绿色技术在机床制造中的实施方案

1、学号：1500294 姓名：潘海超 班级：机硕1510绿色技术在机床制造中的实施方案潘海超（东北大学机械工程与自动化学院）摘要：本文对绿色制造的概念进行了简单的介绍，并且提出了目前机床行业在实施绿色制造过程中存在的问题。简单的分析了国内外关于绿色制造的研究现状，详细的介绍了机床行业绿色制造的关键技术以及机床在制造过程中要达到机床绿色设计，机床绿色工艺及绿色生产，机床绿色装配与包装，机床绿色消费、使用、维护和维修，以及机床的绿色回收及拆卸等过程。此外针对我国现状对实施绿色制造的必然性进行了分析，提出了将来绿色制造在实施过程中可能面对机遇与挑战。本文的目的是进一步的加深人们对绿色制造的认识，更加的

2、重视绿色制造在机床行业的应用，希望对我国机床行业绿色制造的发展具有一定的促进作用，进而促进工业与环境的可持续发展。关键词：机床 绿色制造 环境 可持续发展To carry out the reform of green technology in machine tool manufacturingHaichao Pan（Mechanical engineering and automation, Northeastern university）Abstract：this article has carried on the simple introduction about the conc

3、ept of green manufacturing, and it presents problems that machine tool industry exists in the implementation of green manufacturing process. This article Simply analyzes the research status about green manufacturing at home and abroad, and it detailed introduces the key technologies of green manufac

4、turing machine tool industry and machine tools in manufacturing process to achieve green design, green technology and green machine tool production, green machine tool assembly and packaging, green consumption, use, maintenance and repair, machine tool and machine tool of green recycling and disasse

5、mbly process, and facing the present situation in our country we analysis the necessity of the implementation of green manufacturing, and in the implementation of the green manufacturing in the future may face the opportunities and challenges. The purpose of this paper is to further deepen the under

6、standing of green manufacturing, more emphasis on the application of green manufacturing in machine tool industry, and then into the sustainable development of the industry and the environment.Key words: green machine tool manufacturing ;environment ; sustainable development引言绿色制造是综合考虑环境影响和资源效益的现代制造

7、模式，其目标是在产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，废弃资源和有害排放物最小，即对环境的影响（副作用）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1 。但是目前机床行业在实施绿色制造过程中存在着许多的问题。第一，机床制造企业对绿色制造的认识不够深化，虽然绿色制造过程在机床产品的生命周期中得到重视，但是其依旧是局部的绿色化，对绿色制造的认识还需要更进一步的加强。面对国际与国内的环境，相关的法律法规以及人们对绿色可持续要求的提高，机床绿色化制造在市场的生存空间越来越大，相较于传统的非绿色化机床优势明显。因此政府部门应该积极的引导与鼓励机床绿色化，促进机床产

8、业的发展。第二，机床的绿色制造没有形成系统化、标准化的技术方法。绿色制造在企业实施的主要障碍是技术体系的不成熟，因此大量的实用技术方，软件工具和绿色特性基础数据还有待进一步的深入系统研究。第三，机床再制造行业规范和政策扶持需要进一步的加强。目前我国机床再制造仍存在一些问题，比如机床再制造缺乏政策性的定义和行业标准市场竞争不规范，个性化的客户需求造成了机床再制造业务单品种小批量的特点产业化较为困难，我国废旧机床的物流体系建设仍然处于初级阶段旧机床的回收和再制造机床的销售没有顺畅的渠道， 再制造业务和新品业务的矛盾日益明显等。针对以上我国机床制造业中存在的问题，以及绿色制造在机床制造中的优势，我们

9、更应该花大量的时间在绿色技术在机床制造中的实施方案。2、绿色技术的国内外研究现状加州大学伯克利分校于 1993 年成立了绿色设计与制造联盟。该绿色设计与制造联盟的研究领域从最初的面向环境的设计开发、绿色产品设计、环境意识产品设计以及生态设计发展到对关键行业的面向环境管理和污染控制方面的研究。乔治亚理工学院可持续设计与制造小组，进行绿色性能方面的研究和优化改善，并开发出一套系统性的评价方法，对产品生命周期各阶段的资源消耗和环境影响做出评价，最大限度地提升企业的经济效益与环境的可持续发展。卡内基梅隆大学绿色设计研究所主要致力于绿色设计、绿色管理、绿色制造和相关绿色法规的制定等研究工作，除了这些就够

