绿色制造技术.docx

绿色制造技术.docx

《绿色制造技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绿色制造技术.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

绿色制造技术

论文：

绿色制造技术

系别：

机械工程系

专业：

机械制造与自动化

学号：

姓名：

目录

1、概述....................................................................2

2、绿色制造技术的组成........................................3

3、研究内容............................................................5

4、相关技术............................................................8

5、存在的问题........................................................10

6、制造工艺............................................................11

7、发展趋势............................................................13

八、参考文献............................................................17

一、概述

绿色制造，又称环境意识制造（EnvironmentallyConsciousManufacturing）、面向环境的制造（ManufacturingForEnvironment）等。

它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，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优化。

绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。

它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。

传统的制造模式是一个开环系统，即原料－工业生产－产品使用－报废－二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。

2、绿色制造技术的组成

2.1绿色设计

绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中，充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计因素，使得产品及其制造过程对环境的总体影响和资源消耗减到最小。

这要求设计人员必须具有良好的环境意识，既综合考虑了产品的TQCS属性，还要注重产品的E属性，即产品使用的绿色度。

2.2工艺规划

产品制造过程的工艺方案不一样，物料和能源的消耗将不一样，对环境的影响也不一样。

绿色工艺规划就是要根据制造系统的实际，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、噪声低、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。

2.3材料选择

绿色材料选择技术是一个很复杂的问题。

绿色材料尚无明确界限，实际中选用很难处理。

在选用材料的时候，不能要考虑其绿色性，还必须考虑产品的功能、质量、成本、噪声等多方面的要求。

减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物质和技术。

2.4产品包装

绿色包装技术就是从环境保护的角度，优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。

目前这方面的研究很广泛，但大致可以分为包装材料、包装结构和包装废弃物回收处理3个方面。

我国包装行业“九五”至2010年发展的基本任务和目标中提出包装制品向绿色包装技术方向发展，实施绿色包装工程，并把绿色包装技术作为"九五"包装工业发展的重点，发展纸包装制品，开发各种代替塑料薄膜的防潮、保鲜的纸包装制品，适当发展易回收利用的金属包装及高强度薄壁轻量玻璃包装，研究开发塑料的回收再生工艺和产品。

2.5绿色管理

尽量采用模块化、标准化的零部件，加强对噪声的动态测试、分析和控制，在国际环保标准ISO14000正式颁布和实施以后，它会成为衡量产品性能的一个重要因素，企业内部建立一套科学、合理的绿色管理体系势在必行。

3、研究内容

3.1绿色产品设计评价系统模型的建立

从寿命周期角度对绿色产品的内涵进行全面系统的研究，提出绿色产品设计理论和方法。

在绿色产品设计理论和方法的基础上，对绿色产品进行描述，建立绿色产品评价体系，在产品生命周期中，对所有与环境相关的过程输入输出进行量化和评价，并对产品生命周期中经济性和环境影响的关系进行综合评价，建立数学模型。

建立与绿色产品有关的材料、能源及空气、水、土、噪声排放的基础数据库，为绿色产品设计提供依据。

针对具体产品，收集、整理面向环境设计的资料，形成指导设计的设计指南，建立绿色产品系统设计工具平台，并与其它设计工具（如CAD、CAE、CAPP等）集成，形成集成的设计环境。

3.2绿色产品清洁生产技术

①节省资源的生产技术

本项目主要从减少生产过程中消耗的能量、减少原材料的消耗和减少生产过程中的其他消耗三方面着手研究。

②面向环保的生产技术

主要研究减少生产过程中的污染，包括减少生产过程的废料、减少有毒有害物质（废水、废气、固体废弃物等）、降低噪声和振动等。

③产品包装技术

包装是产品生产过程中的最后一个环节，产品包装形式、包装材料、以及产品贮存、运输等方面都要考虑环境影响的因素。

3.3产品可拆卸、可回收技术

①产品可卸性技术

提出产品可卸性评价方法，提出产品可卸性评价指标体系，进行可拆卸结构模块划分和接口技术研究。

②产品可回收技术

提出可回收零件及材料识别与分类系统，并开展零件再使用技术研究，包括可回收零部件的修复、检测，使其符合产品设计要求，进行再使用（再使用包括同化再使用和异化再使用）技术、材料再利用技术的研究（包括同化再利用和异化再利用）。

