模具绿色制造过程探讨

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综述!"#$%&文章编号!4<;85"484"8""<#"45""4!5"=模具绿色制造过程探讨朱伟$张质良$董湘怀$舒世湘!上海交通大学国家模具*>?工程研究中心#上海8"""6""摘要!介绍了当前模具绿色制造的基本概念和五个主要阶段中需要注意的一些技术性问题#最后对今后整个社会的绿色制造概念推广提出了一些建设性的建议$关键词!机械制造%绿色制造%模具%环境%综述中图分类号!@,69;文献标识码!>!前言容的交叉和有机集成"如图4所示!是一个综合考虑制造业是社会经济向前快速发展的重要支柱产环境影响和资源效率的现代制造模式!其目标是使业!它的高速发展对一个国家的经济发展起着至关得产品从设计)制造)包装)运输)使用到报废处理的重要的作用!其水平的高低是衡量一个国家社会发整个产品生命周期中!对环境的负影响最小!资源使达程度的重要标志之一"迄今为止!中国已成为世界用效率最高*制造业主要基地之一!世界上近!"#的日用品均贴有$%&’()*+()%商标"面对这一形势!国人必须清醒的看到!制造业在将制造资源转化成产品以及随后产品的使用和废弃后的处理过程中!将会给生态环境带来了不同程度的污染"最明显的一个例子#冰箱使用过程中排放出来的氟立昂气体已经严重破坏了保护地球免受强烈太阳光辐射的紫外线的臭氧层大气!以至于在南极上空出现了一个巨大的黑洞"有资料统计显示#现阶段!中国是世界上消耗生态资源图4绿色制造概念示意图最严重!但利用率最低的国家"这也是发达国家将制模具工业是制造工业化生产的基础工艺部门!造基地搬到中国来的重要原因之一"几十年来!中国它的生产技术水平高低!已经成为衡量制造业水平为了快速发展国民经济!对生态环境的大规模破坏的重要标志*以前!传统的模具设计过程一般仅仅需所带来的恶果!已日渐显露!如每年长江洪水的日益要考虑模具产品的基本属性!如模具的功能+质量)泛滥和黄河水的渐渐枯竭等等"成本和寿命等等!而很少)甚至不考虑它的环境属近年来!为了解决全球环境污染问题!一种新的性,通常按常规思维来说!一个小型模具产品在完成$绿色制造%&,-’’)$%)./%01.-()2’概念正在流行345使用后就成了一堆废弃的$垃圾%!回收利用率低!这67"它的目的就是为了减轻产品对环境的污染!在设也是在模具工业中开模难的最根本原因,因为一旦计产品的整个生命周期过程中着重考虑产品的环境开了模!模具材料就很难再利用了!导致造价费用属性&环保特性’!采用一种绿色技术对产品进行全高,同时最重要的是这样也就造成了资源)能源严重$方面设计"绿色制造主要包括以下几方面内容#一是浪费!而且模具材料中含有的毒)害物质!会严重污制造问题!包括产品生命周期全过程(二是环境影响!""#染生态环境!妨害人体健康,问题(三是资源优化问题"绿色制造就是这三部分内"模具的绿色制造收稿日期!8""954"58"模具的绿色制造设计要求设计者在构思阶段就作者简介!朱伟!4:;<5"#男#博士生#主攻板材成形工艺研究要优先考虑模具产品的环境属性&模具的可拆卸性)!" !"#$%&综述!避免使用有害或对环境有重污染的储存*运输材料"如不要过多使用铜*铅等有害金属材可修护零件可重用零件料+"尽可能减少所用材料的种类+零模不原回特资件模模客收具#避免使用与现有标准循环再回收过可材殊源制具具销户维*零再处环料造装包售使护再件程中不相兼容的材料+生供利理境加配装用拆$物应用多使用无需特殊工具的连接件+工卸%设计尽可能允许使用已有的一些可可再生废弃物可重用包装重复利用的现有零部件%储存*运输!"$"&可拆卸性图!