数控技术毕业设计（论文）-绿色制造技术的研究与探讨.doc

毕业论文 题目：绿色制造技术的研究与探讨 系部：机电工程系 专业：数控技术 班级：08 数控（2）班 学生： 学号： 指导老师： 江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕 业 设 计（论文）任 务 书 机电工程系系部 数控 专业 2008 级（2011 届）数控（2）班 学生 题 目：绿色制造技术的研究和探讨绿色制造技术的研究和探讨 专题题目： 原始依据： 工作基础： 绿色制造是有非常深刻的内涵，它涉及的问题领域包括三部分：一是制造 问题，包括产品生命周期的全过程；二是环境影响问题；三是资源优化问题， 绿色制造就是这三部分内容的交叉和集成。绿色制造考虑两个过程：一个是产 品生命周期全过程和物流转化过程，即从原材料到最始产品的过程，通过绿色 制造要达到两个目标：一个是减少环境污染，一个是实现资源优化。因此绿色 制造包含的内容十分广泛，包括绿色设计绿色生产绿色再制造等现代设计和制 造技术。 研究条件： 利用网络资源，参考相关文献，并在老师的提示和指导下熟悉并掌握绿色 制造技术 应用环境： 绿色制造技术是基于产品应有的基本性能、使用寿命、质量等为前提，在 设计、制造、使用中实现绿色制造技术，并做到以人为本，充分发挥人力资源 优势和人的创造力，促进人与自然的协调发展。 工作目的： 本设计的研究目标：通过绿色设计理念对现代机械产品年设计的影响， 进一步显现出绿色制造技术的研究和发展趋势 主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课 题性质对学生提出具体要求）： 研究内容： 本论文的内容分为以下：1：关于机械产品绿色设绿色计理念 2：机械绿色制造 技术 3：绿色制造的研究和发展趋势 1：关于机械产品绿色设绿色计理念包括以下两点的探讨：关于机械产品 绿色设计的概念：机械产品绿色设计是一种基于产品整个生命周期，并以 产品的环境资源属性为核心的现代设计理念和方法，在设计中，除考虑产 品的功能、性能、寿命、成本等技术和经济属性外，还要重点考虑产品在 生产、使用、废弃和回收的过程中，对环境和资源的影响。绿色设计理念 对现代机械产品设计的影响：想法决定生活，理念决定设计。理念或观念 的进步对社会发展有巨大的推动作用，理念虽然不是具体的方法，但理念 可以为具体方法的研究指引方向，而具体的设计方法，是建立在一定的设 计理念之上的，理念是具体方法的基础。纵观人类机械产品设计理念和产 品设计技术的进步历程，不难看出，设计理念的进步给产品设计带来的巨 大影响。从机械设计学科的角度，近代设计方法学的发展主要体现为： “功能思想”的提出；“人机学”思想的形成；“工业设计”学科的发展 和成熟。 2：机械绿色制造技术包括以下两点的探讨：绿色制造的提出：废旧或闲 置设备回收和再利用率较低，这在旧机床处理方面问题尤为突出，我们的 许多工厂常见的场景就是厂房内满身锈迹的废旧设备，大批五、六十年代 的旧机床和数控机床、加工中心、fms、cims 甚至网络加工等先进制造系 统并存，如何改造和利用好这些旧设备是摆在我们面前的大课题。 绿色制造工艺和先进技术：成形制造技术正向净成形方向发展，成形制造 技术包括铸造、焊接、塑性加工等，目前它正从接近零件形状（near net shape process）向直接制成工件，即精密成形或净成形（netshape process）方向发展。这些工件有些可以直接或者稍加处理即可用于组成 产品，这样就可以大大减少原材料和能源的消耗。 3：绿色制造的研究和发展趋势包括以下六点的探讨：绿色制造的全球化 特征：制造业对环境的影响往往是超越空间的 ，人类需要团结起来 ，保 护我们共同拥有的惟一的地球。绿色制造的社会化特性：绿色制造涉及的 社会支撑系统首先是立法和行政规定问题。当前 ，这方面的法律和行政 规定对绿色制造行为还不能形成有力的支持，对相反行为的惩罚力度不够。 立法问题现在已愈来愈受到各个 国家的重视。绿色制造的并行化特性： 绿色并行 工程涉及一系列关键技术 ，包括绿色并行工程的协同组织模式 、协 同支撑平 台、绿色设计 的数据库 和知识库 、设计过程 的评价技 术和方 法、 绿色并行设计 的决策支 持系统等 。 许多技术有待于今后 的深入研究。绿色制造的智能化特性：绿色制造的决策目标体系是现有制 造系统 t q c s ( 即产品上市时间 t 、 产品质量 q、 产品成本 c 和为 用户提供的服务 s )目标体系与环境影响 e 和资源消耗 r 的集成，即形 成了 t qc s r e 的决策目标 体系。绿色制造的产业化：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较多和对环境负 面影响较大的产品。 具体要求： 通过对绿色设计理念对现代机械产品年设计的影响的阐述 日程安排： 1：11 月 25 日-12 月 20 日，阅读有关文献资料，进行课题/论文调研 2：12 月 21 日-12 月 25 日，撰写选题报告； 3：12 月 26 日-1 月 15 日，撰写开题报告； 4：1 月 1 日-3 月 27 日，进行毕业设计，撰写设计说明或毕业论文，整理 并修改毕业设计/毕业论文，准备答辩。 