深入推进我国机械业的绿色设计与绿色制造

2010-08-15佛山市金浪机械制造有限公司

河南科技 2010年16期

关键词：成形机械绿色

佛山市金浪机械制造有限公司梁贤

深入推进我国机械业的绿色设计与绿色制造

佛山市金浪机械制造有限公司梁贤

阐述了在机械行业中推进绿色设计与绿制造的目的及必要性，解释了绿色设计与绿色制造的概念，分析了我国目前机械业的“绿色”现状，对绿色设计的内容及绿色制造技术作了综述及展望。

机械行业绿色设计绿色制造

引言

迈进21世纪的今天，制造业的高速发展带给了人类巨大的物质材富。然而，由于人类长期以来采取较为粗放的、大规模的发展模式，导致了环境的恶化及资源的枯竭。解决全球变暖、资源紧缺等问题已刻不容缓。绿色设计与绿色制造就是消除和避免制造业经济恶化性发展的后果，寻求新的发展战略而提出的新概念，是最优化地利用资源和最低限度地产生废物，实现可持续发展的有效途径之一。

一、绿色设计与制造技术的概念

绿色设计是“可持续生产”的设计，也称生态设计、环境设计、生命周期设计，它着重考虑产品在整个生命周期中的环境属性(可拆卸回收、可维护及重复利用、低秏能、低污染、无公害等)，并将其作为设计目标在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本功能、使用寿命、质量等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源利用率的现代制造模式,其目的是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废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化。绿色设计与绿色制造是制造业的发展趋势,是现代企业提高竞争力的必由之路。

二、我国机械制造的“绿色”现状

在可持续发展的要求背景和国家科委和有关部门的支持下，我国一些高等院校和研究院所对绿色制造技术进行了广泛的研究探索。机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。目前正在开展国家自然科学基金项目“环境绿色技术评价体系的研究”。在机械制造企业方面也取得一定进展，比如海尔的节能环保的无氟变频空调、冰箱,翔博的机械应力消除设备,汽车行业的以塑代钢的研究等。

三、绿色设计的主要内容

1. 绿色产品设计的描述与建模。首先设计人员要准确全面地描述绿色产品，建立系统的绿色产品评价模型，采用多目标模糊优化设计，参照绿色产品的最新评价指标体系、评价标准原则，利用模糊评价法去衡量所设计产品的“绿色程度”，然后确定适宜的设计方案。

2. 绿色产品的结构设计。在满足产品的基本性能要求外，主要考虑所设计的结构要易于拆卸。良好的可拆卸性使得维修和护理方便，并在产品报废后可重用部分能充分有效地回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的。可拆卸性是绿色产品设计的主要内容之一，它要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则。它研究的内容包括：（1）产品拆卸设计方法研究；（2）拆卸评价指标体系的建立；（3）拆卸结构模块的划分及其结构设计；（4）回收工艺及方式的研究。

3. 绿色设计的材料选择。在选择材料前必须了解材料对环境的影响，在满足功能要求的前提下，选择与环境兼容性好的绿色材料。现阶段，选择机械材料有五个原则：（1）材料本身性能的先进性；（2）选择与环境兼容性好的绿色材料，含低能耗、少污染、易加工等；（3）尽量采用不加涂镀工艺的材料以及易于再利用回收再制造或易于降解或分解的材料；（4）尽可能采用回收率较高的零部件及材料；（5）尽量减少所用材料的种类和数量。

4. 绿色机械产品的成本分析。绿色产品的成本分析与传统的成本分析不同。由于产品设计初期就必须考虑产品的回收、再利用等性能，因此成本分析就必须考虑污染物的替代、产品回收重复利用的成本，特殊产品相应的环境成本等。同时也要考虑企业是否支出环保费用。同样的环境项目，在各国或地区间的实际费用，也会形成企业间成本的差异。因此，在设计每一项目决策时都应进行绿色产品成本分析，以便设计出的产品“绿色程度”高且总体成本低。

四、绿色制造技术的简述

1. 精密成形技术。精密成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工就可用作机械构件的成形技术。它建立在新材料、新能源、信息技术、自动化技术等多学科高新技术成果的基础上，改造了传统的毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本、无公害的成形。可大大缩短制造周期和减少原材料和能源的消耗。

2. 高速干式切削技术。高速干式切削技术是在无冷却或少许润滑油、剂的条件下，采用高切削速度进行切削加工的方法。切削液传统的排屑、冷却、润滑作用已逐渐由刀具设计与制造及其他方法所代替。如刀具材料的发展使刀片可承受更高的温度，减少了对润滑的要求；真空或喷气系统可以改善排屑条件；复杂刀具的制造可解决封闭空间的排屑问题等。

3. 微型机械加工技术。微型机械加工技术是指制作为机械装置的微细加工技术。通过微型化、集成化、来搜索新原理、新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域，形成批量化产业。其主要特点有：体积小、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；集约高技术成果，附加值高。

4. 快速原型制造(RPM)技术。RPM技术是用分层切片的软件，将计算机产生的CAD模型处理成一系列薄截面层，并根据各截面层形状的二维数据，采用黏结、熔结、聚合作用或化学反应等手段，逐层有选择地固化液体或粘结固体材料，从而快速堆积制作出所要求形状的零部件或模型。代表性技术有分层实体制造(LOM)，熔化沉积制造(FDM)，受到广泛关注。