工程機(jī)械再制造及其關(guān)鍵技術(shù)

高 偉

中國能源建設(shè)集團(tuán)鞍山鐵塔制造總廠，遼寧鞍山 114000

0 引言

再制造一種低成本、低消耗，環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)效益好的制造產(chǎn)業(yè)。再制造工程不僅其產(chǎn)品在能夠達(dá)到甚至超過新品的質(zhì)量和性能，而且成本低、節(jié)能節(jié)材，能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是對(duì)科學(xué)發(fā)展觀的貫徹踐行，目前已經(jīng)是促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的重要推動(dòng)者。作為再制造重要對(duì)象的工程機(jī)械，有著數(shù)量多、涉及范圍廣的特點(diǎn)，是我國機(jī)械行業(yè)有著舉足輕重的地位。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有了一定的規(guī)模和實(shí)力，產(chǎn)品種類涵蓋面廣，數(shù)量多。然而在生產(chǎn)技術(shù)和資源消耗上存在突出問題。就技術(shù)而言，多引自國外，且為上世紀(jì)七八十年代的落后技術(shù)；就資源消耗而言，鋼鐵是工程機(jī)械的主要原材料，每年的消耗量大，約為4.6×106t（2005 年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。針對(duì)這樣的現(xiàn)狀，將工程機(jī)械納入再制造工程已是當(dāng)務(wù)之急。

1 再制造對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)

在此，產(chǎn)品的全壽命周期一個(gè)不得不提到的概念，它包括兩個(gè)大的階段，第一階段是產(chǎn)品的論證、設(shè)計(jì)和制造；第二階段是產(chǎn)品的使用、維修和報(bào)廢。而在兩個(gè)階段所有的花費(fèi)，叫做全壽命周期費(fèi)用，其中第一階段占總費(fèi)用的20%～30%；第二階段占70%～80%。傳統(tǒng)產(chǎn)品只是重視研究第一階段的費(fèi)用，而忽視了第二階段。相比之下，再制造有著巨大的優(yōu)勢，重點(diǎn)研究產(chǎn)品的第二階段，從而實(shí)現(xiàn)廢舊產(chǎn)品的重新再利用。

再制造使廢舊的產(chǎn)品重獲新生，擁有了新的使用壽命，使用時(shí)間大大延長。另外再制造在實(shí)現(xiàn)廢物再利用的同時(shí)，一方面起到了節(jié)約能源、降低消耗的功效；另一方面又有效的保護(hù)的環(huán)境，從而保持了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 再制造關(guān)鍵技術(shù)

2.1 虛擬制造

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)的興起發(fā)展，推動(dòng)了VM 技術(shù)的出現(xiàn)并走向成熟。VM技術(shù)的核心是模擬和預(yù)測。在虛擬環(huán)境中，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、測試、營銷的整個(gè)過程進(jìn)行模擬，獲得相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)和性能指標(biāo)，并對(duì)此進(jìn)行預(yù)測和評(píng)價(jià)。而目的是為各級(jí)決策提供依據(jù)，以便更好的進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)與制造。

在我國，虛擬制造和虛擬技術(shù)正在應(yīng)用于越來越多的產(chǎn)品制造過程，例如，客車、汽車、機(jī)床、機(jī)械零部件的加工制造。具體而言，從三位制造階段，可靠性、色彩、成本分析等模塊出發(fā)，關(guān)于客車的模擬制造系統(tǒng)正在積極探索中，而汽車車身制造領(lǐng)域，虛擬技術(shù)在多方面探討研究中，另外虛擬機(jī)床加工系統(tǒng)、虛擬數(shù)控技術(shù)等研究也在積極開展中。所有這些，目的都是為提升產(chǎn)品性能，縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)我國制造業(yè)的技術(shù)更新、優(yōu)化改造，提升總體水平，進(jìn)而讓我國的制造業(yè)在國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢凸顯，是我國成為制造業(yè)強(qiáng)國。

2.2 再制造毛坯快速成形技術(shù)

再制造毛坯快速成形技術(shù)要求開發(fā)激光精密測試技術(shù)，同時(shí)建立再制造計(jì)算機(jī)輔助工程系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。他依賴于離散堆積成形原理和積分原理，采用激光同軸掃描技術(shù)，利用由CAD 零件模型所確定的幾何信息，對(duì)由廢舊零件充當(dāng)?shù)脑僦圃炝慵鳎M(jìn)行熔融堆積，快速成形。同時(shí)還要建立零部件及表面涂層體系，對(duì)零件受損檢測和幾何特征進(jìn)行研究，并且監(jiān)測毛坯表面的三位幾何參數(shù)等。

