機(jī)床產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)主線的主導(dǎo)特性研究

喬冰劍++趙宇

摘 要：綠色制造是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期中對(duì)環(huán)境負(fù)面影響極小，資源利用率極高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。作為資源消耗和環(huán)境排放嚴(yán)重的典型行業(yè)，機(jī)床制造業(yè)實(shí)施綠色制造是其實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求，對(duì)機(jī)床行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)床產(chǎn)品；綠色設(shè)計(jì)；主導(dǎo)特性

傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)方法大多只是考慮機(jī)床產(chǎn)品某部分的功能，沒用從全生命周期的角度去考慮其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境等方面的性能指標(biāo)。按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造出來的產(chǎn)品，由于缺乏全面系統(tǒng)性的布局設(shè)計(jì)，往往造成大量的資源浪費(fèi)，以及較高的環(huán)境排放，由此嚴(yán)重影響機(jī)床產(chǎn)品的綠色性能。機(jī)床的綠色化設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。

一、機(jī)床綠色設(shè)計(jì)概念

綠色設(shè)計(jì)又稱為面向環(huán)境的設(shè)計(jì)、可持續(xù)設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)等。雖然這些設(shè)計(jì)概念在提出的初期各有側(cè)重，但隨著近年來的發(fā)展，基本上都趨于同一概念，即是指在設(shè)計(jì)階段就面向產(chǎn)品生命周期全過程，考慮從產(chǎn)品的概念形成到生產(chǎn)制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個(gè)階段，以資源消耗和環(huán)境影響最小為目標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品各階段進(jìn)行全面的綠色性能設(shè)計(jì)，這就是綠色設(shè)計(jì)的基本思想。

機(jī)床產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)過程是在機(jī)床產(chǎn)品的全生命周期過程中，考慮其資源環(huán)境屬性，如資源利用率、環(huán)境友好性等指標(biāo)，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在機(jī)床產(chǎn)品的功能、質(zhì)量等要求的前提下，以機(jī)床產(chǎn)品制造和使用過程的環(huán)境影響最小為目標(biāo)，對(duì)機(jī)床的各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)優(yōu)化。

二、機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)主線的主導(dǎo)特性

機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)主線的主導(dǎo)特性為：綠色設(shè)計(jì)要針對(duì)機(jī)床產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，把其綠色性能作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮各階段對(duì)環(huán)境的影響。下面基于生命周期思想，從機(jī)床產(chǎn)品的原材料獲取、生產(chǎn)制造、使用維護(hù)、以及廢舊機(jī)床產(chǎn)品的回收處理等階段介紹機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程主線的主導(dǎo)特性。

（一）原材料獲取

原材料的選擇對(duì)機(jī)床產(chǎn)品制造過程的環(huán)境影響相當(dāng)關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)之初，就應(yīng)該對(duì)制造機(jī)床所需的各種原材料進(jìn)行考核評(píng)估，除了考慮該材料的物理性能、經(jīng)濟(jì)性等因素，還需對(duì)其綠色性能加以評(píng)估。原材料的綠色性能需滿足兩個(gè)條件：首先是其自身的加工制備過程能耗低且污染少；其次是該種材料的使用過程產(chǎn)生的環(huán)境排放少，并且具有可回收、易降解等性能。

（二）機(jī)床產(chǎn)品制造過程

機(jī)床產(chǎn)品的制造過程涉及眾多工藝，如鑄造、機(jī)加工、焊接、涂裝、熱處理等工藝，各工藝過程資源消耗大，且產(chǎn)生大量環(huán)境排放，如：大氣污染排放（有毒氣體、燃煤廢氣、燃油廢氣、窒息性氣體等），廢水排放（含油污水、酸堿污水、含重金屬污水等），固體廢棄物的排放以及物理性污染排放（振動(dòng)、激光、熱輻射、噪音等）。這些廢棄物嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。通過對(duì)機(jī)床產(chǎn)品制造工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可減少機(jī)床產(chǎn)品制造過程的環(huán)境排放。如：開發(fā)環(huán)境友好型工藝，干切削技術(shù)、金屬粉末注射成型工藝、刀具涂層技術(shù)等都是具有良好環(huán)境特性的新工藝技術(shù)；或?qū)ΜF(xiàn)有工藝進(jìn)行優(yōu)化，合理安排工藝路線，優(yōu)化工藝參數(shù)等，都可以最大限度地降低機(jī)床產(chǎn)品制造過程的環(huán)境影響。

（三）包裝過程

機(jī)床產(chǎn)品的包裝過程是機(jī)床產(chǎn)品生命周期中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。機(jī)床產(chǎn)品的包裝過程一方面消耗大量資源，如木料、塑料等包裝材料，同時(shí)產(chǎn)生大量廢棄物排放。包裝材料大多屬一次性消費(fèi)品，資源消耗大，產(chǎn)生的廢棄物排放多，包裝廢棄物對(duì)環(huán)境的污染物問題日益突出。減量化包裝，可有效地減少包裝材料的消耗，由此減少包裝過程的環(huán)境排放。同時(shí)，包裝材料盡量選用綠色材料，具有可回收利用性，以及對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境無害等特性，從而減少包裝過程的環(huán)境影響。

（四）使用維護(hù)過程

通過對(duì)機(jī)床的使用和維護(hù)階段產(chǎn)生的環(huán)境排放和資源消耗情況進(jìn)行分析，為機(jī)床設(shè)計(jì)方案的選擇提供依據(jù)。在機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就要充分考慮這些因素從而進(jìn)行更優(yōu)化的機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)。如：傳統(tǒng)機(jī)床使用過程需消耗大量切削液，通過開發(fā)干式切削技術(shù)，降低機(jī)床產(chǎn)品使用過程的切削液消耗；機(jī)床使用過程常常伴隨著振動(dòng)、噪聲等，而這往往是由于機(jī)床傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜引起的。因此，縮短其傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)，不僅可有效減少噪聲、振動(dòng)的問題，還可提高機(jī)床加工精度，同時(shí)也便于機(jī)床產(chǎn)品的維修和安裝。機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)可使機(jī)床通過組裝快速完成多種不同的功能，從而滿足用戶需求。

（五）廢舊機(jī)床產(chǎn)品的回收處理

機(jī)床報(bào)廢后并不意味著所有的零部件均成為廢品。機(jī)床是一種極具回收再制造價(jià)值的典型機(jī)電產(chǎn)品，具有較大的再制造潛力。機(jī)床產(chǎn)品的眾多機(jī)械部分具有耐久性，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，特別是床身、立柱等鑄件，時(shí)效越長(zhǎng)，性能越好，適合于循環(huán)再制造。且再制造后的機(jī)床性能穩(wěn)定，可靠性好。再制造機(jī)床可完全達(dá)到新品的性能水平，而再制造成本僅為同種性能新機(jī)床的50%左右。所以，在機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之初就充分考慮其可回收利用性，可拆卸性等。不僅盡量選用綠色材料，同時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)，以方便其報(bào)廢后的回收處理，同時(shí)最大限度減少回收處理過程的資源環(huán)境影響，提高資源利用率，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

三、結(jié)論

綠色制造是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。機(jī)床制造業(yè)作為典型的資源消耗大戶，實(shí)施綠色制造有助于降低制造企業(yè)資源消耗和環(huán)境污染，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與可持續(xù)發(fā)展效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

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