3.4机电产品噪声控制技术

①声源识别、噪声与声场测量以及动态测试、分析与显示技术；

②机器结构声辐射计算方法与程序；

③机器结构振动和振动控制技术；

④低噪声优化设计技术；

⑤低噪声结构和材料；

⑥新型减振降噪技术

3.5面向环境、面向能源、面向材料的绿色制造技术

①面向环境的绿色制造技术

研究使产品在使用过程中能满足水、气、固体三种废弃物减量化、降低振动与噪声等环境保护要求的相关技术。

②面向能源的绿色制造技术

研究能源消耗优化技术、能源控制过程优化技术等以达到节约能源、减少污染的目的。

③面向材料的绿色制造技术

研究材料无毒、无害化技术，针对高分子材料，研究废旧高分子材料回收的绿色技术，高分子过滤材料－－功能膜材料，玻璃纤维毡增强热塑性复合材料等。

对现有材料的环境性能改进技术等。

4、相关技术

4.1纳米技术

所谓纳米技术是一种微加工技术的极限。

也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。

当物质被“粉碎”到纳米级细小并制成的“纳米材料”，不仅光、电、热、磁性发生变化，而且具有辐射、吸收、吸附等许多新特性，可彻底改变目前的产业结构。

由于纳米技术导致产品微型化，使所需资源减少，不仅可达到“低消耗、高效益”的可持续发展目的，而且其成本极为低廉，其互相撞击、摩擦产生的交变机械作用力将为大减小，噪声污染会得到有效控制。

运用纳米技术开发的润滑剂，既能在物体表面形成半永久性的固态膜，产生极好的润滑作用，得以大大降低机器设备运转时噪声，又能延长它的使用寿命。

纳米材料涂层能大大提高遮挡电磁波和紫外线的性能。

4.2干式加工

目前干式加工的主要应用领域是机械加工行业，如切削、磨削等。

干式加工顾名思义就是加工过程中不采用任何冷却液的加工方式。

干式加工简化了工艺、减少成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。

目前，国外已有严格的法规限制某些切削液的使用，在美国、德国等工业发达国家均大力倡导采用干式切削工艺。

目前采用干式切削加工铸铁材料已无问题，采用陶瓷和CBN刀具，在高速和大进给量加工时，使热量很快聚集到刀具前端，使其呈红热状态，当工件被加热到一定温度时，其屈服强度减小，可获得较高的金属切除率。

寻求最合适的干式切削刀具、工件和机床及其参数的最佳配合方式是目前的重点方向。

4.3热加工工艺模拟技术

热加工工艺模拟及优化设计技术是应用模拟仿真、试验测试等手段，在拟实的环境下模拟材料加工工艺过程，显示材料在加工过程中形状、尺寸、内部组织及缺陷的演变情况，预测其组织性能质量，达到优化工艺设计目的的一门崭新技术。

采用工艺模拟技术将数值模拟、物理模拟和专家系统相结合，可以确定最佳工艺参数、优化工艺方案，预测加工过程中可能产生的缺陷和防止措施，从而能有效控制和保证加工工件的质量。

4.4近净成形技术和近无缺陷成形技术

近净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。

近净成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等，目前它正从接近零件形状向直接制成工件，即精密成形或净成形方向发展。

这些工件有些可以直接或者稍加处理即可用于组成产品，这样就可以大大减少原材料和能源的消耗。

近净成形通常与近无缺陷成形技术组合用于大批量生产。

5、存在的问题

5.1旧机床的更新与改造

旧机床处理方面尤为突出问题是废旧或闲置设备回收和再利用率较差，许多工厂厂房内常见有满身锈迹废弃的旧设备，数控机床、加工中心、FMS、CIMS甚至网络加工等先进制造系统和大批的20世纪五六十年代的旧机床并存，改造和利用好这些旧设备是我们面临的课题；

5.2材料与能源的浪费

机械制造业中能源和原材料的浪费现象较为明显，满地的切屑、小零件与油污，中国在由原料到产品所消耗的能源和原材料比美国和日本等先进国家高出数十倍之多；

5.3产品的回收利用率低

长期以来我们沿袭的生产模式是：

生产!