10、还有麻省理工学院环境友好制造小组等许多机构致力于绿色制造的研究。国内的重庆大学制造工程研究所开展的主要研究包括：绿色制造共性技术研究及应用、绿色制造的资源流模型和实施关键技术研究、绿色制造的决策理论和决策支持技术、制造系统的资源消耗模型和资源消耗特性、绿色工艺规划、机床再制造等。合肥工业大学的绿色制造研究开始于 1994 年，并成立了专门的绿色设计与制造研究所。该研究所带领人刘光复和刘志峰教授等长年开展绿色制造和绿色设计方面的研究，其研究领域主要有：绿色设计理论与方法研究、废旧产品回收、拆卸及其管理信息系统的开发、绿色供应链、绿色工艺技术研发等。除此之外还有众多高校对其进行了研究，在此就不一一

11、列举了。3、机床行业绿色制造的实施机床绿色制造的过程一般包括：机床绿色设计，机床绿色工艺及绿色生产过程，机床绿色装配与包装，机床绿色消费、使用、维护和维修，以及机床的绿色回收及拆卸等阶段。与传统的制造模式相比绿色制造是一闭环控制系统，它是一种清洁生产和废弃物循环利用的生产模式，在设计" 制造" 使用及报废过程中充分考虑减小对环境的影响，尽量节省能源与保护环境。图1传统制造模式图2 绿色制造模式3.1机床设计的绿色化绿色设计是机床绿色制造的首要环节，为了适应节能、低排放的需求，应在机床设计阶段充分考虑环境问题，考虑机床产品使用过程中的能耗和可维护性，如除尘、润滑、液压和冷却系

12、统的改进、废弃物的处理等采用高新技术和先进适用技术，少无切削术，干式切削技术， 油气液净化技术及其它洁净技术等，建立面向能源和碳排放模型的生态化设计的知识库和数据库及相关技术规范和标准，提高资源利用率控制和减少废弃物实现节能、节材、无污染发展循环经济，为了适应对废旧机床产品回收，再制造的要求在设计阶段就要考虑产品的易拆解、易回收和易修理，应使用多功能部件及模块化的部件来简化产品设计结构，应注意产品的可扩展和升级性。此外，在设计完成后应对产品设计方案进行综合评价，尤其是应对资源消耗和环境影响进行评价如果满意则作为最终绿色设计方案，否则需重新进行设计2。3.2机床材料选择绿色化绿色产品首先要求构成

13、产品的材料具有绿色特性即在产品的整个生命周期内这类材料应有利于降低能耗,环境负荷最小。在机床材料的选择方面应尽量减少所用材料的种类应选用无毒的可回收或可再生材料甚至是可降解的材料，使用较少的材料种类，可以简化产品结构，便于零件的生产管理和材料的标识分类材料回收也较为便宜使用可回收材料不仅可以减少资源的消耗还可以减少原材料在提炼加工过程中对环境的污染在机床零部件的选购方面应优选进货周期短且功能满足要求的零部件以便降低维修率提高整台机床的生产周期及使用寿命3。3.3机床工艺绿色化绿色制造的工艺随着科学技术的高速发展在不断地趋于完善也将成为现代机床制造技术发展的趋势之一，机床工艺绿色化应做到以下三个

14、方面：制定节能减排工艺标准生产过程中铸造、 锻造、热处理、喷漆 涂层等工序都要有节能减排、噪声、除尘、无毒等要求及标准改良、优化工艺流程应在满足生产要求的基础上改进工艺提高产品合格率采用合理的工艺简化产品加工流程、减少加工工序，谋求生产过程的废料最少化，避免不安全因素减少产品生产过程中的污染物排放 如减少切削液的使用等，开展工艺技术创新，通过工艺技术创新提高材料利用率达到节能减排的目标比如采用零件精确成形技术与传统的成形工艺相比材料利用率可提高可取消或大大减少加工工时，实现节能降耗的目标，采用干切削和微量润滑技术可以节省成本并替代高成本高污染和有害健康的湿切削过程促进机床的绿色化。3.4 机床