2.3 智能制造

智能制造技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，涵蓋諸多方面，包括智能設(shè)計(jì)與加工、智能調(diào)度與管理、智能測量與診斷、機(jī)器人操作、智能裝配等。它是在多個(gè)學(xué)科（包括制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能等）滲透交織的基礎(chǔ)上而逐漸發(fā)展起來的。該技術(shù)依靠智能設(shè)備和自治控制，來實(shí)現(xiàn)全新智能制造系統(tǒng)模式的構(gòu)造。

智能制造系統(tǒng)具備了人工智能的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我約束、自我學(xué)習(xí)以及及時(shí)自行優(yōu)化修復(fù)，具備極強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠作業(yè)于各種生產(chǎn)制造；另外，該系統(tǒng)采取VR 技術(shù)設(shè)計(jì)建立，交互功能良好，操作簡易。研究開發(fā)智能制造技術(shù)，能夠有效的提升社會(huì)生產(chǎn)率，在保證產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而使制造業(yè)優(yōu)化升級(jí)，提升市場競爭能力，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。

2.4 納米制造

談到納米制造，必然要提起納米技術(shù)。作為高新技術(shù)，納米技術(shù)是一種精細(xì)加工技術(shù)，一般精度為0.1nm～100nm。納米技術(shù)和制造技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了納米制造。納米制造事實(shí)上是一種精密、精細(xì)、微細(xì)、超微細(xì)加工制造。

納米制造有著廣闊的應(yīng)用前景，能夠醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。微型機(jī)械制造依賴于納米制造，而微型機(jī)械在醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域有著舉足輕重的作用。例如，在人體血管中植入微型機(jī)器人，能夠?qū)θ梭w血管進(jìn)行健康檢查，并針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行治療。如果在昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)中，注入分子機(jī)器人，能夠使得昆蟲的飛行方向聽從指揮，從而使昆蟲成為情報(bào)收集者。在醫(yī)學(xué)器械方面，納米制造同樣發(fā)揮作用。目前一種能夠夾起紅血球的微型鑷子，已經(jīng)問世，這將為醫(yī)學(xué)治療提供極大地便利。在工業(yè)領(lǐng)域，納米制造的作用同樣不可忽視。各種微型儀表儀器、傳感器等的問世，將為工業(yè)生產(chǎn)解決諸多難題。納米制造以其高端的技術(shù)水平，引領(lǐng)著制造技術(shù)的發(fā)展，在21 世紀(jì)并將極大的推動(dòng)制造業(yè)的升級(jí)發(fā)展。

2.5 應(yīng)急快速維修技術(shù)

高科技快速發(fā)展和生產(chǎn)作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)于修理受損裝備的時(shí)間要求提出了更為苛刻的要求，時(shí)間受到了極大的壓縮。在這個(gè)步伐緊促、效率至上的當(dāng)今時(shí)代，應(yīng)急快速維修技術(shù)的作用日益彰顯，并取得舉足輕重的地位。在先進(jìn)技術(shù)的支撐下，快速修復(fù)受損的裝備，不僅能夠以最短的時(shí)間恢復(fù)生產(chǎn)力，提升生產(chǎn)效率，而且能夠推動(dòng)裝備再制造業(yè)的健康發(fā)展。

3 結(jié)論

再制造一種低成本、低消耗，環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)效益好的制造產(chǎn)業(yè)；不僅能夠提升產(chǎn)品性能，縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)我國制造業(yè)的技術(shù)更新、優(yōu)化改造，提升總體水平；而且對(duì)于節(jié)能減排起著重要的作用，可以實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。再制造符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是對(duì)科學(xué)發(fā)展觀的貫徹踐行，在我國制造業(yè)中有著舉足輕重的地位，必將推動(dòng)我國從制造業(yè)大國跨入制造業(yè)強(qiáng)國的行列。

[1]徐濱士.我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策建議[J].廣西節(jié)能，2009(3).

[2]劉俊英，張國勝，蔣伯平.表面工程技術(shù)——工程機(jī)械再制造的核心技術(shù)[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2009(10).

[3]張偉，徐濱士，張紓，梁秀兵，史佩京，劉世參.再制造研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(5).