模具绿色制造流程图对于模具绿色制造来说"模具可拆卸性是很重要的%有时可通过简单更换凸*凹可两次回收性等等!"然后再考虑原有应该考虑的模模即可实现一种新产品的生产%如果模具不具备可具产品应用的基本属性#总的来说"模具绿色制造的拆卸性"那不仅会造成大量可重复使用零部件材料整个生命周期$图!!包括以下几个阶段%的浪费"而且可能会因废弃物处理不好而带来严重!"#模具设计阶段的环境污染%可拆卸性设计要求所设计的模具结构模具绿色设计对模具绿色制造有着非常重要的易于拆卸"维护方便"这样就便于在后续回收处理中地位"这一步解决的好坏直接影响到最终模具产品再利用%的绿色成分影响作用#可拆卸性设计的基本原则是(!"$%$原材料的选择!尽可能减少拆卸的工作量"明确应拆卸的零模具材料的选择是模具产品设计的第一步#绿部件和可拆卸的部件"把传统设计中由多个零件完色制造所用的模具材料选择对最终模具产品的&绿成的功能尽可能集中到一个整体零件上"减少总零色程度’具有非常重要的意义%主要表现为(绿色模件数+具材料是模具绿色设计的前提基础"所用材料是否"可预测产品的构造"避免使用一些可能相互是绿色材料)即对环境污染小!"在很大程度上左右影响的零件组合+模具绿色设计的最终效果%因此"绿色模具设计必须#易于分离"避免必须借助一些特殊的装备才建立在绿色模具材料基础上%能拆卸的可能性+绿色模具材料具有几个主要特征($减少非标零件"尽可能使用现有标准化零件%!是低能耗*低成本的材料"尤其是少污染的材这一步设计很重要"对后续可回收性影响较大"所以料+设计时要多参考别人的有益经验和防止现有模具的"是易加工和加工过程中无污染或少污染材种种弊端%料+!%!模具绿色工艺规划阶段#易回收处理的材料"可重复多次使用或可降在模具绿色制造过程中"采用绿色工艺也是实解"如玻璃制品等%!"$"!原材料的回收处理现模具绿色制造的一个重要环节"它是一种既能提模具绿色制造设计阶段过程中另一个需要重点高经济效益"又能同时减少环境影响的工艺技术%它考虑的问题就是模具原材料的回收问题%回收性设要求在提高生产效率的同时必须兼顾削减或消除危计是指在模具产品绿色的设计初期充分考虑产品中险废物及其他有害有毒物质的用量"改善劳动条件"所用各种材料的回收*再利用的可能性以及回收处减少对操作者的健康威胁"并能生产出安全的与环$理的方法*回收费用等等有关一系列问题%这样就可境兼容的产品%#近来年"已经有以下的几种绿色制造技术"#$被提""在后续生产中尽可能节约材料"减少浪费%这当中回!收性主要内容包括可回收材料及标志*回收处理方出(法*回收性的技术经济评估及回收性的结构框架设!高速切削)%&’()*+,,-./0(&1&1’"%2.!"在计%模具领域里"它主要应用于加工一些复杂曲面%回收性的主要原则是("快速原型制造)3/+&-4567678&1’./19:/0795;!" 综述!"#$%&!"#!$%&"!是一项集激光#材料#信息及控制等技术放置!同时!为了避免零件之间在运输过程中互相摩于一体的高新制造技术$它是基于一种%添加&累积’摩擦磨损而影响模具产品表面质量!可在其中多放原理!能够根据产品的’()数据模型快捷地制造出置一些软性材料来隔离!如放置一些麦秸+具有一定结构和功能的原型!甚至最终成品!借此可!在包装箱上注明包装材料的可回收性标志及有效地加快新产品的开发速度!并可大大降低设计回收处理方式+如是一些客户不能处理或难处理的!和制造模具的成本$可注明可寄回原处处理!并给予一定的经济补偿+这!虚拟现实技术(*!+,-./$0./!,12034"5/5#1!样虽说初期阶段!成本可能会有所增长!但从长远来*$"!虚拟制造技术是在产品真正制造出之前!首先考虑!