5:3 月 28 日-4 月 4 月 3 日，论文审核； 6:4 月，准备答辩 主要参考文献和书目： 【1】郝岩，李文菲，陈冲，马玉芹绿色制造战略环境评价(sea)初探j农业与技 术2004(6) 【2】 王宏伟，程声通战略环境影响评价与可持续发展的关系研究j莺庆环境科学， 2000(1) 【3】 黄敏纯等绿色制造评价系统与评价方法的研究及应用中国环境科学， 200121(1) 【4】刘飞曹华军张华等:绿色制造的理论与技术m.科学出版社，2005，1. 【5】郑华林等:制造业可持续发展的绿色制造技术及其实施对策j.机械制造， 2006，06 . 【6】周劲松肖智清:面向新世纪的绿色制造技术j.机电一体化，2002，09 【7】刘飞,曹军华,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 ，11 (1 - 2) :105 - 107. 【8】刘飞，张华，岳红辉.绿色制造现代制造业的可持续发展模式j.中国机械工程, 1998 ,9 (6) :76 - 78. 【9】陈芨矽.新的制造战略绿色制造.中国机械工程，1997，8（3）：94-96. 【10】海锦涛.我国制造业可持续发展的思考.中国机械工程，2001（3）：245-248. 【11】席德立.无废工艺工业发展新模式.清华大学出版社， 1990. 【12】沈剑英.绿色制造技术的概念和内容j；机械制造；2001 难 12 期. 【13】刘光复，刘学平，刘志峰；绿色设计的体系结构及实施策略j中国机械工程；2009 年 09 期. 【14】张华，刘飞，马祖军；绿色制造技术的广义内涵和集成特性j制造技术和机床； 1999 年 11 期. 【15】张秀棉，谢继红；绿色机电产品设计的关键技术研究j；轻工机械；2002 年 03 期 【16】杨旭静，张传乾；绿色产品设计及其关键技术研究综述j；机械设计；2001 年 03 期. 【17】青文；绿色设计风行未来n;消费日报；2001 年. 指导教师签字 ： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕业设计（论文）开题报告 机电工程系部 数控 专业 08 级（ 2011 届） 2 班 学生 题 目：绿色制造技术的研究与探讨绿色制造技术的研究与探讨 （一）本课题来源及研究现状： （1）课题来源及意义 该课题是根据绿色制造技术现代产品设计的影响以及发展趋势来论述的。 可持续发展的理念正从不同的角度 ，以不同的方式向传统的工业界和企业生产 经营者发出挑战，同时也是重大的发展机遇。 绿色制造是一种以保护环境和资 源优化为目标的现代制造模式。发展绿色制造技术不仅是一个社会效益显著的 行为，也是取得显著经济效益的有效手段。 （2）研究现状 资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题，随着环境污染的 日趋严重，社会和谐发展中人与自然的和谐发展矛盾日显突出，绿色设计、绿 色制造制造、绿色产品逐渐成为市场主流。当前，国内外对绿色制造的研究迅 速发展，有些方面尚处于探索阶段，绿色制造理论体系还有待发展完善。主要 集中在绿色制造的确概念、理论的阐述及具体应用方面。并且，许多研究人员 都是从各自专业的角度对绿色制造加以研究，这是绿色制造研究领域发展的一 个必然结。但总体来说，缺乏系统性。 因此，绿色制造业作为绿色制造系统的一个子系统，有其独特的系统特征。 课题研究目标、内容、方法和手段： 1）目标 通过绿色制造技术的提出阐述绿色制造技术的研究和发展趋势。 内容 本论文的内容分为以下：1：关于机械产品绿色设绿色计理念 2：机械绿色制造 技术 3：绿色制造的研究和发展趋势。 1：关于机械产品绿色设绿色计理念包括以下两点的探讨：关于机械产品 绿色设计的概念：机械产品绿色设计是一种基于产品整个生命周期，并 以产品的环境资源属性为核心的现代设计理念和方法，在设计中，除考 虑产品的功能、性能、寿命、成本等技术和经济属性外，还要重点考虑 产品在生产、使用、废弃和回收的过程中，对环境和资源的影响。绿色 设计理念对现代机械产品设计的影响：想法决定生活，理念决定设计。 理念或观念的进步对社会发展有巨大的推动作用，理念虽然不是具体的 方法，但理念可以为具体方法的研究指引方向，而具体的设计方法，是 建立在一定的设计理念之上的，理念是具体方法的基础。纵观人类机械 产品设计理念和产品设计技术的进步历程，不难看出，设计理念的进步 给产品设计带来的巨大影响。从机械设计学科的角度，近代设计方法学 的发展主要体现为：“功能思想”的提出；“人机学”思想的形成； “工业设计”学科的发展和成熟。 2：机械绿色制造技术包括以下两点的探讨：绿色制造的提出：废旧或闲 置设备回收和再利用率较低，这在旧机床处理方面问题尤为突出，我们的 许多工厂常见的场景就是厂房内满身锈迹的废旧设备，大批五、六十年代 的旧机床和数控机床、加工中心、fms、cims 甚至网络加工等先进制造系 统并存，如何改造和利用好这些旧设备是摆在我们面前的大课题。 绿色制造工艺和先进技术：成形制造技术正向净成形方向发展，成形制造 技术包括铸造、焊接、塑性加工等，目前它正从接近零件形状（near net shape process）向直接制成工件，即精密成形或净成形（netshape process）方向发展。这些工件有些可以直接或者稍加处理即可用于组成 产品，这样就可以大大减少原材料和能源的消耗。 3：绿色制造的研究和发展趋势包括以下六点的探讨：绿色制造的全球化 特征：制造业对环境的影响往往是超越空间的 ，人类需要团结起来 ，保 护我们共同拥有的惟一的地球。绿色制造的社会化特性：绿色制造涉及的 社会支撑系统首先是立法和行政规定问题。