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機床綠色設計研究

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沈陽機床股份有限公司 遼寧沈陽 110142

【摘要】機床制造業(yè)綠色制造運作模式的特征主線包括三個方面，即機床產品設計過程主線、機床產品多生命周期主線、機床產品物料過程主線。本文介紹了機床制造業(yè)綠色制造運行模式的三條特征主線及機床產品綠色設計主要內容。

【關鍵詞】機床綠色設計；制造運行；產品設計

一、機床制造業(yè)綠色制造運行模式

（一）機床產品設計過程主線

機床產品綠色設計過程指的是在機床產品整個生命周期中，對機床產品的資源環(huán)境屬性（產品具有可拆卸性、可回收性、可再制造性）著重考慮，并將其作為設計的目標，在保證機床產品的功能、使用壽命、質量的同時，盡量滿足環(huán)境目標要求。機床產品綠色設計主線的主導特性主要體現在機床的設計要針對機床產品的整個生命周期過程，在設計過程中，要把機床產品整個生命周期的綠色程度作為設計目標，充分考慮到機床產品在原材料獲取、生產制造、運輸銷售、使用以及回收處理等過程對環(huán)境可能造成的各種影響。

機床產品設計過程主線是機床產品生命周期的保障，體現了從源頭上解決資源環(huán)境問題的綠色思想，同時在設計過程中也要考慮戰(zhàn)略目標和過程目標。

（二）機床產品多生命周期主線

傳統(tǒng)意義上，當機床使用報廢時機床產品生命周期即結束，這就造成了資源的極大浪費。機床產品多生命周期則將傳統(tǒng)的機床產品生命周期概念大大外延，包括了從機床產品設計開始到原材料獲取、零部件加工、機床裝配、機床包裝、銷售、使用到廢舊機床回收再制造、再制造新機床的使用以及之后的所有循環(huán)利用的過程，實現機床產品的多生命周期，將最大限度減輕環(huán)境影響。

機床的多生命周期思想，即將綠色制造理念應用到機床產品生命周期的每個環(huán)節(jié)，盡可能按照綠色設計方案去開展生產，使得產品回用時間最長，資源綜合利用率最高，對環(huán)境的負影響最小，從而實現企業(yè)戰(zhàn)略目標。機床產品多生命周期過程主線有兩個重要特征：一是廢棄物的最小化；二是整個物流主線基本上是閉環(huán)的，能夠實現資源循環(huán)利用。

（三）機床產品物流過程主線

機床產品物流過程主線是指機床從原材料加工成毛坯到毛坯加工成零件再到零件裝配成整機的整個生產過程，在這一系列連續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)中考慮物料消耗和環(huán)境影響情況，做到整個物流過程對環(huán)境的負影響最小，且資源綜合利用率最高。

機床產品物流過程主線是資源消耗和環(huán)境影響直接產生的環(huán)節(jié)，如零件的機械加工，在消耗能源的同時會產生大量的環(huán)境有害物質，如切屑、廢液、廢氣等，會對工作環(huán)境以及工人身體健康帶來很大的危害。

機床產品物流過程的綠色化是機床制造業(yè)實施綠色制造的重要組成部分，在實施過程中要對機床產品物流程進行監(jiān)測、控制，實現綠色生產。

二、機床產品綠色設計

（一）面向環(huán)境的機床產品設計

1、面向環(huán)境的機床產品方案設計。機床產品方案設計，是指對機床的結構和布局、運作原理、實現方案等方面的選擇和設計，同時充分考慮機床制造過程中的資源消耗和環(huán)境影響情況，在其功能、質量、成本等要求得到滿足的前提下，力求使制造過程的資源消耗盡可能少、環(huán)境污染盡可能小。

2、面向環(huán)境的機床結構設計。面向環(huán)境的機床結構設計是指通過對機床產品結構進行更優(yōu)化合理的布置，使機床產品制造過程的資源消耗和浪費最小化，同時減少對環(huán)境的影響。

（二）面向環(huán)境的機床產品材料選擇

面向環(huán)境的機床產品材料選擇是指在對機床產品制造所需的物料進行環(huán)境性考核，須從其制備、使用以及報廢處理等全生命周期過程進行評價。使其資源環(huán)境特性、產品功能、質量等因素相對較優(yōu)，即滿足綠色材料的要求。在機床綠色材料的選擇中，現在市場上出現的陶瓷、碳素纖維、復合材料等，都在綠色性能的機床中得到廣泛使用。

（三）面向環(huán)境的機床制造環(huán)境設計或重組

面向環(huán)境的機床制造環(huán)境設計或重組是指在機床制造環(huán)境（如工廠、車間或制造單元等）中，對資源消耗和環(huán)境排放產生影響的設備或設施布局等方面的設計改善。例如：生產線或生產工藝的設計不合理，往往造成大量不必要的浪費。面向環(huán)境的機床制造環(huán)境設計或重組就是要在滿足機床產品的制造加工要求的前提下，對現有制造環(huán)境進行資源環(huán)境友好型方面的設計，建造出一個更低能耗、更低排放和更高效協(xié)調的生產環(huán)境。

（四）面向環(huán)境的機床產品工藝設計

面向環(huán)境的工藝設計又稱綠色工藝規(guī)劃。對機床產品的綠色工藝規(guī)劃是指通過對機床產品制造過程的各工藝路線、工藝方法、工藝裝備、工藝參數等進行優(yōu)化和改善，提升工藝過程各個環(huán)節(jié)的環(huán)境友好性。環(huán)境友好性包括兩方面：資源消耗最小化和環(huán)境影響最小化。機床產品制造工藝過程的資源消耗主要有原材料、能源材料、刀具、切削液、潤滑油等輔助材料消耗等。機床產品制造工藝過程因消耗物料和能源而產生一系列環(huán)境排放，主要包括大氣污染、污水廢水、固體廢棄物以及其他物理性污染等。大量的實踐和研究表明，不同工藝方案的選擇，對制造過程的資源消耗和環(huán)境影響差異甚大。

對機床產品的綠色工藝設計，主要包括兩方面的內容：工藝方案優(yōu)化和工藝參數優(yōu)化。機床產品的工藝參數優(yōu)化是指選定某一制造加工工藝，對該工藝的有關工藝參數進行優(yōu)化，使得該工藝加工過程具有更好的環(huán)境友好特性。工藝方案優(yōu)化，就是在已有的備選方案中，通過環(huán)境性、經濟性等指標的評價，選出總體性能最優(yōu)的方案。

（五）面向環(huán)境的機床產品回收處理方案設計

面向環(huán)境的機床產品回收處理方案設計，是指在設計階段，就充分考慮機床產品的可拆卸性、零部件的重用性、機床產品材料的可回收性等因素，對機床產品進行設計。從而使廢舊機床產品在在回收處理階段的材料重用率盡可能高，產生的環(huán)境排放盡可能少。

參考文獻

［1］劉飛，曹華軍，張華.綠色制造的理論與技術［M］.北京：科學出版社，2005.