也不失为节省成本的好方法+应用专门虚拟软件在虚拟制造环境中生成软产品原总而言之!绿色包装尽量做到%6$7)’($08-30型代替传统的硬样品进行试验!并对其性能和制造减量化#$0-90回收重用#$0313/0循环再生和可行性进行前期预测和评价!从而缩短模具产品的)0#+.8.:/0可降解"原则+设计与制造周期!降低开模的开发成本!提高快速响在销售过程中!另一个需要注意的问题即是宣应市场变化的能力$传绿色模具的使用方法!为后续的绿色使用提供一模具绿色制造工艺的实现途径)个良好的基础+"优化原有设计中有害材料的投入量!在不严!"$模具维护服务重影响产品性能的前提下有选择性加入一些相对影在模具的使用过程中!由于其特殊性!最多的工响环境较小的替代品!另一方面!充分利用一些再生序就是模具的修模问题+这同模具绿色制造过程一材料的再生能力!就地有效地循环利用这些再生材样!也需要进行绿色处理+这一阶段需要采取以下措料*施)#改造原有设备!从而改进模具生产工艺流程%在进行尺寸修模时!尽可能进行人工修护!少或制造技术参数!并尽可能提高工艺控制精度!将原用或不用机加工*材料的消耗量#废物产生量#能源消耗#健康与安全$少用或不用有害溶液对模具进行表面处理!风险以及生态的损坏减少到最低程度*如盐酸或甲醇等*!加强对自然资源有效使用!以及做好周围空!在维护模具表面硬度方面!尽可能减少热处气#土壤#水和废物排放的环境影响评价!并根据周理工序+围环境负荷的相对尺度!确定其对人体健康#自然资!"%模具的绿色回收#再处理阶段源的影响评价+由于新产品的不断开发!旧产品模具必将被逐!"#模具销售及使用阶段一淘汰+如何对废弃模具进行回收处理,如彻底废弃销售过程中涉及到的绿色问题就是如何对产品则严重浪费资源!但不废弃也无他用且还要占据一进行绿色包装!对模具产品也不例外+绿色包装就是定的存模空间!这是目前一直困扰模具行业无法得着重从保护环境的角度出发!尽可能使模具产品进到解决的问题+提出模具绿色制造问题!很大一部分入销售#使用#废弃的物流过程中!其对环境资源消原因就是基于要有效地解决这个问题+如果模具在耗和废弃物产生量最小+它主要包括三个方面的内设计和制造阶段就采用了绿色概念!则后续的回收容)模具包装材料的选择#模具包装结构和模具包装处理就比较简单+即只需根据模具的具体磨损情况!材料的回收+有针对性地进行拆卸!取其可用部分!进行适当修护绿色包装具体包括以下几个内容)加工!即可应用到新模具产品上+剩余部分则可作废"尽可能使用现有旧材料包装模具成品+因为料处理+模具产品不同于其他一些精制产品(如食品"!它不绿色回收处理有以下几条准则)$太注重产品的外包装精美问题!它只关心产品的内"对各类模具可拆卸零件进行分门分类放置!#在保护质量!所以!可在模具远程配送过程中!在不如含有辐射性物质的!则采取一定措施进行专人管""!影响包装强度的前提下尽可能使用一些常见的木制理专门放置*材料(如合成板"!而不是选择一些比较结实#昂贵的$对可用零件进行编号!并存储其尺寸和拓扑原始木制品(如松树板"或金属箱子+结构数据于计算机数据库中!建立模具零件数据管$合理设计包装箱内部结构!从而简化包装复理信息系统!以备随时查询调用*杂度+即多个零件能在一个包装箱中放置!就不分开!尽可能不使用有害物质或液体对模具进行表!" !"#$%&综述面处理!模式!它以集成的+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开始就考虑!绿色制造的展望到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理尽管绿色制造概念是近几年来提出来的"但其的所有因素"如质量+成本+用户要求+环境影响+资显示出了前所未有的生命力"其前景是非常美好的!