第六章-机械制造技术的发展PPT课件.ppt

第6章机械制造技术的发展 世界科学技术的迅速发展 特别是计算机技术 微电子技术 控制论及系统工程与制造技术的结合 促进了现代制造技术的发展 形成了新的制造学科 即制造系统工程学机械制造技术的新发展主要表现在三个方面 与微电子 信息处理技术融合的柔性制造自动化技术 与微型机械 微小尺度有关联的精密加工和超精密加工技术 以现代管理理论为基础的先进生产模式和方法本章目录 本章目录 6 1机械制造系统自动化6 1 1机械制造系统自动化6 1 2柔性制造系统 简称FMS 6 1 3计算机集成制造系统 简称CIMS 6 2精密与超精密加工6 3环境保护与可持续制造思考题与练习 6 1 1机械制造系统自动化 机械制造自动化的任务就是研究如何取代人对机械制造过程中的计划 管理 组织 控制与操作等方面的直接参与当今机械产品市场的激烈竞争是机械制造自动化发展的直接动因目的 1 提高或保证产品的质量2 减少人的劳动强度 劳动量 改善劳动条件 减少人的因素影响3 提高生产率4 减少生产面积 人员 节省能源消耗 降低产品成本5 提高对市场的响应速度和竞争能力机械制造系统的发展阶段 刚性自动化 柔性自动化 综合自动化 三种自动化方式比较见表6 1 6 1 2柔性制造系统 简称FMS 1 定义FMS是数控机床或设备自动化的延伸 FMS的一般定义可以用以下三方面来概括 FMS是一个计算机控制的生产系统 系统采用半独立的NC机床 这些机床通过物料输送系统连成一体 2 FMS的工作原理 3 柔性制造系统的特点和适用范围 4 柔性制造系统的组成和结构 5 柔性制造系统的分类1 柔性制造单元 简称FMC 2 柔性制造系统 简称FMS 3 柔性制造生产线 简称FML 4 柔性制造工厂 简称FMF 2 FMS的工作原理 FMS的模型和工作原理框图6 附图1所示FMS工作过程可以这样来描述 可变制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和技术后 由其信息流系统 可编程控制系统 进行数据信息的处理 分配 并按照所给的程序对物流系统进行控制 柔性加工系统的模型及其原理图 6 附图1 3 柔性制造系统的特点和适用范围 与传统的刚性自动线相比 具有以下特点 1 具有高度柔性2 设备利用率高3 自动化程度高 稳定性好 可靠性强 可以实现长时间连续自动工作4 产品质量 劳动生产率提高柔性制造系统的使用范围见图6 1柔性制造系统主要解决单件小批生产的自动化 把高柔性 高质量 高效率结合和统一起来 是当前最有效的生产手段 图6 1柔性制造系统的适用范围 4 柔性制造系统的组成和结构 FMS通常由物质系统 能量系统 信息系统三部分组成 如图6 2所示FMS是在成组技术 计算机技术 数控技术和自动检测等技术基础上发展起来的 归纳起来 它主要完成以下任务 1 以成组技术为核心的零件编组2 以托盘和运输系统为核心的物料输送和存放3 以数控机床 或加工中心 为核心的自动换刀 换工件的自动加工4 以各种自动检测装置为核心的故障诊断 自动测量 物料输送和存储系统的监视等5 以微型计算机为核心的智能编排作业计划 图6 2柔性制造系统的组成 柔性制造系统 物质系统 信息系统 加工系统 自动更换位置 机床 1 柔性制造单元 简称FMC 柔性制造单元 flexiblemanufacturingcell FMC 由一台计算机控制的数控机床或加工中心 环形托盘输送装置或工业机器人所组成 采用切削监视系统实现自动加工 在不停机的情况下转换工件进行连续生产它是一个可变加工单元 是组成柔性制造系统的基本单元图6 4所示为FMC的基本布局形式FMC的优点 具有更好的扩展性 更强的柔性 具有投资规模小 成本低 易实现 见效快的突出优点 在单元计算机控制下 可实现不同或相同机床上不同零件的同步加工 图6 4FMC的结构 2 柔性制造系统 简称FMS 柔性制造系统 FlexibleManufacturingSystem FMS 由两台或两台以上的数控机床或加工中心或柔性制造单元所组成 