基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术研究

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1、第一章绪论机械制造业已经发展成为世界各国经济发展的支柱产业，机械工业蓬勃发展，许多新型高效的先进机械制造技术不断涌现。与此同时，机械工业的迅猛发展又带来了资源和能源的巨大消耗以及对生念环境的严重破坏。机械制造的负面影响已经引起世界各国的高度重视。立足科技进步，节能减排，建立生产制造、消费与环境、资源能源的和谐发展模式已成为世界各国走可持续发展之路的必然选择。因此在制造业实施绿色制造技术已势在必行。1．1绿色制造技术概述1．1．1绿色制造技术的产生背景二十世纪六十年代以来，随着世界经济的高速发展和人口爆炸性增长，地球环境加剧恶化，生态环境受到严重破坏，资源和能源日趋枯竭，严重危及到

2、人类的生存和发展。而制造业是全社会消耗资源、污染环境的一个重要方面，据统计，制造业每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物，污染物排放量占总总污染量的70％以上。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。据美国工业有害废物来源统计表明：机械加工业产生的有害废物占工业有害废物来源的5％，在各类污染源中名列第4位。传统的环境治理方式主要采用过程末端治理(EndofPipe)，存在诸多弊端，如生产和环境治理分割、治污成本高、经济效益恶化等等，难以从根本上实现环境保护与治理。为了从源头上治理环境污染，在宏观上必须采用工业生态学原理，在微观上必须实施清洁生产和绿色制造。

3、因此，开发和应用绿色机械制造技术是企业贯彻可持续发展战略的必由之路。1．1．2绿色制造技术的概念绿色制造是二十世纪80年代和90年代的产物，1996年美国制造工程师学会发表关于绿色制造的蓝皮书，提出绿色制造的概念。绿色制造技术(GreenManufactureTechnology)又称环境意识制造(EnvironmentallYConsciOUSMannufacturing)、面向环境的制造(ManufacturingForEnvironment)等，是以传统制造技术为基础，并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等新技术的先进制造技术。是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代

4、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一致。1．1-3绿色制造技术和传统制造技术的比较目前的机械制造技术可归纳为两种生产模式：(1)传统制造技术目前，我国的机械制造技术大多数采用传统制造技术。它是一个开环生产系统，(如图L．1所示)其典型特征是从自然界获取资源，经提炼处理后成为各种工程材料。在此过程中大量废气、废水、废渣等污染性物质进入环境。在毛坯成型和加工制造过程中同样存在大量污染问题。对产品设计一般需投入大量的人力物力，在产品的制造过程中，不仅有大量的废物排放

5、，而且由于生产制造中缺乏柔性，造成设备资源利用上的严重浪费。在产品使用过程中废气、废物、噪声等污染问题仍然是破坏环境的主要因素。特别是在部件和设备损坏后，往往成为废弃物，从而造成资源的极大浪费，同时许多有毒有害无法回收的材料，对人类也会造成极大伤害。童置l匿坐．塑垂捌盎厘．厶左土．匿!也l热b皿删差坯H工程材料卜__叫产品设计卜-’

6、产品制造q部件损坏H设备修复卜叫设备废弃废物Jr噪声1}废物自然图卜1传统生产模式占用产地污染环境(2)绿色制造技术绿色制造技术模式是一种闭环生产系统。它是一种清洁生产方式和废弃物循环利用的生产模式。在这种生产模式下，从原料开采到产品报废的整个产品生

7、命周期中，对材料的回收、利用、处理等全部过程通盘考虑。(图1．2所示为绿色制造实施中的主要内容，图1．3所示为绿色制造实施的系统框图)诸如在冶炼时考虑废气、废水的彻底净化，在材料选择时预先考虑产品报废时的材料回收重用及处理问题。在绿色生产模式中，这些问题可通过特定的工艺手段和技术措施在产品的生命周期各个环节中逐一安排解决。比如在零件的设计和制造中标注出它们材料类型和回收方式的代码，便于成组归类处理，科学管理，做到有效地利用资源。通过以上分析可以看出，绿色制造技术和传统制造技术的主要区别在于后者只是根据市场需求设计、生产和出售产品，对资源利用、能源消耗和环境污染方面缺少考虑，而绿色

8、制造技术对产品生命周期的全过程进行最优化控制，合理配置资源，最大限度地减少污染，充分发挥制造系统的功能。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。图卜2绿色制造实施中的主要内容图1-3绿色制造实施的系统框图1．1．4绿色制造技术各阶段主要模式为了更合理地利用资源和能源，减少对环境的污染，充分发挥绿色制造技术的功能，我们需要在材料选用、产品设计、制造工艺、管理模式等方面全面考虑。1、材料选用上选择绿色材料在传统制造模式下，人们在产品设计时对材料选择上过多