（机械设计及理论专业论文）磨削工艺绿色度评价方法与系统的研究与开发.pdf

；q 斜 ； at h e s i si nm e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y s t u d yo ng r e e n n e s sa s s e s s m e n tm e t h o d a n d s y s t e m f o rg r i n d i n gt e c h n o l o g y b yf e n gq i a n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o r x i us h i c h a o n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2007ne2 0 u 7 | _ 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导f 完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一n - r _ 拳 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 = b 思。 学位论文作者签名：另强 日 期：乃d 7 缉7 目，7 j j 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 。 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 广( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： j 一 也o-气0 l ， ， ， ， 东北大学硕士学位论文 摘要 磨削工艺绿色度评价方法与系统的研究与开发 摘要 制造业在生产过程中，不仅要消耗大量的有限资源，同时还会对环境造成污染。面 对人类社会可持续发展的需要，实施绿色制造已经势在必行。磨削加工是机械加工中非 常重要的一类方法，而且是精密加工和超精加工最基本和首选的加工方法，在工业中得 到广泛的应用。同时磨削也是机械加工中对环境和资源影响最大的一种加工工艺。磨料 磨具本身的制造、磨料在加工中的消耗、磨削加工所造成能源及材料的消耗、以及加工 中大量使用的磨削液和产生的微粉及噪声等都对环境和资源产生了严重的影响。我国是 世界上磨料、磨具产量及消耗的第一大国，因此建立磨削加工绿色度评价体系、提高磨 削加工的绿色度意义重大。 本文在文献综述的基础上，分析了磨削工艺的绿色要求，全面研究了磨削加工过程 的绿色特性及其影响因素，建立了磨削绿色度评价的指标体系，并将其归纳为环境、能 源、资源、经济性、生产效率、宜人度和绿色管理等方面；对磨削工艺绿色度评价系统 和评价方法进行了研究，指出了系统的模块组成与评价标准及方法；建立了磨削工艺绿 色度评价层次结构模型，并分析了其指标层权重计算的方法；提出了一种基于a h p 和 三角模糊数的磨削工艺绿色度评价指标及子指标权重分析法，建立了数学模型并给出实 例分析，证明了所建模型及求解方法的正确性和实用性。 本文对磨削工艺绿色度评价系统中的环境属性和资源属性指标及其分指标量化方 法进行了研究，指出了能源属性评价的发展方向，提出了磨削工艺经济性的单方案评价 和多方案优选方法，分析了宜人度属性指标量化的内容；分别以材料可磨削性、磨削液 和生产效率为目标，在对磨削进行工艺分析之后进行评价方法研究，细化评价过程，建 立工艺参数评价模型：基于本文的磨削工艺绿色度评价理论，对评价软件的功能结构作 规划设计，构建软件的体系结构；最后利用v i s u a lc 撑编程语言实现了磨削工艺绿色度评 价系统平台的开发。 本文的研究成果不仅利于实现磨削工艺系统绿色度评价，加快实现绿色制造模式的 发展进程，也为磨削工艺系统磨削液选取、未知材料的加工及合理组织生产提供了合理 有效的磨削参数优化途径。此方法对类似工艺的绿色度评价方法研究、指标量化和工艺 参数优化或性质的评价同样具有指导意义。 