15、的回收再处理 产品的可拆卸易回收设计是进行产品绿色设计的一种重要方法。可拆卸易回收的设计侧重考虑在产品使用期过后，便于拆卸并且可以无污染地进行回收，并且能有效地利用原有设备的材料。丁江民5制定的一种数控车床可拆卸易回收设计准则具有一定的参考意义。根据数控车床产品的特点，在材料选择和结构设计两个方面上制定可拆卸易回收处理准则。 3.4.1 材料选择准则 把从机床中拆卸下来的零部件进行再利用、再制造并便于回收，在设计机床时应对材料进行选择，其选择准则为：(1)在整台机床中所采用的材料种类要尽量的少。在产品中所采用的材料种类越少、所需要的拆卸及分类的工作量就越小，这将有利于机床的拆卸与回收；(2)在

16、满足机床功能和性能要求的基础上地减少材料的使用量，以达到节约材料资源的使用，并可以减少回收量；(3)在机床中尽量使用相容性好的材料，相同或者相容性好的材料容易被回收和利用；(4)在机床中尽量选择容量小的材料其回收和处理消耗的能量较小，对环境造成的污染也比较小；(5)在产品中应尽量不用或少用有毒或对人体有害的材料。使用有毒或有害材料，不符合绿色制造以及人类可持续发展的要求。如果目前没有替代品，在国内外法规规定允许的条件下尽量少用；(6)尽量选用供应量比较丰富的材料, 少用日益匮乏且昂贵的材料；(7)尽量使用可再生的材料,有利于节省自然原材料并降低成本。 3.4.2 产品结构相关的原则 产品结构相

17、关的原则如下： (1)尽量减少产品所需的零件数量, 这有利于减少拆卸回收的工作量；(2)尽量采用易于拆卸的连接方式, 尽量减少如铆接、焊接和黏结等不易拆卸的连接方式；(3)应尽量统一紧固件的类型, 便于减少拆卸工具的种类和简化拆卸工作；(4)减少电线和电缆的数量及长度,这有利于降低拆卸回收电线和电缆的难度；(5)对产品尽可能采用模块化设计, 这便于对产品的维护、升级和重用；(6)尽量将高价值的零部件布置在易于拆卸的位置, 先回收高价值的零部件, 有利于提高产品回收价值；(7)将包含有毒有害材料的零部件布置在易于分离的位置, 避免其与非有毒有害材料的零部件在拆卸回收时混合, 防止负价值零部件的增

18、加；(8)避免在塑料零件中应用金属嵌入件或金属加强件，以利于对材料的粉碎回收，可以提高材料回收的纯度和价值。 4、机床的数控化和智能化 实现机床绿色制造需要借助信息技术。在实现机床的数控化和智能化的实践中，十分需要将信息技术与机械制造技术进行结合并从深度上加以融合。 4.1 加强机床数控化 在普通机床的传动系统中，机械变速机构的传动关系十分复杂。相比之下，由于数控机床的主传动系统采用了交流或直流调速电动机，电动机的调速范围大，并可以进行无级调速，使主轴传动机构中的零件大大减少，降低了传动中的噪声，提高了传动功率。 4.2 发展机床智能化 数控机床与基础制造装备的智能化，可以提高能源和原材料的利

19、用效率、降低污染排放水平，可以提升产品的性能、文化知识含量以及技术附加值，进而增强企业的市场响应能力。发展智能制造装备需要解决的关键技术是：面向制造过程状况监控和装备性能预测的感知与分析技术，实现几何与物理约束的智能化工艺规划和数控编程技术、智能数控系统与伺服控制技术及智能控制技术。 4.3 车间/工厂的数字化 在实现机床绿色制造的同时，还应在数控化、智能化的基础上实现机械加工车间或工厂的数字化。数字化的车间或工厂可以利用数字化技术，特别是网络技术(包括互联网、物联网和无线网)实时获取工厂内外相关数据和信息，集成相关人员知识智慧地进行产品的设计、生产、管理、销售和服务，提高供应链、工厂和加工单

20、元的效率，减少对环境的不良影响，提高员工和用户的满意程度。 5、机床绿色制造实施的必要性机床是加工金属材料的工具，其本身也是由多种的金属材料构成，机床零部件的生产过程中会产生雾霾等大气污染，严重影响了人们的生活质量，我国作为机床生产的第一大国，其对环境产生的压力不言而喻，目前不可忽略沈阳等城市的雾霾加重，很大程度上与机床生产产生的污染有关。因此机床的绿色制造对我国的环境保护与可持续发展有重大的意义。中国是世界上机床保有量最大的国家。其中服役超过10年以上的传统旧机床超过200万台，已进入机械装备报废的高峰期。如果任由这些老旧机床生锈溃烂，不但是一种资源的浪费，对环境也构成很大威胁，由此催生了机