配有自动上下料装置 自动输送装置和自动化仓库 并能实现监视功能 计算机综合控制功能 数据管理功能 生产计划和调度管理功能等在FMS中加工的工件可以由一台机床完成 也可以由多台机床共同加工完成 3 柔性制造生产线 简称FML 柔性制造生产线 flexiblemanufacturingline FML 是针对某种类型 族 零件的 带有专业化生产或成组化生产的特点FML由多台数控机床或加工中心组成 其中有些机床带有一定的专用性全线机床按工件的工艺过程布局 可以有生产节拍 但它本质上是柔性的 是可变加工生产线 具有柔性制造系统的功能 4 柔性制造工厂 简称FMF 柔性制造工厂 flexiblemanufacturingfactory FMF 由各种类型的数控机床或加工中心 柔性制造单元 柔性制造系统 柔性自动生产线等组成 完成工厂中全部机械加工工艺过程 零件不限于同族 装配 油漆 试验 包装等 具有更高的柔性FMF依靠中央主计算机和多台子计算机来实现全厂的全盘自动化 是目前柔性制造系统的最高形式 又称为自动化工厂 6 1 3计算机集成制造系统 简称CIMS 1 CIMS的基本概念 2 CIMS的构成功能构成结构构成学科构成CIMS技术是基于现代管理技术 制造技术 信息技术 计算机科学和技术 自动化技术 系统工程技术交互 渗透 结合产生的一门综合性技术 3 实施CIMS的效益 4 CAD CAPP CAM之间的集成CAD CAPP CAM三者之间的集成关系集成环境下的CAD集成环境下的CAPP集成环境下的CAM 1 CIMS的基本概念 CIMS是在自动化技术 信息技术和制造技术的基础上 通过计算机及其相关软件 将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来的 具有总体高效益 高柔性的智能制造系统应用 CIMS适合于动态的 多品种中小批量的产品生产CIMS在功能上包含了一个工厂从市场预测 产品设计 工艺设计 制造 管理至售后服务的全部功能 在各个环节的自动化上不是简单叠加 而是在计算机网络和分部式数据库支持下的信息集成 功能集成 人员集成 物质 设备 集成 功能构成 从功能上看 CIMS包括了一个制造企业中设计 制造 经营管理和质量保证等主要功能 并运用信息集成技术和支撑环境使以上功能有效集成 图6 5描述了各功能模块及其联系1 工程设计自动化系统2 制造自动化系统3 经营管理信息系统4 质量保证系统5 支撑环境系统 工程设计自动化系统 CAD CAP CAM 经营管理信息系统 MIS 制造自动化系统 FA 质量管理信息系统 QIS TCP IP网络系统 工程设计数据库 信息管理数据库 制造信息数据库 质量管理信息数据库 图6 5CIMS的组成 结构构成 任何企业都是层次结构的 但各层的职能及信息特点可能不同CIMS可以由公司 工厂 车间 单元 工作站和设备等六层组成 也可由公司以下的五层 工厂以下的四层组成工厂 车间 单元 工作站和设备各层的职能分别为计划 管理 协调 控制和执行层次较高 信息比较抽象 处理信息的周期也长 层次越低 信息越具体 处理信息的时间要求越短 3 实施CIMS的效益 CIMS效益的内容 可量化的经济效益难以量化的社会效益综合评价1985年美国科学院对美国在CIMS方面处于领先地位的5家公司进行了调研 结果表明采用CIMS可获得以下多方面效益 1 产品质量提高200 500 2 生产率提高40 70 3 设备利用率提高200 300 4 生产周期缩短30 60 5 在制品减少30 60 6 工程设计费用减少15 30 7 人力费用减少5 20 8 提高工程师的设计能力300 3500 4 CAD CAPP CAM三者之间的集成关系 在CIMS中 CAD是CAPP的输入 其主要完成的任务是机械零件的设计CAPP是利用计算机来制订零件的工艺过程 把毛坯加工成工程图样上所要求的零件 它的输入是零件的信息 它的输出是零件的工艺过程和工序内容CAM有两方面的含义 从广义上CAM 