关键词：磨削加工；绿色度；绿色制造；评价；权重分析；指标量化 氕n 拿 一 j i 一 一 轼 奉 ， ， ， ) s t u d y o ng r e e n n e s sa s s e s s m e n tm e t h o da n d s y s t e mf o rg r i n d i n gp r o c e s s a bs t r a c t d u r i n gt h ep r o d u c t i o np r o c e s so fm a n u f a c t u r i n g ，v a s to ff i n i t u d e r e s o u r c ea r ec o n s u m e d a n de n v i r o n m e n ti sp o l l u t e da tt h es a m et i m e i ti si m p e r a t i v eu n d e rt h es i t u a t i o nt h a tg r e e n m a n u f a c t u r em u s tb ep u ti np r a c t i c ei nf r o n to ft h en e e do fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t g r i n d i n g p r o c e s si so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tw a y si nm a c h i n i n g i ti sa l s ow i l d l yu s e da st h eb a s i ca n d p r e f e r r e dw a yi np r e c i s i o nw o r ka n dd l t r ap r e c i s em a c h i n i n g a tt h es a m et i m e ，g r i n d i n g p r o c e s sg r e a t l ya f f e c tt h ee n v i r o n m e n ta n d r e s o u r c e t h ep r o d u c t i o na n dc o n s u m eo fg r i n d i n g t o o l sm a k eg r e a te f f e c to nc o n s u m p t i o no fm a t e r i a la n de n e r g y g r e a tc o n s u m p t i o no f g r i n d i n gf l u i d ，d u s ta n dy a w pi ng r i n d i n gp r o c e s sd oh a r mt oe n v i r o n m e n ta n dr e s o u r c e w e a r et h ef i r s tc o u n t r yi ng r i n d i n gt o o l sp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o n ，s oi t h a sv e r yi m p o r t a n t a n dr e a l i s t i cm e a n i n gt or e s e a r c hg r i n d i n gg r e e n n e s sa s s e s s m e n ts y s t e mt oi m p r o v et h e g r e e n n e s so fg r i n d i n gp r o c e s s f i r s t ，b a s e do nt h el i t e r a t u r er e v i e w s ，t h i st h e s i si n t r o d u c e st h eg r e e nn e e d so fg r i n d i n g p r o c e s s ，s t u d i e st h eg r e e nc h a r a c t e r sa n dt h e i ri n f l u e n c ef a c t o r si ng r i n d i n gp r o c e s s ，f o u n dt h e i n d e xs y s t e mf o rg r e e n n e s sa s s e s s m e n t t h ei n d e xs y s t e mi n c l u d i n g ：e n v i r o n m e n t ，e n e r g y , r e s o u r c e ，e c o n o m y p r o d u c t i v i t y , a m e n i t yd e g r e ea n dg r e e nm a n a g e m e n t t h et h e s i