当前 ，这方面的法律和行政 规定对绿色制造行为还不能形成有力的支持，对相反行为的惩罚力度不够。 立法问题现在已愈来愈受到各个 国家的重视。绿色制造的并行化特性： 绿色并行 工程涉及一系列关键技术 ，包括绿色并行工程的协同组织模式 、协 同支撑平 台、绿色设计 的数据库 和知识库 、设计过程 的评价技 术和方 法、 绿色并行设计 的决策支 持系统等 。 许多技术有待于今后 的深入研究。绿色制造的智能化特性：绿色制造的决策目标体系是现有制 造系统 t q c s ( 即产品上市时间 t 、 产品质量 q、 产品成本 c 和为 用户提供的服务 s )目标体系与环境影响 e 和资源消耗 r 的集成，即形 成了 t qc s r e 的决策目标 体系。绿色制造的产业化：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较多和对环境负 面影响较大的产品。 2）方法 通过网络、实地及其它手段与方式等调查了解有关现状 3）手段 校图书馆，电子资源 （三）设计（论文）提纲及进度安排： 1）论文提纲： ：前言：机制企业需积极开发和应用绿色制造技术来打造绿色产品，走可持 续发展之路。 ：正文：1：关于机械产品绿色设计理念。2：机械绿色制造技术。3：绿色制 造的研究和发展趋势。 ：总结：绿色制造是制造业发展的必由之路，它将使传统的制造业产生巨大 变革。 2）进度安排： ：11 月 25 日-12 月 20 日，阅读有关文献资料，进行课题/论文调研； ：12 月 21 日-12 月 25 日，撰写选题报告； ：12 月 26 日-1 月 15 日，撰写开题报告； ：1 月 1 日-3 月 27 日，进行毕业设计，撰写设计说明或毕业论文，整理并修 改毕业设计/毕业论文，准备答辩； : 3 月 28 日-4 月 4 月 3 日，论文审核； : 4 月，准备答辩； （四）：已具备的条件： 1）校图书馆、电子资源、网络资源 2）实地调查、网络调查 （五）主要参考文献和书目： 【1】郝岩，李文菲，陈冲，马玉芹绿色制造战略环境评价(sea)初探j农业与技 术2004(6) 【2】 王宏伟，程声通战略环境影响评价与可持续发展的关系研究j莺庆环境科学， 2000(1) 【3】 黄敏纯等绿色制造评价系统与评价方法的研究及应用中国环境科学， 200121(1) 【4】刘飞曹华军张华等:绿色制造的理论与技术m.科学出版社，2005，1. 【5】郑华林等:制造业可持续发展的绿色制造技术及其实施对策j.机械制造， 2006，06 . 【6】周劲松肖智清:面向新世纪的绿色制造技术j.机电一体化，2002，09 . 【7】刘飞,曹军华,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 ，11 (1 - 2) :105 - 107. 【8】刘飞，张华，岳红辉.绿色制造现代制造业的可持续发展模式j.中国机械工程, 1998 ,9 (6) :76 - 78. 【9】陈芨矽.新的制造战略绿色制造.中国机械工程，1997，8（3）：94-96. 【10】海锦涛.我国制造业可持续发展的思考.中国机械工程，2001（3）：245-248. 【11】席德立.无废工艺工业发展新模式.清华大学出版社， 1990. 【12】沈剑英.绿色制造技术的概念和内容j；机械制造；2001 难 12 期. 【13】刘光复，刘学平，刘志峰；绿色设计的体系结构及实施策略j中国机械工程；2009 年 09 期. 【14】张华，刘飞，马祖军；绿色制造技术的广义内涵和集成特性j制造技术和机床； 1999 年 11 期. 【15】张秀棉，谢继红；绿色机电产品设计的关键技术研究j；轻工机械；2002 年 03 期 【16】杨旭静，张传乾；绿色产品设计及其关键技术研究综述j；机械设计；2001 年 03 期. 【17】青文；绿色设计风行未来n;消费日报；2001 年. 教研室主任签字： 年 月 日 摘 要 在节约环保的发展趋势下,推行绿色制造技术给机械工业带来了新的发展 机遇。本文从分析绿色制造技术的特点入在节约环保的发展趋势下,推行绿色制 造技术给机械工业带来了新的手,阐述了企业在实施绿色制造技术时应遵循的原 则,并指出企业推广实施绿色制造技术的主要途径。本文介绍了绿色制造技术， 构建了符合机制业特点的绿色制造的体系框架，阐述某发动机制造企业在产品 设计与制造中采用的绿色技术和绿色工艺，企业初步实现“高效、低耗、绿色 环保”的绿色发展目标。 关键词： 绿色制造，绿色工艺，可持续发展 abstract trends in environmental conservation, the implementation of green manufacturing technology to the machinery industry has brought new opportunities for development. this paper analyzes the characteristics of green manufacturing technology into the development trend of environmental protection in the economy, the implementation of green manufacturing technology to the machinery industry has brought new hand, describes the enterprise