是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动 包括工艺过程设计 工装设计 NC自动编程 生产作业计划 生产控制 质量控制等 狭义的CAM 主要指NC自动程序编制 刀具路径规划 刀位文件生成 刀具轨迹仿真及NC代码生成等 它输出的是刀位文件和数控加工程序CAPP在CAD与CAM之间起到桥梁的作用 CAD的信息只能通过CAPP才能形成制造信息图6 7表示了CAD CAPP CAM三者之间的集成关系 CAPP CAD CAM 公共功能 模型管理 几何元素定义 绘图 特征定义 零件特征信息获取 决策专家系统 工序图生成 工艺文件管理 知识库管理 信息处理及刀位计算 刀位文件编辑及仿真 视图变换 后置处理 CAD CAPP CAM 图6 7CAD CAPP CAM的系统集成 集成环境下的CAD 需完成零件的几何定义 工程绘图 特征定义 模型管理及相关的一些公共功能采用人机交互的方式 从满足数控编程与加工要求出发 从零件结构设计与加工工艺统一的角度去定义零件的加工特征 提供CAD CAPP与CAM共享数据 集成环境下的CAPP 需完成零件特征信息获取 工艺决策专家系统 工序图生成 工艺文件管理和知识库管理功能系统信息输入的方式 由CAD输入零件信息 并转换为本系统中的零件信息描述方法所描述的信息根据零件图样 用本系统中的零件信息描述方法通过人机交互输入零件信息系统信息输出的方式 生成可读的工艺文件生成CAM软件所需的文件格式 作为其输入 以便集成两种文件均要存入共享数据库 以共其他环节查询调用 由于时间定额的确切值与数控加工有关 故由CAM输出给共享数据库 集成环境下的CAM 具有信息处理 刀位计算 刀位文件编辑 加工仿真 视图变换和后置处理功能自动读取分别由CAD和CAPP产生的零件几何信息和编程工艺信息 按照CAPP产生的加工顺序和加工参数 从零件模型中提取制造加工工序中指定的特征参数及其下属几何信息 计算刀位轨迹 进行刀位交互编辑 刀位运动仿真及后置处理 输出数控加工指令文件及切削工时等信息CIMS需要很高的技术支撑和大量的资金投入 6 2精密与超精密加工 6 2 1精密和超精密加工的概念精密和超精密加工的范畴精密和超精密的特点6 2 2精密和超精密加工的方法6 2 3几种具有代表性的精密和超精密加工的方法金刚石刀具超精密切削 金刚石刀具超精密切削机理 影响金刚石刀具超精密切削的因素 金刚石刀具超精密切削的应用固体磨料精密与超精密加工游离磨料加工微细加工技术 精密和超精密加工的范畴 1 定义精密加工是指在一定的发展时期 加工精度与表面质量达到较高程度的加工工艺超精密加工是指在一定的发展时期 加工精度与表面质量达到最高程度的加工工艺2 一般加工 精密加工 超精密加工以及纳米加工的划分几种典型零件的加工精度 如6 附表1 6 附表1 2 一般加工 精密加工 超精密加工以及纳米加工的划分 一般加工加工精度在10 m左右 表面粗糙度值在0 3 0 8 m的加工技术 如车 铣 刨 磨 镗 铰等精密加工加工精度在0 1 1 m 表面粗糙度值在 30nm的加工技术 如金刚车 金刚镗 研磨 珩磨 超精加工 砂带磨削 镜面磨削和冷压加工等超精密加工加工精度在0 1 100nm 表面粗糙度值在 10nm的加工技术 如金刚石刀具超精密切削 超精密磨料加工 超精密特种加工和复合加工等纳米加工加工精度高于3 10 m 表面粗糙度小于0 005 m的加工技术 其加工方法大多已不是传统的机械加工方法 而是诸如原子分子单位加工等方法 精密和超精密的特点 蜕化 和 进化 加工原则蜕化原则 一般在加工时 工作母机 机床 的精度总是要比被加工零件的精度高 称为蜕化原则直接式进化加工 利用精度低于工件精度要求的机床设备 工具 借助于工艺手段和特殊工艺装备 加工出精度高于母机的工件间接式进化加工 借助于直接进化加工 生产出第二代精度更高的工作母机 再以此作工作母机加工工件进化加工 直接式进化加工和间接式进化加工统称为进化加工 