主要是通过第三方采用随机抽样方法，由顾客对同行业同类产品的能耗、美感、安全、健康、警示、适用的性能、可接受的性价比、企业再商品化率、自我申明等内容进行定量评分。第三方将抽查结果结合环境报告进行综合分析，将排序结论向社会公告。其权威性虽往往受到质疑，但可作为顾客选购产品时的参考，因此也是顾客对企业产品满意度