ss t u d i e s t h eg r e e n n e s sd e g r e ea s s e s s m e n ts y s t e mf o rg r i n d i n g ，a n dp u t sf o r w a r dt h em o d u l e so fs y s t e m a n ds t a n d a r d so fa s s e s s m e n t ；e s t a b l i s ht h eh i e r a r c h ym o d e lf o ra s s e s s m e n t ，a n ds t u d i e st h e c a l c u l a t i o nm e t h o d sf o ri n d e xw e i g h t i nt h i st h e s i s ，am e t h o dn a m e dw e i g h ta n a l y s i so f g r e e n n e s sa s s e s s m e n to fg r i n d i n gt e c h n o l o g yb a s e d o nm e t h o do fa h pa n dt r i a n g l ef u z z y n u m b e ri sp u tf o r w a r d i ta l s og i v e sa ne x a m p l e t ot e s t i f yt h ec o r r e c t n e s sa n dp r a c t i c a b i l i t yo f t h em e t h o d t h e n ，t h i st h e s i ss t u d i e st h em e t h o d so fi n d e xq u a l i f ya b o u te n v i r o n m e n ta n dr e s o u r c ei n g r e e n n e s s a s s e s s m e n ts y s t e m ，a n dp o i n t so u tt h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o na b o u te n e r g y a s s e s s m e n t ；b r i n gf o r w a r dt h em e t h o d o fe c o n o m ya s s e s s m e n tf o rs i n g l ep r o j e c t ，a n a l y z e dt h e c o n t e n to fa m e n i t yi n d e xq u a l i f y ；b u i l da s s e s s m e n tm o d e l sf o rc r a f tp a r a m e t e r sa f t e ra n a l y s i s o fg r i n d i n ga i m e da tm a t e r i a l ，g r i n d i n gf l u i da n dp r o d u c t i v i t y b a s e do nt h et h e o r yo f g r e e n n e s sa s s e s s m e n tf o rg r i n d i n gi nt h i st h e s i s ，t h ef u n c t i o ns t r u c t u r eo f a s s e s s m e n ts o f t w a r e i sd e s i g n e da n di t ss y s t e ms t r u c t u r ei ss e tu p f i n e l y , g r e e n n e s sa s s e s s m e n ts o f t w a r es y s t e m f o rg r i n d i n gp r o c e s si sd e s i g n e db yv i s u a lc 挣 i i 东北大学硕士学位论文 摘要 t h er e s u l to ft h i ss t u d yc a l ln o to n l yb eu s e di n g r e e n n e s sa s s e s s m e n tf o rg r i n d i n g t e c h n o l o g yb u ta l s oi nq