这一规律称为进化原则微量切削形成了综合制造工艺系统与自动化技术联系紧密特种加工和复合加工应用越来越多加工检测一体化 6 2 2精密和超精密加工的方法 精密和超精密加工的原理分类 根据加工机理和特点 如图6 8 刀具切削加工磨料加工特种加工复合加工 精密和超精密加工 刀具切削加工 车削 铣削 镗削 钻微孔 磨料加工 特种加工 复合加工 如机械化学抛光 固体磨料加工 游离磨料加工 磨削 砂轮磨削 砂袋磨削研磨 精密研磨 油石研磨超精加工 精密超精加工珩磨 精密珩磨砂袋研抛超精密研抛 抛光 精密抛光 弹性发射加工 液中研抛 液体动力抛光 挤压研抛喷射加工 电火花加工 成形加工 线切割加工电化学加工 蚀刻加工 化学铣削超声波加工微波加工电子束加工离子束加工激光加工 图6 8各种精密和超精密加工方法 金刚石刀具超精密切削机理 金刚石刀具超精密切削时 其背吃刀量可能小于晶粒的大小 切削就在晶粒内进行 这时 切削力一定要超过晶体内部非常大的原子 分子结合力 刀刃上所承受的切应力急速增加并变得非常大金刚石刀具具有很高的高温硬度和高温强度 金刚石材料本身质地细密 经过精细研磨 刃口钝圆半径可以达到0 02 0 05 m 且切削刃的几何形状可以加工得很好 表面粗糙度很低金刚石刀具超精密切削是在高速 小背吃刀量 小进给量下进行 是在高应力高温下切削 切屑极薄 切速高 表层高温不会波及工件内层 工件变形小 因而可以获得高精度 低表面粗糙度值的加工表面 影响金刚石刀具超精密切削的因素 刀具刃磨质量刀具几何角度超精密加工机床被加工材料 金刚石刀具性脆 抗震 抗冲击性能差 故对被加工材料的均匀性及微观缺陷有很高要求工件的定位和夹紧工作环境 要求恒温 恒湿 净化及抗震 以保证加工质量 刀具刃磨质量 天然金刚石是具有各向异性的材料 存在着硬面和软面 因此对于新的金刚石刀具 必须首先找出正确的金刚石刀刃的位置和研磨方向 先研磨出一个基准面 再以此为基准刃磨其他各面 这样才能磨出锋利的耐用度极高的金刚石刀具一般在铸铁研磨盘上研磨金刚石刀具 为了保证研磨盘有较高的回转精度并能较长久地保持这种精度 有电动机驱动的铸铁研磨盘支承在两个红木制成的顶尖上 如图6 9所示 图6 9金刚石刀具的研磨 刀具几何角度 采用金刚石刀具切削铜和铝时 刀具的几何角度符合一般切削规律下图6 10是两种钎焊式金刚石车刀的几何角度其中图 a 是一把刀体上翘的45 的车刀 由于刀头部分向上弯曲 刀杆能抵抗变形产生的反弹力 有助于刀具靠向工件 因此能达到很小的背吃刀量 此外 为保证对刀准确 金刚石刀具对刀时采用显微镜 图6 10两种金刚石车刀 超精密加工机床 超精密切削机床要求具有高精度 高刚度 良好稳定性 抗震性和数控功能对表面粗糙度影响最大的是主轴回转精度 故主轴一般应采用液体静压轴承或空气静压轴承机床工作台和床身导轨的几何精度 位置精度及进给传动系统的结构对尺寸精度和形状精度有较大影响 机床应有较高的系统刚度 机床床身多数采用花岗岩材料 机床的热变形对形状精度影响很大 故机床多为有性能良好的温控系统的超精密加工机床如6 附图2所示 为金刚石车床 加工4 5mm陶瓷球 金刚石车床 6 附图2金刚石车床及其加工照片 金刚石刀具超精密切削的应用 金刚石精密切削最初主要应用于加工各种精密的光学反射镜 随着计算机技术 激光技术和精密测量技术的发展 也采用金刚石精密切削来加工精度和表面粗糙度要求极高的零件 如电视录像机中的关键零件磁鼓就是采用金刚石车刀大批量进行精密车削的目前 金刚石主要用来切削铜和铜合金 铝和铝合金等有色金属以及光学玻璃 大理石和碳素纤维板等非金属材料 由于碳元素的作用 会使金刚石刀具产生 碳化磨损 故一般不用于切削铁碳合金 固体磨料精密与超精密加工 精密磨削精密磨削机理影响精密磨削质量的因素 精密磨削砂轮及其修整 精密磨床结构 磨削参数的选择 磨削工作环境 精密和超精密砂带磨削砂带磨削方式砂带磨削的特点及其应用范围 超硬磨料砂轮精密和超精密磨削超硬磨料砂轮磨削的特点 精密磨削机理 精密磨削的机理 微刃的微切削作用 磨粒的微刃性和等高性如图6 11所示 微刃的等高切削作用 微刃的滑挤 摩擦 