21、床再制造工程。再制造产品与新品相比，可节能60%，节材70%，节约成本50%，几乎不产生固体废物，大气污染物排放量降低80%以上。此外，再制造有利于形成资源产品废旧产品再制造产品的循环经济模式，可以充分利用资源，保护生态环境。在探索机床绿色生产的过程中，机床企业也不遗余力，与高校和科研机构开展绿色制造领域的研究合作，为环保事业添砖加瓦。重庆机床集团与重庆大学联手，研究形成了一套机床再制造与综合提升成套技术，完成500多台废旧机床的再制造，再制造机床的功能和主要技术指标达到或超过原机床，资源循环利用率达80%左右，噪声降低10%以上，环境污染排放减少90%以上。此外，秦川机床自行研制的静电吸雾装

22、置，对油雾的处理效果较传统过滤式装置有很大提高，有效率达到96%以上，排出的空气基本达到洁净程度，并且回收后的油雾粒子得到重复循环使用。无小事，更何况是国家重要支柱产业的机械制造业，行业在环保路上前进的每一步都具有重要的意义。制造业的绿色之路任重而道远，机床绿色制造势在必行。绿色制造符合制造技术进步和资源环境社会发展的需求，同时也是我国制造业的一个重要发展方向。机床的绿色制造主要强调在机床产品的设计、生产以及废旧机床产品回收再利用的整个生命周期中，采用新工艺、新技术、新设备、新材料，合理开发利用资源、能源、材料并做到循环使用，同时注重节能减排、保护环境，人与自然和谐的可持续发展环保型制造模式。

23、 6、机床制造业实施绿色制造的挑战21 世纪开始，世界机床行业发展形势大好，在此背景下，我国机床行业也取得了巨大的发展和进步，这主要与以下我国机床行业面临的良好的发展机遇关系密切： 政府重视机床行业的发展 一个国家装备生产能力和生产水平的高低直接决定了这个国家制造业的水平。近些年来，我国政府曾多次召开会议同时发布相关指导性文件，讨论加快制造业转型发展的问题，其中一个特别重要的议题就是提到要大力振兴装备制造业，使其成为我们国家国民经济发展的支柱产业，这其中又特别对数控机床的发展给予了前所未有的高度重视。我国机床产品市场需求旺盛 中国目前正处于工业化加速的进程中，国家振兴装备制造业的一系列优惠政策

24、将进一步拉动数控机床等高端装备的市场需求。美国卡德纳公司公布了 2007 年世界 29 个国家和地区的机床产销数据，特别指出中国机床消费金额占到了世界机床总产值的 23%，为 161.7 亿美元，继续保持世界第一的地位。 资源浪费严重 中国当前的机床制造业资源浪费十分严重，而且机床行业中有大量废旧或闲置的机床设备，其回收和再利用率非常低，在对废旧机床的处理上没有什么实质性的进展。在许多工厂的厂房内，经常可以见到的情景就是满身锈迹斑斑的废旧机床设备，以及大量十几年前甚至几十年前生产制造的旧机床和数控机床与先进的制造加工中心、FMS、CIMS 和网络加工等制造系统设备并存的现象；在许多的机床制造企

25、业中还存在着比较严重的能源和原材料的浪费，其中比较常见的材料浪费有废切屑、废品、次品等，而比较常见的能源浪费有电力、水、切削液和冷却液等。在许多机床厂家和相关的领导管理层，环境保护意识和观念还比较淡薄，特别是还存在较多的对环境的污染比较严重的中小企业。这些原因导致了严重的资源浪费。 环境污染严重机床行业又是钢铁、电力等高耗能工业产出品（电能、钢材、铸铁等）的主要消费者，机床生产过程中的铸锻工艺又是典型的高耗能、高污染工艺。对环境造成了极大的危害。如何保证我国经济稳定与健康发展，同时减少对于自然环境的污染，是目前我国制造业特别是机床行业迫切需要解决的问题之一。 节能减排压力巨大 中国的经济增长目前还未摆脱粗放型的增长方式，在经济增长的过程中消耗了大量的物质和能源，对环境造成了巨大的危害，可以说中国最近些年的经济高速增长所发费的巨大代价就是牺牲自然环境和过度消耗自然界的物料和能源，尤其是化石能源等不可再生能源。这导致了中国的环境竞争力非常的低下，比如根据国家相关部门 1