u i c k e n i n gd e v e l o p m e n to fg r e e nm a n u f a c t u r e ，s e l e c t i n go fg r i n d i n g f l u i d ，p r o c e s s i n go fu n k n o w nm a t e r i a la n do r g a n i z i n gp r o d u c t i o ne f f e c t i v e l y i th a sv e r y i m p o r t a n tm e a n i n gt og r e e n n e s sr e s e a r c ho ns i m i l a rt e c h n i c a l k e yw o r d s ：g r i n d i n g ；g r e e n n e s s ；g r e e nm a n u f a c t u r i n g ；a s s e s s m e n t ；w e i g h ta n a l y s i s ；i n d e x q u a n t i f y i i i 一 b 一 -， ： j 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 课题背景1 1 1 1 绿色制造概述1 1 1 2 绿色磨削概述。4 1 1 3 磨削工艺绿色度评价概述5 1 2 本课题的意义、研究方法和内容6 1 2 1 课题意义6 1 2 2 本课题的研究内容和方法6 第二章磨削工艺绿色特性及绿色度评价指标8 2 1 磨削绿色度评价指标及影响因素分析8 2 1 1 环境属性指标8 2 1 2 资源属性指标1 1 2 1 3 能源属性指标1 2 2 1 4 经济性指标1 3 2 1 5 生产效率指标1 4 2 1 6 宜人度属性指标。1 4 2 1 7 绿色管理指标1 4 2 2 小结1 5 第三章绿色度评价方法研究1 6 3 1 磨削工艺绿色度评价方法研究1 6 3 1 1 评价系统组成1 6 3 1 2 评价标准1 8 3 1 3 磨削工艺绿色度评价指标体系及评价方法1 9 3 2 基于a h p 和三角模糊数的磨削工艺绿色度评价指标权重分析1 9 3 2 1 磨削工艺绿色度评价层次结构模型1 9 3 2 2 指标层权重计算方法分析2 0 3 2 3 基于a h p 和三角模糊数权重计算方法分析。2 1 3 2 4 实例计算。2 5 3 3 子指标层权重分析2 9 3 3 1 建立语言评价重要度等级数组2 9 3 3 2 加权单位模糊数组3 0 3 3 3 非模糊化3 0 3 3 4 权重计算3 0 3 4 隶属度函数3 l 3 5 小结3 2 第四章绿色度评价指标量化3 4 4 1 环境属性指标量化3 4 东北大学硕士学位论文 目录 4 1 1 固体废物3 4 4 1 2 液体污染3 4 4 1 3 噪声污染3 5 4 1 4 振动污染3 6 4 1 5 热污染3 8 4 2 资源属性指标量化3 9 4 3 能源属性指标量化：4 0 4 4 经济性属性指标量化4 3 4 5 生产效率属性指标量化4 7 4 6 宜人度属性指标量化4 7 4 7 小结4 9 第五章关键因素评价方法5 0 5 1 磨削液的绿色度评价5 0 5 1 1 磨削液的使用5 0 5 1 2 磨削液的选用原则5 0 5 1 3 磨削液的评价体系、评价方案和评价体系数据库5 1 5 1 4 磨削工艺方案的优选5 4 5 2 磨削工艺生产效率评价5 4 5 2 1 时间的测量量化方法研究5 5 5 2 2 数据输入5 8 5 2 3 生产效率指标、分指标的评价5 8 5 2 4 生产效率分指标隶属度函数的确定5 9 5 3 工件材料的磨削加工性能评价6 2 5 3 1 可磨削性影响因素分析6 2 5 3 2 工件材料磨削性能等级判定指标6 3 5 3 3 工件材料磨削性能等级。6 3 5 3 4 工件材料磨削性能评判模型6 3 5 3 5 实例计算6 4 5 4 ，j 、结6 4 第六章磨削工艺绿色度评价系统平台的开发6 5 6 1 引言6 5 6 2 软件可行性分析6 5 6 3 系统开发环境、特点6 6 6 4 系统设计6 7 6 4 1 系统数据概念设计6 7 6 4 2 系统功能模块设计6 7 6 4 3 系统数据库设计6 8 6 4 4 数据库表的设计6 9 6 5 系统软件7 0 6 5 1 系统登录7 0 6 5 2 磨削工艺绿色度评价系统主界面7 0 6 5 3 参评方案数据录入7 1 6 5 4 方案评价7 4 6 5 5 权重设置7 7 j 东北大学硕士学位论文 目录 6 5 6 标准库信息查询8 0 6 5 7 系统管理窗口8 0 6 6 实例运用8 1 6 7 爿、1 2 8 3 第七章结论与展望。