抛光作用 图6 11磨粒的微刃性和等高性 精密磨削砂轮及其修整 a精密磨削所用砂轮的选择通常选择易产生和保持微刃的砂轮 砂轮的粒度有粗 细两种 粗粒度砂轮经过精细修整 微刃起主要切削作用 细粒度砂轮经过精细修整 在适当压力下用半钝态微刃 对工件表面起摩擦抛光作用明显b精密磨削砂轮修整方法单粒金刚石修整金刚石粉末烧结型修整器修整金刚石超声波修整 精密磨床结构 精密磨床应有高几何精度以保证工件的几何形状精度应有高精度的横向进给机构 以保证工件的尺寸精度砂轮修整时微刃性与等高性应有低速稳定性好的工作台纵向移动机构 以防产生爬行及振动 保证砂论修整质量和加工质量图6 附图3所示 为用于磨削管件的砂带磨床 带有行星系统 6 附图3用于磨削管件的砂带磨床 带有行星系统 砂带磨削方式 砂带的磨削方式可分为 闭式砂带磨削 开式砂带磨削 闭式砂带磨削采用无接头或有接头的环形砂带 通过张紧轮撑紧 由电动机通过接触轮带动砂带高速回转 砂带线速度为30m s 可用于粗加工和精加工 图6 12 a 闭式砂带磨削 开式砂带磨削采用成卷砂带 由电动机经减速机构通过卷带轮带动砂带做缓慢的移动 砂带绕过接触轮外圆以一定的工作压力与工件被加工表面接触 从而对工件进行磨削由于砂带在磨削过程中的连续缓慢移动 切削区域不断出现新砂粒 因此磨削工作状态稳定 磨削质量高 效果好 多用于精密和超精密磨削中 但效率不如闭式砂带磨削砂带振动磨削是通过接触轮带动砂带沿接触轮轴向振动 可降低表面粗糙度值 提高加工效率 图6 12 b 开式砂带磨削 砂带磨削的特点及其应用范围 砂带与工件柔性接触 磨粒载荷小且均匀 具有抛光作用 同时还能减振 故有弹性磨削之称 加之工件受力小 发热少 因而可获得好的加工表面质量 Ra值可达0 02 m 用静电植砂法制作砂带 磨粒的切削刃间隔长 摩擦生热少 散热时间长 切屑不易堵塞 力 热作用小 有较好的切削性 有效地减少了工件变形和表面烧伤 故又有 冷态 磨削之称 强力砂带磨削的效率可与砂轮磨削媲美 砂带不需修整 磨削比 切除工件质量与砂带磨耗重量之比 较高 因此有 高效磨削 之称 可生产各种类型的砂带磨床 用于加工内 外表面及成形表面 砂带磨削头架可作为部件装在车床等各类机床上进行磨削加工 可加工各种金属和非金属材料 有很强的适应性 超硬磨料砂轮磨削的特点 超硬磨料砂轮目前主要指金刚石砂轮和立方氮化硼 CBN 砂轮 主要用来加工难加工材料 如各种高硬度 高脆性金属及非金属材料 这些材料的加工一般要求高 故属于精密和超精密加工范畴1 超硬磨料砂轮磨削的特点2 超硬磨料砂轮的修整 1 超硬磨料砂轮磨削的特点 可加工各种高硬度 高脆性金属和非金属 对于钢铁等材料适合采用立方氮化硼 CBN 砂轮来磨削磨削能力强 耐磨性好 耐用度高 易于控制加工尺寸及实现加工自动化磨削力小 磨削温度低 加工表面质量好磨削效率高加工综合成本低 2 超硬磨料砂轮的修整 采用金刚石或CNB砂轮磨削时 砂轮的修整通常用金刚石或CNB砂轮 修整分为整形和修锐两步 整形通常采用碳化硅砂轮或金刚石笔进行整形 修锐修锐的目的是去除部分结合剂 使磨粒突出结合剂一定高度 一般为磨粒尺寸的1 3左右 目前多采用电解方法进行在线修锐 游离磨料加工 弹性发射加工弹性发射加工靠抛光轮高速回转 并施加一定的工作压力 造成磨料的 弹性发射 进行加工 工作原理见图6 13弹性发射加工的机理 微切削与被加工工件材料的微塑性流动的双重作用 液体动力抛光在抛光工具上开有锯齿槽 见图6 14 抛光时靠楔形挤压和抛光液的反弹 增加微切削作用 图6 13弹性发射加工 图6 14液体动力抛光 微细加工技术 微细加工及其特点 微细加工方法分类 切削加工 磨料加工 特种加工和复合加工按其加工机理分类 分离 去除 加工 结合 附着 如镀膜 注入 如渗碳 接合 如焊接 加工 变形 在力 热作用下使材料产生变形而成形 加工等 微细加工及其特点 定义 微细加工技术是指制造微小零件的生产加工技术从广义角度来说 微细加工包含了各种传统精密加工方法 如切削加工 磨料加工等 和特种加工 