in the implementation of green manufacturing principles to be followed, and that promote the implementation of enterprise the main way of green manufacturing technology. this article describes the green manufacturing technology, building a consistent mechanism for green manufacturing industry, the system characteristics of the framework, describes an engine manufacturing company in product design and manufacturing in the use of green technologies and green technology, business initially to achieve “efficiency, low consumption, green “green development goals. key words: green manufacturing, green technology, sustainable development 引 言 机械制造业是能源消耗、污染环境的一个重要方面，传统机械加工的资源 利用率不高，对环境污染严重，损害人体健康，因此，机制企业需积极开发和 应用绿色制造技术来打造绿色产品，走可持续发展之路。绿色制造技术是基于 产品应有的基本性能、质量等为前提，在设计、制造、使用中实现绿色制造技 术，并做到以人为本，充分发挥人力资源优势和人的创造力，促进人与自然的 协调发展。现在一些知名的制造企业将绿色 g(green)与时间 t(time)、质量 q(quality)、价格 c(cost)、服务 s(service)一起作为体现企业竞争力的因素， 目的就使用寿命是争取在产品整个生命周期，最大限度地利用原材料、能源， 减少有害废物和固体、液体、气体的排放，尽可能避免环境污染。绿色制造概 念要求制造业在最大限度地利用资源的同时，最低限度地减少环境污染，这种 制造模式就是绿色制造。 目 录 第一章 关于机械产品绿色设计理念1 1.1 机械产品绿色设计的概念 2 1.2 绿色设计理念对现代机械产品设计的影响 3 第二章 机械绿色制造技术 6 2.1 绿色制造的提出 6 2.2 绿色制造工艺和先进技术 7 第三章 绿色制造的研究和发展趋势 15 3.1 绿色制造的全球化特征 15 3.2 绿色制造的社会化 17 3.3 绿色制造的集成化 18 3.4 绿色制造的并行化 22 3.5 绿色制造的智能化 24 3.6 绿色制造的产业化 25 第四章 致谢28 参考文献29 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 1 第一章关于机械产品绿色设计理念 工业革命以来，人类社会经过 100 多年的快速发展，目前已经面临社会发 展与环境和资源之间的深刻矛盾。在人类对自己长期以来采用较为粗放的、大 规模工业发展模式及由此而引起的资源枯竭、环境恶化等问题的反思之后，如 何选择一条适合该国国情的可持续发展道路，实现人与自然的和谐相处，成为 世界大多数国家的共识。这种共识的代表就是 1972 年在瑞典斯德哥尔摩召开的 “联合国人类环境会议”通过的人类环境行动计划 ，1992 年联合国在巴西 里约热内卢召开的“世界环境与发展大会”通过的关于环境与发展的里约热 内卢宣言 、 21 世纪议程 ，以及 2002 年联合国在南非约翰内斯堡召开的“可 持续发展世界首脑会议”通过的关于可持续发展的约翰内斯堡宣言与可 持续发展世界首脑会议实施计划 ，其核心是提出了应建立社会、经济、资源和 环境相协调的可持续发展战略。 作为人类社会可持续发展的重要标志，是使子孙后代拥有与当代人相同， 甚至比当代人还多的人均财富和生存发展空间。这就要求当代人要有对历史和 子孙后代负责的精神，切实地改变现在传统的发展思维模式以及由这种思维模 式而产生的生产、生活和经济发展方式，特别是在这么一个经济快速增长、人 口众多、人均资源不到世界平均水平 1/2 的发展中国家更是如此。应该看到， 由于中国经济基础薄弱，技术相对落后，发展大部分是通过以自然资源和劳动 力为主要的投入手段所推动的，是一种粗放型的经济增长方式。这种发展的结 果，是现在面临越来越严重的资源短缺和生态环境恶化问题。 经济发展必须有利于资源的良性利用，有利于生态系统的良性循环，有利 于改善和提高人民的生活水平；而不能以浪费资源、破坏生态环境和降低人民 生活质量为代价。党中央提出了“要树立以人为本，实现全面、均衡和可持续 的科学发展观” ，这体现了中国政府在国家经济发展基本模式上观念的进步。作 为可持续发展战略的重要组成部分，以绿色设计和绿色制造为主要特征的绿色 浪潮正在席卷全球。通过绿色设计和绿色制造，人们希望实现对资源的循环利 用、降低能源消耗和最大程度地减小产品制造和使用对环境的影响，实现可持 续发展的目标。 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 2 一、机械产品绿色设计的概念 有关机械产品绿色设计概念方面的研究，国内近年来进行得比较多。