流通!

消费!

废弃的开式循环，绿色制造提倡闭式循环的生产模式，即在原来的生产模式中增加一个“回收”环节，厂家在产品的设计和制造过程中要充分考虑回收问题。

6、制造工艺

6.1少无切削工艺利

用精密铸造、冷挤压、直接沉积等成型技术，从接近零件形状向精密成形、仿形发展，用自由成形制造代替切削加工，这样节约了传统毛坯制造时的能耗、物耗．也节约了大量的原材料，同时也缩短了生产周期。

6.2干式切削工艺

干式切削就是在加工过程中不使用冷却润滑油的加工方法。

这样可以消除加工时切削液带来的大量的污染问题，获得洁净无污染的切屑，节省了大量的切削液，同时也省去了处理切削液造成污染的大量费用。

6.3先进的制造技术

采用先进的现代制造技术，是实现绿色制造的有效途径。

如精益生产（LP）、敏捷制造（AM）、虚拟制造（VM）和数字制造（DM）等。

6.4噪声的消减和控制

机械制造车间特别是锻压车间，生产过程中产生强烈的噪声是环境污染的一个大问题，因此必须对噪声加以控制和消减。

技术措施有：

做好飞轮等刚转体的动平衡；在轴承和轴承座之间加弹性衬套，采用热模锻压力机，淘汰蒸汽锤锻压力机；在压力机产生噪声的主要部位加盖隔声罩t采用具有油减震器的无冲击模架等等。