如外延生长 光刻加工 电铸 激光束加工 电子束加工 离子束加工等 它属于精密加工和超精密加工范畴从狭义角度来说 微细加工主要指半导体集成电路制造技术特点 微小尺寸加工与一般尺寸加工不同 主要表现在精度表示方法上 一般尺寸加工时 精度用加工误差与加工尺寸比值来表示 而微细加工时 精度是用尺寸的绝对值来表示 即去除的材料的大小来表示 从而引入加工单位尺寸 简称加工单位 的概念 加工单位就是去除的那一块材料的大小 6 3环境保护与可持续制造 6 3 1全球性的环境和机械工业污染问题全球性环境问题机械工业的环境污染 工程材料切削加工时引起的污染 金属表面处理排出的主要污染 金属热处理工艺排出的主要污染 其他生产工艺排出的污染物环境保护法的基本原则6 3 2安全生产6 3 3可持续制造与ISO14000标准的推进思考题与练习 全球性环境问题 环境 影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总统 包括大气 水 海洋 土地 矿藏 森林 草原 野生动物 自然遗迹 人文遗迹 自然保护区 风景名胜区 城镇和乡村等全球性环境 对全人类具有普遍和重大影响的环境问题主要内容 1 大气污染情况2 淡水资源状况3 自然资源状况森林资源继续减少 覆盖率不断下降水土流失是一个全球性的问题土地沙化物种正以前所未有的速度从地球上消失 1 大气污染情况 大气污染日益严重 具体表现为酸雨 温室效应与臭氧层被破坏等 酸雨产生原因 由于排放到大气中的硫氧化物 氮氧化物等酸性气体与日俱增的结果危害 酸雨损害人体健康 腐蚀建筑物和金属设备 使湖泊酸化 鱼类不断减少甚至灭绝 污染土壤和地下水 破坏生态系统的结构和功能温室效应产生原因 由于工业废气的大量排放 导致大气成分发生改变 危害 温室气体的增加 引起了全球性的气温升高 可能造成冰山融化和海平面的上升臭氧层被破坏产生原因 由于制冷设备如 如冰箱 等氯氟烃类物质的大量排放和长期积累 臭氧量在明显减少危害 臭氧的主要作用是吸收过量的紫外线 臭氧量的减少 紫外线辐射强度提高 会导致皮肤癌和白内障等发病率 还会造成某些生物的灭绝 2 淡水资源状况 水资源短缺全世界用水量将由1985年的39000亿立方米增加到2000年的60000亿立方米 可用水量减少和用水量增加 致使出现全世界范围的淡水资源危机 这其中包括43个国家和地区 约占全球陆地面积60 水已经成为制约某些国家经济发展的重要因素之一水污染严重在20世纪80年代末 全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海 污染了55000亿立方米的淡水 相当于全球水总流量的14 以上 由于污染造成的甲基汞中毒和镉中毒 骨痛病 曾震惊全世界 由于污染造成的鱼 贝 虾类死亡事故频频发生 且日益扩大 水污染导致的饮用水危机正席卷全球 工程材料切削加工时引起的污染 工程材料在车 镗 铣 刨 钻 拉 珩等工艺过程中 要用乳化液进行冷却润滑和冲走加工屑末 乳化液使用一段时间后 会产生变质 发臭 其中大部分未经处理就直接排入下水道 甚至直接倒在地面 乳化液中不仅含有油 而且含有烧碱 乙醇和苯酚等 工程材料在加工过程还会产生大量的金属屑和粉末等固体废物 切削过程的污染 除了对环境造成污染 还直接导致生产成本上升 危及企业在市场的竞争能力 金属表面处理排出的主要污染 为了去除金属材料表面的氧化物 锈蚀 常采用硫酸 硝酸 盐酸等强酸进行清洗 由此产生的废液中 都含有酸类和其他杂质为了改善金属制品的作用性能 外观以及耐腐蚀性 有的工件表层需镀上一层金属保护膜 电镀液中除含铬 镍 镉 锌 铜和银等各种金属外 还要加入硫酸 氟化钠等化学药品 某些工件镀好后 还需在铬液中钝化 再用清水漂洗 因此 电镀排出的废液中含有大量的铬 镉 锌 银和硫酸根等离子镀铬时 镀槽中会产生大量的铬蒸汽 有氰电镀还会产生氰化氢这种有毒的气体在金属表面喷漆 喷塑料 涂沥青时 有部分油漆颗粒 苯 甲苯 二甲苯 未熔塑料残渣及沥青等被排放入大气 金属热处理工艺排出的主要污染 