8 4 参考文献8 6 致谓 8 9 攻读学位期间发表的论著9 0 附录9 1 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景 1 1 1 绿色制造概述 第一章绪论 1 1 1 1 绿色技术内涵 绿色技术就是最大限度地节约资源和能源，减少环境污染，为有利于人类生存而使 用的各种现代技术、工艺和方法的总称。 绿色技术对于环境学来说就是环境保护技术，对于生态学来说是生态平衡技术，对 经济学来说是根据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术。所以，绿色技术既不专 指某一种技术或某一部门行业的技术，也不同于原始社会人类的绿色低效率生产，它是 一种现代技术体系，是在尽量不降低当前生产力水平的情况下，节省自然资源，维护生 态平衡，防止环境污染，促进人类健康和人类文明进步的技术【1 1 。 1 1 1 2 绿色制造的内涵 近年来，围绕生态环境问题，人们提出了“既满足当代人的需求，又不对子孙后代 满足其需要之能力构成危害的发展”的“可持续发展战略”。可持续发展战略具有极为 丰富的内涵，它将生态环境与经济发展联结为一个相互作用的有机整体，认为在经济发 展的过程中必须要考虑到生态环境的承载能力，不能无限度的使用自然资源。环境和资 源这一人类生存的必要因素应该不仅满足当前经济发展的需要，还应满足人类长远生存 的需要，所以应该形成一种综合性的可持续性发展战略。 制造业是人类创造财富的支柱产业，但同时它又消耗掉了大量的自然资源，并且是 造成环境污染问题的主要根源，为此制造业实施可持续发展战略已成为社会进步的必然 要求。绿色制造( g r e e nm a n u f a c t u r i n g ，g m ) 又称环境意识制造( e n v i r o n m e n t a l l yc o n s c i o u s m a n u f a c t u r i n g ，e c m ) 、面向环境的制造( m a n u f a c t u r i n gf o re n v i r o n m e n t m f e ) 等，它是 一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目标是使得产品在从设计、制造、 包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境产生的负面影响极小，资源利 用率极高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造实质上是人类社会可持续 发展战略在现代制造业中的体现，绿色制造的研究正在全球迅速兴起和发展，但到目前 为止，科学界对绿色制造理论的研究还很不够，还未形成理论体系。面对当前人类社会 对可持续发展的需要，制造业必须尽可能减少资源消耗并解决其带来的环境问题。鉴于 此，实施绿色制造势在必行【2 1 。 1 东北大学硕士学位论文第一章绪论 世界各国对产品工艺过程的技术经济分析进行了深入的研究，提出了许多新的理论 和方法。同时随着环境、资源和能源短缺的形式日益严峻，各国都纷纷制定政策和法规 鼓励实施清洁生产，并投入巨资进行环境治理。实际上，治理污染的投资来自于税收之 中，它是产品的一种潜在成本，以前由于生态环境破坏不严重，治理费用低，该成本并 未受到人们的普遍重视，而现在它却不容忽视。 综上所述，绿色制造根植于国家的可持续发展战略，是环境、生态、能源、资源、 经济、管理和技术发展的综合要求，是未来机械制造系统发展的必然趋势。 1 1 1 。3 绿色制造的发展状况 绿色制造及其相关问题的研究近年来非常活跃，特别是美国、加拿大、西欧等一些 发达国家，对绿色制造及相关问题进行了大量的研究。美国制造工程师学会( s m e ) 于1 9 9 6 年发表了关于绿色制造的专门蓝皮书( g r e e nm a n u f a c t u r i n g ) ，比较系统地提出绿色制造 的概念、内涵和主要内容。1 9 9 8 年s m e 又在国际互联网上发表了绿色制造的发展趋势的 网上主题报告，对绿色制造研究的重要性和有关同题又作了进一步的介绍。 在美国，从一些国家重点实验室到国家研究中心，从东海岸的麻省理工学院到西海 岸的b e r k e l e y 力i j 、h 大学，大量的研究工作正在进行，如b e r k e l e y 加州大学不仅设立了关于 环境意识设计和制造的研究机构，而且还在国际互联网上建立了可系统查询的绿色制造 专门网页。