6.5绿色包装的研究

绿色包装是指采用对环境和人体无污染，可回收重用或可再生的包装材料及其制品的包装。

首先必须尽可能简化产品包装，避免过度包装。

使包装可以多次重复使用或便于回收。

且不会产生二次污染。

在重视环境保护的世界氛围里，绿色包装在销售中的作用也越来越重要。

绿色包装技术就是从环境保护的角度优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。

绿色包装技术主要研究包装材料选择、改进包装结构和包装废弃物回收处理三个方面。

6.6产品使用及其用后处置的研究

主要集中在延长产品的使用周期和减少使用中的能源浪费及环境污染。

面向节省能源的设计有利于减少产品使用中的能源浪费及环境污染。

德国联邦环境署研究表明德国家庭和办公室消耗的电力，至少有11%是披处于待机方式的设备消耗掉。

美国能源部估计，美国每年要为待机的电视机和录像机支付约10亿美元的电费。

待机功耗已经引起社会的广泛醺视。

因此在产品的设计阶段，对其使用造成的能源消耗问题应给予足够的重视。

目前对家电类产品的待机功耗问题，人们已研究了新型开关电源和“绿色芯片”，它们以绿色设计为目标，可以使许多电源在转入闲置待机方式时功耗大大减少

七、发展趋势

7.1全球化——绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化的特征和趋势

随着近年来全球化市场的形成，绿色产品的市场竞争将是全球化的。

近年来许多国家要求进口产品要进行绿色性认定，要有“绿色标志”。

特别是有些国家以保护本国环境为由，制定了极为苛刻的产品环境指标来限制国际产品进入本国市场，即设置“绿色贸易壁垒”。

绿色制造将为我国企业提高产品绿色性提供技术手段，从而为我国企业消除国际贸易壁垒进入国际市场提供有力的支撑。

这也从另外一个角度说明了全球化的特点。

7.2社会化——绿色制造的社会支撑系统需要形成

绿色制造的研究和实施需要全社会的共同努力和参与，以建立绿色制造所必需的社会支撑系统。

绿色制造涉及的社会支撑系统首先是立法和行政规定问题。

当前，这方面的法律和行政规定对绿色制造行为还不能形成有利的支持，对相反行为的惩罚力度不够。

立法问题现在已愈来愈受到各个国家的重视。

企业要真正有效地实施绿色制造，必须考虑产品寿命终结后的处理，这就可能导致企业、产品、用户三者之间的新型集成关系的形成。

例如，有人就建议，需要回收处理的主要产品，如汽车、冰箱、空调、电视机等，用户只买了使用权，而企业拥有所有权，有责任进行产品报废后的回收处理。

无论是绿色制造涉及的立法和行政规定以及需要制定的经济政策，还是绿色制造所需要建立的企业、产品、用户三者之间新型的集成关系，均是十分复杂的问题，其中又包含大量的相关技术问题，均有待于深入研究，以形成绿色制造所需要的社会支撑系统。

这些也是绿色制造今后研究内容的重要组成部分。

7.3集成化——将更加注重系统技术和集成技术的研究

绿色制造涉及到产品生命周期全过程，涉及到企业生产经营活动的各个方面，因而是一个复杂的系统工程问题。

因此要真正有效地实施绿色制造，必须从系统的角度和集成的角度来考虑和研究绿色制造中的有关问题。

当前，绿色制造的集成功能目标体系、产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造的问题领域集成、绿色制造系统中的信息集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究将成为绿色制造的重要研究内容。

绿色集成制造技术和绿色集成制造系统将可能成为今后绿色制造研究的热点。

7.4并行化——绿色并行工程将可能成为绿色产品开发的有效模式

绿色设计今后仍将是绿色制造中的关键技术。

绿色设计今后的一个重要趋势就是与并行工程的的结合，从而形成一种新的产品设计和开发模式绿色并行工程。

绿色并行工程又称为绿色并行设计，是现代绿色产品设计和开发的新模式。

它是一个系统方法，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一开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。

绿色并行工程涉及一系列关键技术，包括绿色并行工程的协同组织模式、协同支撑平台、绿色设计的数据库和知识库、设计过程的评价技术和方法、绿色并行设计的决策支持系统等。

许多技术有待于今后的深入研究。

7.5智能化——人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用

绿色制造的决策目标体系是现有制造系统TQCS（即产品上市时间T、产品质量Q、产品成本C和为用户提供的服务S）目标体系与环境影响E和资源消耗R的集成，即形成了TQCSRE的决策目标体系。

要优化这些目标，是一个难于用一般数学方法处理的十分复杂的多目标优化问题，需要用人工智能方法来支撑处理。

另外，在绿色产品评估指标体系及评估专家系统，均需要人工智能和智能制造技术。

基于知识系统、模糊系统和神经网络等的人工智能技术将在绿色制造研究开发中起到重要作用。

如：

在制造过程中应用专家系统识别和量化产品设计、材料消耗和废弃物产生之间的关系；应用这些关系来比较产品的设计和制造对环境的影响；使用基于知识的原则来选择实用的材料等。

7.6产业化——绿色制造的实施将导致一批新兴产业的形成

绿色制造将导致一批新兴产业的形成。

除了目前大家已注意到的废弃物回收处理装备制造业和废弃物回收处理的服务产业外，另有两大类产业值得特别注意：

（1）绿色产品制造业

制造业不断研究、设计和开发各种绿色产品以取代传统的资源消耗和环境影响较大的产品，将使这方面的产业持续兴旺发展。

（2）实施绿色制造的软件产业

企业实施绿色制造，需要大量实施工具和软件产品，如绿色设计的支撑软件（计算机辅助绿色产品设计系统、绿色工艺规划系统、绿色制造的决策系统、产品生命周期评估系统、ISO14000国际认证的支撑系统等），将会推动一类新兴软件产业的形成。

8、参考文献

[1]戴庆辉.先进制造系统[M].北京：

机械工业出版社，2010.

[2]王庆明.先进制造技术导论[M].北京：

机械工业出版社，2007.

[3]艾兴.高速切削加工技术[M].北京：

国防工业出版社，2003.

[4]汪星明，施礼明，等.现代生产管理[M].北京：

中国人民大学出版社，2002.

[5]杨叔子，吴波.先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2003,39（10）：

73-76.

[6]卢小平.现代制造技术[M].北京：

清华大学出版社，2008.