表面渗氮时 用电炉加热并通入氨气 存在氨气泄露的可能性表面氰化时将金属放入加热的含有氰化钠 碳酸钠和磷酸三钠的混合溶液中进行 酸洗在浓盐酸 水 尿素混合溶液中进行 排出废酸液 废碱液中含有大量的氯化氢气体电火花加工 电解加工所采用的工作介质在加工过程也会产生污染环境的废液和废气 其他生产工艺排出的污染物 电焊时 焊条的外部药皮和焊剂在高温下会分解出污染气体 气焊中用电石制取乙炔气体时 容易产生大量的电渣 熔炼有色金属时 要产生相应的冶炼炉渣和含有重金属的蒸汽和粉尘 在热固性树脂生产中 排出含苯酚和甲醇的废水 煤气发生站产生含酚废水和煤焦油废物 环境保护法的基本原则 环境保护法的基本原则是指该法特定的再调整由于开发利用和保护自然资源 防治环境污染和生态环境破坏所产生的社会关系时 所规定的具有普遍性的基本原则 主要包括以下几个方面 1 环境保护纳入国民经济计划原则2 预防为主 防治结合的原则3 谁污染谁治理 谁开发谁保护的原则4 依靠群众保护环境的原则 6 3 2安全生产 工业安全的重要性工业安全性评价工业系统的危险性因素工业安全性的分析方法有关安全法规与制度 工业安全的重要性 工业安全的重要性日益引起关注 主要表现在以下两个方面 1 尽管现代社会的发展依赖于工业与科学技术的发展 但是现代社会亦要求工业企业必须满足安全性的要求2 现代工业企业的数量越来越多 规模越来越大 技术越来越复杂 一旦发生事故 其连带危害亦越来越严重 因此工业安全问题不仅为工厂本身所关注 而且也成为整个社会所关注的重要问题 工业安全性评价 通常用引起不良后果的事件出现的可能性或概率来评价工业企业的安全性 所谓不良后果 一般从以下几个方面进行衡量 1 人员死亡2 人员伤残3 设备与厂房毁坏4 生产损失 如工时损失 材料损失 延误工期等 5 环境污染 工业系统的危险性因素 工业系统中典型的危险性因素 或称不安全因素 主要表现在以下几个方面 系统过载系统长期负载运行造成损坏系统本身的可靠性差系统的维修不善人 机误差 机器在人机控制方面失当成人为的误差 人员缺乏技术培训 素质偏低管理不善环境不好由工业系统的危险性因素分析可知 工业系统的安全性主要取决于工业系统本身与系统的运转操作过程 这两个方面都表明工业系统的安全性在相当大的程度上与人的失误相关 工业安全性的分析方法 常用的安全性分析方法 定性分析定量分析 定性分析用于确定可能产生的故障的类型及可能导致产生重大事故的多种故障的组合的类型 定量分析用于确定故障发生的可能性或概率 并可用于估价损失和安全进行按前系统的优化 在定量分析前 应先进行定性分析 有关安全法规与制度 1 安全生产责任制安全生产责任制是工业企业中最基本的安全制度 它规定企业单位的各级领导在管理生产的同时 必须负责安全管理工作 认真贯彻执行国家有关安全生产与劳动保护的法规与制度 企业单位中的各个职能机构都应该在各自的业务范围内 对实现安全生产的要求负责 企业单位的职工必须自觉遵守安全生产规章制度2 安全技术规程安全技术规程包括 工厂安全卫生过程 工人职员伤亡事故报告规程 等 对建筑物与通道的安全 机电设备的安全等也作了明确的规定 对特殊工种的工人还规定必须进行专门的安全操作技术训练 经过考核合格后 才允许上岗操作3 劳动卫生规程为了保护生产过程中职工的健康 防止职业病与职业中毒 我国制定了 工业设计卫生标准 等规程 对各种有毒有害物质的最高允许含量规定了国家统一标准 6 3 3可持续制造与ISO14000标准的推进 可持续发展战略 可持续发展的提出 可持续发展的特征可持续发展制造 定义 可持续制造的实施工作的内容ISO14000系列环境管理国际标准 ISO14000系列环境管理体系标准产生的背景 ISO14000环境管理体系标准的内容 ISO14000环境管理体系的运行 ISO14000环境管理体系认证程序 可持续发展和ISO14000的推行和宣传 可持续发展的提出 1987年联合国世界环境与发展委员会 WECD 提出 我们共同的未来 的研究报告 首次把 可持续发展 定义为 既满足当代人需要 