卡奈基美隆大学的绿色设计研究所从事绿色设计、管理、制造、法规制定等 的研究和教育工作，并与政府、企业、基金会等广泛合作。不少企业也进行了大量研究。 如1 9 9 6 年美国s m e 学会关于绿色制造研究的圆桌会议的大多数骨干是来自企业界的负 责人或代表。美国国家科学基金会也对绿色制造中的相关问题的研究给予了高度重视和 支持，如美国国家科学基金会1 9 9 9 年资助课题报告会( n s fd e s i g n m a n u f a c t u r i n g g r a n t e e sc o n f e r e n c e ) 所报告的与绿色制造相关的研究课题就有十余项。在此届大会上， n s f 设计与制造学部主任m a r t i n v e g a 博士在大会主题报告中还指出了未来制造业面临的 六大挑战性问题，环境相容性问题就是其中之一，而且指出目标就是减少制造过程中的 废弃物和把产品对环境的影响降到最低限度。 加拿大w i n d s o r 大学建立了环境意识设计和制造实验室( e c d ml a b ) 和基于、) l r 、 r v l 韵网 上信息库，发行了i n t e r n a t i o n a lj o u r n a lo fe n v i r o n m e n t a l l yc o n s c i o u sd e s i g na n d m a n u f a c t u r i n g 杂志，对环境意识制造中的环境性设计、生命周期分析( l i f ec y c l ea n a l y s i s ， l c a ) 等进行了深人的研究。 总之，绿色制造的研究正在国际上迅速开展。特别是近年来，国际标准化组织i s o 发布了有关环境管理体系的i s 0 1 4 0 0 0 系列标准推动着绿色制造的研究更加活跃和迅速 2 东北大学硕士学位论文第一章绪论 发展。 在我国，1 9 9 6 年原机械工业部组织了一个机械与汽车制造技术考察团，对日本和美 国的机械与汽车制造技术进行了考察，在所总结的九项颇有发展和应用前景的正在发展 中的先进制造技术中，绿色制造技术位于首位，其中包括绿色设计技术、拆卸和回收技 术及生态工厂的循环式制造技术。近年来我国在绿色制造及相关问题方面也进行了大量 的研究，国家自然科学基金和国家8 6 3 c i m s 主题均支持了一定数量的绿色制造方面的 研究课题，已取得了不少研究成果。国家8 6 3 c i m s 主题还在中国现代集成制造系统网 络( c i m s n e t ) 开辟了绿色制造专题，对国内外绿色制造研究情况进行了综合介绍。国内 包括合肥工业大学、重庆大学等高校和研究院所对绿色制造的理论体系、专题技术等都 进行了大量的研究。国家环保局于1 9 9 6 年1 月批准成立了国家环保总局华夏环境管理体 系审核中心，专门负责i s 0 1 4 0 0 0 系列标准在我国的实施、培训工作以及同国际有关机构 的交流，并建立了专门的网站中国环境管理体系认证信息网。 1 1 1 4 绿色制造的发展趋势 ( 1 ) 全球化绿色制造的研究和应用将愈来愈多的体现出全球化的特征和趋势。 绿色制造的全球化体现在许多方面：制造业对环境的影响往往是超越空间的，随着全球 经济的快速发展，世界各国都已或快或慢地走上了现代化制造的行列，同期而至的是由 高效率的制造带来的全球性环境破坏，又由于地球是一个整体，一个地方的污染物会随 河流、空气等媒介传播到其他地方，由此环境保护要全面展开，绿色制造必将在全球统 一实施；随着近年来全球化市场的形成，绿色产品的市场竞争将是全球化的；近年来， 许多国家对进口产品要进行绿色性认定，要有“绿色标志”。特别是有些国家以保护本 国环境为由，制定了极为苛刻的产品环境指标来限制国际产品进人本国市场，即设置“绿 色贸易壁垒”。绿色制造将为各国企业提高产品绿色性提供技术手段，从而为其国家的 企业消除国际贸易壁垒进人国际市场提供有力的支撑。 ( 2 ) 社会化社会是绿色制造的载体，绿色制造的研究和实施需要全社会的共 同努力和参与，以建立绿色制造所必需的社会支撑系统。绿色制造涉及的社会支撑系统 首先是立法和行政规定。 ( 3 ) 集成化要求更加注重系统技术和集成技术的研究。要真正有效地实施绿 色制造，必须从系统的角度和集成的角度来考虑和研究绿色制造中的有关问题。 当前，绿色制造的集成功能目标体系、产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用 户需求与产品使用的集成、绿色制造的问题领域集成、绿色制造系统中的信息集成、绿 色制造的过程集成等集成技术的研究将成为绿色制造的重要研究内容。 