机械 产品绿色设计的概念可归纳为：机械产品绿色设计是一种基于产品整个生命周 期，并以产品的环境资源属性为核心的现代设计理念和方法，在设计中，除考 虑产品的功能、性能、寿命、成本等技术和经济属性外，还要重点考虑产品在 生产、使用、废弃和回收的过程中，对环境和资源的影响。 其基本的内涵有： (1) 在产品设计的全过程中，产品的基本技术性能属性与环境资源属性、 经济属性并重，且环境资源属性优先。 (2) 在设计阶段应充分考虑产品在使用废弃后的可拆性和回收利用性。 (3) 提出了产品设计者和生产企业在环境保护、节约资源方面应承担的社 会责任。即对大宗工业产品，企业不但要生产产品，同时，还应在可能的范围 内，承担产品回收和再利用的义务。 (4) 它是对传统设计方法、设计理念的发展和创新，体现了人类对机械产 品设计学科认识的深化。 传统的机械产品设计侧重的是产品的性能、质量、成本等产品的基本技术 与经济属性，对产品的考虑最多到产品使用报废为止。按传统的机械产品设计 理念，在产品使用报废后，就成了一堆废铁和垃圾，与制造企业也没有任何关 系，报废产品金属零件的回收利用主要采用回炉冶炼方式，很少直接利用因而 是一种“从摇篮到坟墓”的过程。 所以，绿色设计与传统设计的根本区别在于：绿色设计要考虑产品的整个 生命周期，从产品的构思开始，在产品的结构设计、零部件的选材、制造、使 用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响，希望以最小的代价实现产品 “从摇篮到再现”的循环。 二、绿色设计理念对现代机械产品设计的影响 想法决定生活，理念决定设计。理念或观念的进步对社会发展有巨大的推 动作用，理念虽然不是具体的方法，但理念可以为具体方法的研究指引方向， 而具体的设计方法，是建立在一定的设计理念之上的，理念是具体方法的基础。 纵观人类机械产品设计理念和产品设计技术的进步历程，不难看出，设计理念 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 3 的进步给产品设计带来的巨大影响。从机械设计学科的角度，近代设计方法学 的发展主要体现为： “功能思想”的提出； “人机学”思想的形成； “工业设计”学科的发展和成熟。 在这三项近代机械设计学科的核心技术中，对后来机械产品设计的影响， 都首先体现在由于它们出现而带来的设计理念的进步，其次才是具体的方法， 所有先进的具体设计方法如：优化设计、可靠性设计、cad 等等，都是为实现 设计理念服务的。 例如：以美国人麦尔斯“顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功 能”为标志的“功能思想”的提出，并逐步为人们广泛的理解和接受后，使设 计者认识到：可它所带来的是人们在设计思想上的一次革命以采取不同的原理、 结构来实现同样的功能， ，大大地拓展了设计人员的视野，在此之前，人们在设 计时，更多的是用数学、力学的方法来研究机械的设计，用更合理的结构设计 去完善已能完成某种功能的机器，忽视了作为产品本质的“功能”的研究。正 是在功能思想的指导下，涌现出了大量采用新的功能原理的产品，如电子手表、 激光打印机、喷墨打印机以及现在的数码相机等。 绿色设计作为一种新的设计方法，出现的时间并不长，还远没有达到完善 的程度，很多具体的方法还有待研究，但绿色设计作为一种新的设计理念，它 的出现，使人们看到了过去设计思想方法的不足，意识到了在过去长期的设计 活动中，所忽视的产品设计与环境资源之间的关系和产品设计对环境、资源的 影响。绿色设计理念的提出，是机械设计学科发展历史上一个重要的里程碑， 是机械设计理念的一次革命和飞跃，它对现代机械设计学科所带来的革命性影 响主要表现为： (1) 第一次从人类整体利益的高度，强调了设计者、生产企业在人类社会 可持续发展和环境资源保护方面应该承担的社会责任。这种责任一方面可以通 过国家法律的形式强制企业承担，如汽车尾气的排放法规、锅炉的尾气排放法 规、工业废水的排放法规等，而更重要的是作为设计者和生产企业，必须主动 意识到自己应承担的社会责任，在企业的产品开发、生产和企业发展过程中， 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 4 能进行自我约束，不能仅仅为了实现自己企业商业利益的最大化，而置社会利 益于不顾。当今所面临的环境污染和资源短缺等问题，并不是由于个别企业或 某一行业的行为造成的，而是整个社会在一段时间内共同行为的累计结果。 所以，绿色设计理念反映了人们对现代生产方式和生活方式所引起的生态 和环境破坏的反思，从道德层面上提高了对设计师和企业素质的要求，代表了 一种新的设计文化，反映了人类道德认知水平的提高，这种提高和认识的深化， 必将从更高的层次上，推动社会文明的进步和实现所追求的人类社会可持续发 展的理想。绿色设计所代表的是“以人为本，实现人与自然和谐相处”的现代 设计文化。所以，如果说“功能思想”的提出是在技术层面上推动了设计学科 的进步；而“绿色设计理念”的提出是在人的思想道德和设计文化的层面上推 动了设计学科的进步，它体现了：“地球环境与资源保护是大家的共同责任” 的崇高思想。 (2) 对机械产品来讲，设计是源头。今天所面临的主要由工业设备、工业 产品制造与使用所造成的环境污染、资源浪费等问题，除受当时时代的科学技 术发展水平的限制，对可能引起的问题预见、认识不够有关外，还在很大程度 上与一些传统落后的产品设计理念有关。