又不损害子孙后代满足其需求能力的发展 这一定义随后在1989年联合国环境规划署第15届理事会通过 关于可持续发展的声明 中得到接受和认可 并补充了绝不包含侵犯国家主权的含义 我国在1995年召开的 全国资源环境与经济发展研讨会 上将 可持续发展 定义为 可持续发展的根本点就是经济社会的发展与资源协调 其核心就是生态与经济相协调 换句话说 可持续发展实质是谋求在经济发展 环境保护和生活质量的提高之间实现一种有机平衡的发展 可持续发展的特征 必须能表达衡量一个国家或区域的 发展度 即能够判别一个国家或区域是否在真正的发展 是否在健康的发展 以及是否在保证生活质量和生存空间的前提下不断地发展衡量一个国家或区域的 协调度 即要求定量地诊断或在统一尺度辖区比较能否维持环境与发展之间的平衡 能否维持效率与公正之间的平衡 能否维持市场发育与政府调控之间的平衡 能否维持当代与后代之间在利益分配上的平衡衡量一个国家或区域的 持续度 即判断一个国家或区域在发展上的长期合理性 定义 按照世界资源所下的定义 可持续制造就是建立极少生产废料和污染物的工艺和技术系统实施可持续发展应贯穿企业活动的整个生命周期实施可持续发展战略 应进行高技术开发 利用自然资源 努力降低自然资源消耗 统筹考虑环境保护与自然资源开发 应用 应该坚持与自然相和谐统一的方式 追求人类健康而富有生产成果的生活权利 应该在创造当代人的发展和消费的同时 努力做到可持续发展 使自己的机会与后代人的机会平等可持续制造是一个非常宽广的范畴 有理论 模式 评价标准 涉及的范围等诸多问题正在研究或有待研究 但机械制造领域中提出的绿色制造 绿色设计 绿色加工 绿色工艺 产品的全生命和多生命周期等理论以及技术的研究与应用已广泛深入地展开 可持续发展制造的实施工作的内容 绿色产品绿色产品的内涵绿色产品的类别节能的制造过程节能就是节约地球的资源 同时 能量消耗的减少意味着产生电能 核能等过程中 污染排放量也减少了绿色制造过程产品的包装也应该是绿色的绿色包装的内涵绿色包装的分级标准 绿色产品的内涵 1 优良的环境友好性 即产品从生产到使用乃至废弃 回收处理的各个环节都对环境无害或危害甚小2 最大限度地利用材料资源 尽量减少材料使用量 减少使用材料的种类 特别是稀有昂贵材料3 最大限度地节约能源 在产品生命周期的各个环节所消耗的能源应尽量少4 具有安全 健康的特点 不含有毒 有害的物质 在生产 使用过程中不会造成人员伤害 绿色产品的类别 1 绿色产品的特征降低能源消耗 节省资源 在其使用寿命终结时其部件可以翻新或再生利用 并最终能把它们完全处理掉以及保护生态环境等2 绿色产品的类别根据产品的绿色特征进行分类 洁净能源型能源节约型循环利用型无氟利昂型使用后易分解型保健型 绿色制造过程 改善制造过程中的环境 产生尽量少的噪声 不产生有害气体 创造宜人的工作环境 在制造过程中开展绿色加工 把环境影响 制造问题 资源优化统一起来考虑 如在机械加工过程中把加工过程的硬件 设备 材料 刀具 操作人员等 软件 制造理论 制造工艺 制造方法等 信息 与加工相关的信息等 柔性 动态的结合起来 努力提高加工过程中的绿色度 大力开发绿色制造工艺 有针对性地解决制造过程中对可持续制造有不利影响的传统工艺 如应用干切削 绿色气体冷却切削 低温冷却切削等方式替代 改善会造成环境污染的乳化液冷却切削 并在降低成本 提高零件加工质量等方面取得良好效果 绿色包装的内涵 1 实行包装减量化 包装在满足保护 方便 销售等功能方面的条件下 应使用量最少2 包装应易于重复利用 或易于回收再生3 包装废弃物可以降解腐化4 包装材料对人体和生物应无毒无害5 包装制品从原材料采集 材料加工 产品制造 产品使用 废弃回收再生 直至最终处理的生命周期全过程均不应对人体及环境造成危害 绿色包装的分级标准 1 A级绿色包装 指废弃物能够循环利用 再生利用或降解腐化 含有毒物质在规定范围内的适度包装2 AA级绿色包装 指废弃物能够循环利用 再生利用或降解腐化 且在产品整个生命周期中对人体及环境不造成危害 含有毒物质在规定范