源消耗状况等!因此"笔者认为"在推广绿色制造概念过程中"尚需*"%应用人工神经智能技术从以下几方面入手!"##绿色产品评估指标体系及评估专家系统"均需$$%需要整个社会建立一个支撑系统要人工智能和智能制造技术!因此"基于知识系统+绿色制造并不是一个行业做到就可以了"它需模糊系统和神经网络等人工智能技术将在绿色制造要的是全社会的共同努力和参与&绿色制造的社会中起到重要作用!支撑系统涉及到的首要问题就是如何对绿色制造进!参考文献"行立法和行政规定问题&其次"政府可以通过灵活地&$#*+,+-./"0+123.4/5.+066789:;8<=<>?:@238:=A29838<==2;B29@9722=D8=22C8=D8=EC22=A238D=:=A4:=/>:9;/C8=D&*#+社会对绿色制造的自觉实施&例如"制定有效的资源F=D8=22C8=D066789:;8<=3<>0C;8>898:7G=;2778D2=92"$’*%HH(%#I$J价格政策"利用经济手段严格控制不可再生资源的$H(+&%#K+L+M:="N+O8/"P+*+L:<"P+-.:=D+0A29838<=J4:58=D>C:42B9/;;8=D>7/8A32729;8<=>:9;/C8=D:=A:9:32$%%大力宣传绿色制造概念"向国际行业标准看3;/A@!*Q+*R:;2C8:73SC<92338=DM29.=<72:=@8F+R:A/+0.82C:C9.8942;V将在全球范围展开&近年来"许多国家对进口产品要C89:66C<:9.>DC22=833/238=4:=/>:9;/C8=D#:6:62C进行所谓’绿色认证("特别是一些发达国家以保护C29@978=D:66789:;8<=!*Q+*F=W8C<=42=;:7R:=:D242=;"’)本国环境为由"制定了苛刻的产品环境指标来限制*%HH%%#%’$J%T%+国外产品进入本国市场"也即所谓设置)绿色贸易壁!)Q宋满仓"赵丹阳"王敏杰"刘莹+注塑模具的绿色制造方法研究垒(!绿色制造将为企业提高产品的绿色水平提供技!*Q+机械设计与制造工程"%HH%"($*(%#$"J$’+术保障手段"为企业走向世界"消除国际贸易壁垒提!"Q胡蓉"胡如夫+产品开发的绿色制造技术与发展趋势!*Q+机床与供有力的支撑!液压"%HH("*)%#$IJ%H+*(%大力发展集成制造系统技术!’QX8=D./:-./"*<326.Y:C583+Z27:;8<=3.86[2;B22=<62C:;8<=:76C:9V当前"产品和工艺设计与材料选择系统的集成+;8923:=A62C>DC22=3/667@9.:8=用户需求与产品使用的集成+绿色制造系统的信息4:=:D242=;6C:9;89238=L.8=2324:=/>:9;/C8=D2=;2C6C8323!*Q+*62C:;8<=3R:=:D242=;"%%*%HH)%#%’"J%]I+为重要研究内容!*)%发展绿色并行工程绿色并行工程是现代绿色产品设计和开发的新"#$%&$$’()’*+),-*&.’/0+(0*12-./^28_-.:=D-.878:=D_1<=DK8:=D./:8_Y./Y.8‘8:=D*U:;8<=:7182aRC292=;DC22=4:=/>:9;/C8=D<>48W24:8=3;263+G=;.22=A_3<429<=3;C/9;8W26C<6<323>DC22=4:=/>:9;/C8=D8=;.2>/;/C23<982;@.:W2[22=6C232=;2A+6$780&25#EC22=R:=/>:9;/C8=DdR