3 东北大学硕士学位论文第一章绪论 ( 4 ) 并行化绿色并行工程将可能成为绿色产品开发的有效模式。它是一个系 统方法，以集成的、并行的方式设计产品及其生命周期全过程，力求使产品开发人员在 设计一开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括 质量、成本、进度计划、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。 ( 5 ) 智能化上人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用。绿 色产品评估指标体系及评估专家系统，均需要人工智能和智能制造技术。 ( 6 ) 产业化绿色制造的实施将促进一批新兴产业的形成。 1 1 2 绿色磨削概述 磨削加工是机械加工中非常重要的一类方法，是精密加工和超精加工最基本的和首 选的加工方法，在工业中得到广泛的应用，具有“工业的牙齿 之称，与现代工业发展 有着密不可分的关系。磨料磨具及其应用技术的发展促进了现代工业的快速发展，而现 代工业进一步的发展需求又反过来促进了磨料磨具技术进步和产品品种及应用范围的 扩大。磨削工艺的应用已经渗透到机床、工具、交通、兵器等各个领域。因此，磨料磨 具及其磨削应用技术在科技进步和整个国民经济发展中具有及其重要的作用。 绿色磨削就是采用绿色制造技术的磨削工艺，是一种综合考虑资源优化利用和环境 影响最小的磨削制造系统。国内外针对磨削工艺建立其面向绿色性的应用技术研究工作 开展甚微。在绿色磨削工艺系统中，除了考虑经济效益因素外，还要注意培养工艺系统 周边的生态协调性和均衡性、环境稳定性、资源利用永续性、人力资源发展的持续性、 技术创新的持续性、相关产业发展的平衡性和工资福利的提高，强调可持续发展的长远 目标。因此在基于绿色制造的磨削工艺系统生产过程中要体现减量化、再利用和再循环 的原则；在空间上要求制造系统在利用资源和保护环境的同时，不危及其它产业系统的 发展。 由于常规的磨削加工产生一些环境问题，因此世界各国都在进行有利于环保的磨削 加工的研究，其基本的思路是不使用或少使用有害油剂：其次是重视废液的处理和循环 使用，不轻易排放，对磨屑也尽可能回收利用；同时注重开发新型的环保磨削方法。主 要有：用干式车削取代磨削加工、准干式磨削、干式磨削、开发新型磨削油剂、净化处 理和科学管理磨削液等方法。 4 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 3 磨削工艺绿色度评价概述 制造业在生产过程中，不仅要消耗大量的有限资源，同时还会对环境造成污染。面 对人类社会可持续发展的需要，实施绿色制造已经势在必行。磨削是机械加工中对环境 和资源影响最大的一种加工工艺。磨料磨具本身的制造、磨料在加工中的消耗、磨削加 工所造成能源及材料的消耗、以及加工中大量使用的磨削液和产生的微粉及噪声等都对 环境和资源产生了严重的影响。目前，世界上一些工业发达国家都在力图降低价格昂贵 的超硬磨料磨具的产量和消耗，以获得良好的经济和资源效益。我国是世界上磨料、磨 具产量及消耗的第一大国，因此建立磨削加工绿色度评价体系、提高磨削加工的绿色度 意义重大。绿色加工工艺能使产品生命周期内的环境和资源影响达到最小，符合持续发 展的要求，因而具有广泛的应用前景。 在绿色磨削工艺系统中，衡量工艺系统的发展程度不仅仅是工艺过程产生的经济效 益，而是一个综合的评判，它包括了系统周边的生态协调、环境稳定、资源永续利用、 人力资源发展的持续、技术创新、相关产业发展的平衡性和工资福利的提高。这样的衡 量标准要求工艺系统的发展不仅要注重经济增长，更要注意培养工艺加工系统发展可持 续性、稳定性、协调性和均衡性。对于特定条件下给定加工参数的磨削工艺系统来说， 其绿色度评价就是要通过对系统在保证其结构功能和加工质量的条件下，在成本允许的 范围内对其进行环境适应性分析、经济效益分析、资源利用分析，帮助决策者采取措施， 以保证系统长期、和谐地发展，并产生尽可能大的效益。 磨削工艺绿色度评价与传统评价的关系为：传统评价是绿色度评价的基础，没有传 统评价，绿色度评价就无从谈起。因为对于磨削工艺的工艺参数选择与优化都要首先满 足加工工艺的质量、功能、经济性等要求，否则其绿色度再高也没有实际意义。绿色度 评价是对传统评价的补充和完善，传统的以磨削质量或经济性为优化目标的评价只有在 其基础上将环境等属性作为工艺评价目标之一，才能使所评价目标满足绿色性能，符合 绿色制造要求，具有市场竞争力。绿色度评价和传统评价在评价指标、评价方法、评价 原则、评价知识、评价结果和产品等方面都存在着极大的不同。