例如：在过去的设计理念中，几乎不 考虑环境问题，也不考虑产品的回收利用问题，并将烟囱林立、浓烟滚滚、污 水横流、机器轰鸣等看成是工业化的标志就是最典型的代表。对所制造和销售 的产品与企业和设计人员的关系，现在很多设计人员仍认为“产品过了保修期 就与自己和企业没有关系了” 。所以，必须改变产品设计的传统观念，要树立 “今天的产品，就是明天的废品”的产品设计理念，从产品的性能、材料选择、 制造、使用、合理的产品寿命、报废回收的整个过程来看待现在正进行的产品 设计，尤其是考虑产品报废后的回收性，进行综合平衡和决策，树立全新的绿 色产品设计理念。 (3) 对报废产品的重新认识。当今社会，科学技术发展很快，新产品层出 不穷，产品的有效寿命周期明显缩短，很多产品不是因为不能使用，而是由于 性能落后或仅仅由于外观老旧而报废。虽然可以花钱买新的，但被废弃的不仅 是报废的产品，而且还有废弃产品中所包含的资源。所以，绿色设计强调对 “物理报废”和“性能报废”产品的回收和再利用。 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 5 为此，要在产品设计的各个环节上综合考虑对产品整个寿命周期的影响， 对产品技术的发展有科学的预测，在现有产品、储备产品和研发产品之间有合 理的技术继承和联系，充分考虑由于产品款式、技术升级等因素引起的产品报 废，使产品具有合理的使用寿命，而不一味地追求产品的经久耐用。同时，在 设计中，广泛运用现代的设计技术，如采用系列化、模块化和标准化设计技术， 在产品设计中考虑产品零部件的技术和结构的继承性，为产品在报废后的再制 造奠定技术基础。运用面向拆卸的设计技术，注意考虑产品的装拆结构设计， 方便装拆。 同时，还应考虑对一些产量大、使用时间长的产品，在技术进步后，如何 对已销售的产品进行合理的、较为经济的改装，以提高产品使用性能的设计方 法，例如像家用空调、电冰箱等产品就是属于这种情况。由于技术进步，现在 产品的耗电量较前几年已经明显降低，如前几年普通电冰箱 24h 耗电量为 1kwh 左右，但现在可以达到 0.4kwh 左右，与现在新的节能型电冰箱相比，大量还在 使用的老电冰箱就像电老虎一样每天都在大量地消耗宝贵的电力。但由于这些 老冰箱不能以较为方便的方式和用户能接受的价格实现节能方面的改装，依然 会在若干年内继续使用这些弃之可惜的冰箱，并为它们多使用的电付钱，造成 社会资源的巨大浪费。从政府的角度讲，如何在政策上大力鼓励和扶持对报废 产品的再制造是值得研究的。 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 6 第二章 机械绿色制造技术 一、绿色制造的提出 绿色制造title绿色制造，又称环境意识制造（environmentally conscious mannufacturing） 、面向环境的制造（manufacturing for 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。 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环 境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个 产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生 态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。 传统的制造模式是一个开环系统，即原料工业生产产品使用报废 二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境 影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的 观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从 源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证 产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。 在人类即将跨入 21 世纪的今天，当微电子技术、大规模集成电子技术和机 械工业相结合，从而使古老的机械工业蓬勃发展的同时，却产生了对能源和原 材料的巨大消耗和浪费及对生态环境的日益破坏，使得全世界的技术人员和环 保人士都在全力解决此类问题，美国、日本、德国等发达国家在这方面都取得 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 7 了不少成果。我国对该领域已经开始重视起来。目前机械制造工业存在的主要 问题有： （一）废旧或闲置设备回收和再利用率较低 这在旧机床处理方面问题尤为突出，我们的许多工厂常见的场景就是厂房 内满身锈迹的废旧设备，大批五、六十年代的旧机床和数控机床、加工中心、 fms、cims 甚至网络加工等先进制造系统并存，如何改造和利用好这些旧设备 是摆在我们面前的大课题。 （二）能源和原材料的浪费现象十分严重 这在某些国营大厂表现更为明显：满地的切屑、小零件和无从下脚的遍地 油污也许能说明我国在由原料到产品所消耗的能源和原材料为什么比美国和日 本等先进国家高出数十倍之多。 （三）环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较淡薄尤其是一些中小企业对 环境的污染还比较严重。 （四）产品的回收利用率很低 长期以来我们沿袭的生产模式是生产流通消费废弃的开式循环，现 在我们提倡的是闭式循环的生产模式，就是在原来的生产模式中增加一个“回 收”环节。厂家在产品的设计和制造过程中就应该充分地考虑回收的问题，我 国清华大学的家电产品和上海交通大学汽车的全生命周期绿色设计现在已取得 了不少成果。 近几年开始开发的绿色制造，正是针对以上这些现象，提出综合考虑环境 因素和资源利用效率的现代制造模式。传统制造和绿色制造的最大区别就是传 统制造只是根据市场信息设计生产和销售产品，而其余就考虑得较少。绿色制 造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包 装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收 利用。采用绿色制造能最大限度地减少对环境的负面影响，同时原材料和能源 的利用效率能达到最高。目前已经颁布的 iso9000 系列国际质量标准和 iso14000 国际环保标准更为绿色制造提供了广阔的应用空间，一场“绿色革命” 已经来到，如何去迎接 21 世纪的制造业-绿色制造是我们每个机械行业技术人 员所亟待解决的课题。 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 8 二、绿色制造工艺和先进技术 在机加工发展历史中，许多新型高效的先进工艺和方法总在不断推出，从 而使机制工业在近几十年来快速发展，但以上提到的存在问题也不得不引起我 们的关注。随着技术的发展和社会进步，产品的更新换代和废弃速度加快，如 何加以回收利用也是一大难题；机制工业高投人、低产出和对材料能源的大量 浪费以及由此而来的工业废弃物增多更是与现在提倡的可持续发展背道而驰的； 机制工业对环境的负面影响还没有引起各方面的充分注意。所以推广绿色制造 工艺和先进技术势在必行，环境友好型和对用户及操作者友好型的绿色制造工 艺将是未来工艺技术发展的趋势之一。 （一）绿色制造工艺的简略定义 所谓绿色制造工艺是近几年才提出来的一个新概念，目前尚无统一的标准 定义。根据机加工的特点，笔者提出几点参考意见： 1.设计人员必须具有良好的环境意识 既综合考虑了产品的 tqcs（time，quality，cost，service）属性，还要 注重产品的 e（enveronment）属性，即产品使用的绿色度，在国际环保标准 iso14000 于 1996 年 1 月份正式颁布和实施以后，这在不久的将来会成为衡量 产品性能的一个重要因素。 2.广泛采用标准化、模块化的零部件 更重要的是设计时就应充分考虑产品报废时的回收利用，产品报废后，容 易拆卸和分解，并可加以回收或再生将是 21 世纪绿色工业产品的一项重要指标。 3.尽量简化工艺，优化配置 提高系统运作效率，使原材料和能源的消耗最少。 4.减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物质和技术。 （二）绿色制造工艺的应用 绿色制造工艺在目前来说尚处在起步阶段，完全成熟的技术和在实际中应 用的技术还不多，笔者只能就目前比较热门的研究方向和发展趋势谈一谈本人 的几点体会。 1.成形制造技术正向净成形方向发展 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 9 成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等，目前它正从接近零件形状 （near net shape process）向直接制成工件，即精密成形或净成形 （netshape process）方向发展。这些工件有些可以直接或者稍加处理即可用 于组成产品，这样就可以大大减少原材料和能源的消耗。 2.干式加工开始得到应用 目前干式加工的主要应用领域是机械加工行业，如干切削加工、干磨削加 工等等。干式加工顾名思义就是加工过程中不采用任何冷却液的加工方式。干 式加工简化了工艺、减少成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放 和回收等等。目前干式加工虽然在国外已经得到局部应用，并也取得了一些成 效，如美国、日本、德国等采用于车削、干磨削、干镗削等都取得了一定的成 果，但在我国还刚开始研究，并且干式加工工艺本身还尚须全面论证，不过作 为一种新型的加工工艺，已经得到了世界各国的广泛注意和研究。 3.工艺模拟技术得到迅速发展 工艺模拟技术主要应用于热加工过程，过去通常必须做大量的实验才能初 步控制和保证加工工件的质量，采用工艺模拟技术将数值模拟、物理模拟和专 家系统相结合，确定最佳工艺参数、优化工艺方案，预测加工过程中可能产生 的缺陷和防止措施，从而能有效控制和保证加工工件的质量。 4.新型制造技术的不断涌现 现在对制造技术本身来说，各学科、专业之间的界限已经不那么明显，从 产品的设计开始，直到产品的加工工艺、加工过程、质量检测、最后装配和包 装，这些中间环节之间的界限已逐步走向淡化消失，逐渐趋向一体化，如现在 cad、capp、cam 的出现就使设计和制造成为一体。现在推出一种新型技术-快 速原型零件制造技术（rpm） ，其设计突破了传统加工技术，采用材料“去除” 的原则，而采用“添加、累积”的原理。代表性技术有分层实体制造（lom） ， 熔化沉积制造（fdm）等等。 5.网络技术（nt） 、虚拟现实技术（vrt） 与制造业相结合构成敏捷制造（am） 虚拟现实技术在制造业中的应用主要 包括虚拟制造技术和虚拟公司（vc）两个部分，虚拟制造技术就是在真正产品 生产之前，在虚拟制造环境下生成软产品模型（soft prototype）来代替传统 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 10 的硬样品（hard prototype）进行实验，对其性能和可制造性进行预测和评估。 从而减少损耗，降低成本。虚拟制造技术和网络技术相结合，就可根据市场需 求，将产品所涉及到的不同公司，临时组建成一个计算机网络联系的虚拟公司。 目前正着手组建的“分散网络化制造” （dnm）就是虚拟企业的一种模式，它的 目标是在中国内地和香港的 2000 家制造企业之间通过 internet 建立制造资源 信息网络来实施敏捷制造。 机械制造业为社会生产机器的同时，也产生了大量的工业废液、废气、固 体废气物等污染。随着全社会保健意识的增长，企业家和技术人员也都意识到， 若在延伸用这种粗放式的机械制造模式，将不利于整个行业和社会的可持续法 展，因此急需探索符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色机械制造模式， 采取相应的绿色模式，适应社会发展的要求。绿色制造是庞大的系统工程是一 个综合考虑环境影响和资源消耗的制造技术。它着眼在产品的制造过程中，对 环境的负面影响最小，与环境协调发展，促进企业经济效益和社会效益共同提 高的制造模式。绿色制造的关键技术是： 1、绿色设计的研发； 2、绿色制造工艺技术及绿色工艺设备的研发； 3、绿色制造过程建模； 4、绿色制造的数据库和知识库的建立； 5、绿色制造评价方法的研究； 6、绿色制造集成技术的研究。 绿色制造工艺是绿色制造的核心问题。 绿色设计即在产品的设计阶段，就将环境因素和防止污染的措施南乳产品 设计中，将产品的环境属性和资源属性，如可拆卸性、可回收性、可制造性等 作为设计的目标，并行地考虑并保证产品的功能、质量、寿命和经济性。绿色 设计要求在产品设计时，选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺，在适 用过程中能耗最低，不产生或少产生毒副作用；在产品生命终结时，要便于产 品的拆卸、回收和再利用，所剩废气物最少。 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 11 低物耗的绿色制造技术: 原材料（尤其时一些不可再生的金属材料）打大量消耗，将不利于全社会 的持续发展，因此，机械工业应机及推广资源消耗的绿色技术，也就是在机械 制造中，优化工艺方案，采用先进的加工技术，可采取以下绿色工艺技术。 1、绿色材料：绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的适用性能，又要 与环境有较好的协调性。为此，可改善机电产品的功能，简化结构，减少所用 材料的种类；选用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收在利用的材 料，如铝材料，若汽车车身改用轻型铝材制造，重量可减少 40%，且节约了然 油量；采用天然可再生材料，如丰富的柳条、竹类、麻类木材等用于产品的外 包装。 2、少无切削：随着新技术、新工艺的发展、精铸、冷挤压等成型技术和工 程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形仿形发展。有些成 形件不需要机械加工，就可直接使用，不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、 物耗，业大大减少了产品的制造周期和生产费用。 3、节水制造技术：水是宝贵的资源在机械制造中起着重要作用。但由于我 国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应机及探讨节水制造的新工艺。干式 切削就是一例，它可消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应，是理性的 机械加工绿色工艺。它的应用不局限于铸铁的干铣削，也可扩展到机加工的其 它方面，但要有其特定的边界条件，如要求刀具具有较高的耐热性、耐磨性和 良好的化学稳定性，机床则要求高速切削，有冷风、吸尘等装置。 4、减少加工余量：若机件的毛坯粗糙，机加工余量较大，不仅消耗较多的 原材料，而且生产效率低下。因此，有条件的地区可组织专业化毛坯制造，提 高毛坯精度；另一方面，采用先进的制造技术，如高速切削，随着切削速度的 提高，则切削力下降，且加工时间短，工件变形小，以保证加工质量。在航空 工业上，特别是铝的薄壁件加工目前已经可以切除出厚度为 0.1mm，高为几十 毫米的成形曲面。 5、新型刀具材料：减少刀具，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗时降低材 料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。 6、回收利用：绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后回收利用，它使 传统的物料运行模式从开放式变为部分闭环式。 低能耗的绿色制造技术: 江西理工大学南昌校区 2011 届专科生毕业论文 1