表i i 则为磨削工艺绿 色度评价与传统评价的比较。 5 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 表1 1 磨削工艺传统评价和绿色度评价方法的比较 t a b l e1 1c o m p a r i s o no ft r a d i t i o n a lw a ya n dg r e e n n e s sm e t h o df o rg r i n d i n ga s s e s s m e n t 1 2 本课题的意义、研究方法和内容 1 2 1 课题意义 通过建立磨削工艺绿色度评价系统，可以利用其对常规磨削工艺以外的数控磨削、 高速超高速磨削、点磨削或干磨削等先进磨削技术进行综合评价，对各种给定磨削工艺 的先进性进行判断。因此绿色磨削工艺的研究作为绿色制造的一部分具有重要的社会价 值和经济价值。 综上所述，本课题的提出具有以下重要意义： ( 1 ) 有利于推动先进磨削技术和绿色制造的发展进程。 ( 2 ) 促进加工工艺减少废料和污染物的生成和排放，提高磨削加工过程与环境的相 容度，降低整个生产活动给人类和生态环境带来的风险。 ( 3 ) 促进短缺资源的代替、可再生资源的利用、二次能源的利用及节能降耗措施， 延缓资源枯竭，促使资源和能源的合理永续利用。 ( 4 ) 提高产品竞争力，树立良好的企业形象。 ( 5 ) 降低产品整体成本。 ( 6 ) 实现社会、经济和环境的健康协调发展等。 1 2 。2 本课题的研究内容和方法 1 2 2 1 研究方案及可行性分析 本文将对评估系统建立中急需解决的一些重要问题进行探讨。首先对磨削工艺过程 中各环节的绿色特性做全面的研究，分析工艺过程中和绿色度有关联的各工艺环节，探 6 东北大学硕士学位论文第一章绪论 讨评价系统的组成，确定影响加工工艺绿色度的评价属性指标，并参考相关文献仔细研 究其在机械加工工艺过程中的要求，了解国家相关政策；另外从磨削的工作机理及磨削 工艺所要求的技术及相关参数入手，逐个分析其对应各环境属性指标的影响程度，将环 境指标与工艺参数指标汇总起来制成指标库；最后通过学习国内外专家的研究成果，综 合适合磨削工艺诸参数的总体评价的多指标模糊目标的评价方法，通过建立各指标的数 学模型，借助先进的计算机软件开发研制出实用有效的绿色磨削工艺评价系统软件。 1 2 2 2 主要研究内容 ( 1 ) 磨削工艺过程各环节绿色特性的全面研究。 ( 2 ) 磨削工艺过程中各工艺参数对环境、生态、能源等因素影响的综合研究。 ( 3 ) 研究适合磨削加工绿色特性诸参数的综合评价方法。要求兼顾机械、材料、 环境、生态、经济、社会等各学科；操作简单实用，符合人的习惯思维。 ( 4 ) 寻求合适的方法对绿色度各影响因素指标建立数学模型并进行各自的权重分 析，使模型算法科学可靠，结果符合国家相关政策要求。 ( 5 ) 绿色度各影响因素指标的量化方法研究。 ( 6 ) 评价系统中重要指标的量化建模。 ( 7 ) 磨削系统绿色度评价计算。 ( 8 ) 利用编程软件制作评价系统操作界面。 7 东北大学硕士学位论文第二章磨削工艺绿色特性及绿色度评价指标 第二章磨削工艺绿色特性及绿色度评价指标 2 1 磨削绿色度评价指标及影响因素分析 研究磨削工艺绿色度目的是为了促进资源和能源的综合利用，延缓资源消耗进程； 同时减少加工过程中废料和污染物的生成及排放，提高工业产品在生产过程中与环境的 相容程度，降低整个加工过程给人类和环境带来的风险，最终实现经济效益和环境效益 的最优化。绿色度评价指标体系除包括传统的工艺设计指标外，还必须满足环境属性的 要求，并充分考虑以人为本的原则，支持国家整体可持续发展规划，树立绿色意识，一 般应从技术、经济、生态环境和社会等方面进行评价。评价指标应包括：环境属性指标、 资源属性指标、能源属性指标、经济性指标、时间指标、宜人性指标、绿色管理指标等， 如图2 1 所示，其中每类属性又包含若干项评价指标。 生产效 经 宜人度 绿色管理 能源 图2 1 磨削工艺绿色度评价指标体系 f i g 2 1i n d e xs y s t e mo fg r e e n n e s sa s s e s s m e n to fg r i n d i n gt e c h n o l o g y 2 1 1 环境属性指标 环境属性指标主要是指工艺过程中与环境有关的属性，是反映绿色工艺与一般工艺 的重要特征之一。对环境评价的要点就是要弄清污染环节，废物的形式和数量，废物中 主要的污染物种类与含量，防止措施与处理方式，进入环境的主要污染物的形态、总量 与排放方式等。 2 1 1