機床產(chǎn)品綠色設(shè)計主線的主導(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)品在整個壽命周期中對環(huán)境負(fù)面影響極小，資源利用率極高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(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)，機床制造業(yè)實施綠色制造是其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求，對機床行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

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

傳統(tǒng)的機床設(shè)計方法大多只是考慮機床產(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)濟與環(huán)境等方面的性能指標(biāo)。按傳統(tǒng)設(shè)計生產(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，往往造成大量的資源浪費，以及較高的環(huán)境排放，由此嚴(yán)重影響機床產(chǎn)品的綠色性能。機床的綠色化設(shè)計應(yīng)運而生。

一、機床綠色設(shè)計概念

綠色設(shè)計又稱為面向環(huán)境的設(shè)計、可持續(xù)設(shè)計、生態(tài)設(shè)計、環(huán)境意識設(shè)計、生命周期設(shè)計等。雖然這些設(shè)計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階段，以資源消耗和環(huán)境影響最小為目標(biāo)，對產(chǎn)品各階段進(jìn)行全面的綠色性能設(shè)計，這就是綠色設(shè)計的基本思想。

機床產(chǎn)品的綠色設(shè)計過程是在機床產(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)計目標(biāo)，在機床產(chǎn)品的功能、質(zhì)量等要求的前提下，以機床產(chǎn)品制造和使用過程的環(huán)境影響最小為目標(biāo)，對機床的各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計優(yōu)化。

二、機床產(chǎn)品設(shè)計主線的主導(dǎo)特性

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

（一）原材料獲取

原材料的選擇對機床產(chǎn)品制造過程的環(huán)境影響相當(dāng)關(guān)鍵。因此，設(shè)計之初，就應(yīng)該對制造機床所需的各種原材料進(jìn)行考核評估，除了考慮該材料的物理性能、經(jīng)濟性等因素，還需對其綠色性能加以評估。原材料的綠色性能需滿足兩個條件：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）機床產(chǎn)品制造過程

機床產(chǎn)品的制造過程涉及眾多工藝，如鑄造、機加工、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、激光、熱輻射、噪音等）。這些廢棄物嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。通過對機床產(chǎn)品制造工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可減少機床產(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床產(chǎn)品制造過程的環(huán)境影響。

（三）包裝過程

機床產(chǎn)品的包裝過程是機床產(chǎn)品生命周期中的一個重要環(huán)節(jié)。機床產(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，同時產(chǎn)生大量廢棄物排放。包裝材料大多屬一次性消費品，資源消耗大，產(chǎn)生的廢棄物排放多，包裝廢棄物對環(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，包裝材料盡量選用綠色材料，具有可回收利用性，以及對人體和生態(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

通過對機床的使用和維護(hù)階段產(chǎn)生的環(huán)境排放和資源消耗情況進(jìn)行分析，為機床設(shè)計方案的選擇提供依據(jù)。在機床產(chǎn)品的設(shè)計階段就要充分考慮這些因素從而進(jìn)行更優(yōu)化的機床產(chǎn)品設(shè)計。如：傳統(tǒng)機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)，降低機床產(chǎn)品使用過程的切削液消耗；機床使用過程常常伴隨著振動、噪聲等，而這往往是由于機床傳動鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜引起的。因此，縮短其傳動鏈結(jié)構(gòu)，不僅可有效減少噪聲、振動的問題，還可提高機床加工精度，同時也便于機床產(chǎn)品的維修和安裝。機床的模塊化設(shè)計可使機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）廢舊機床產(chǎn)品的回收處理

機床報廢后并不意味著所有的零部件均成為廢品。機床是一種極具回收再制造價值的典型機電產(chǎn)品，具有較大的再制造潛力。機床產(chǎn)品的眾多機械部分具有耐久性，性能穩(wěn)定等特點，特別是床身、立柱等鑄件，時效越長，性能越好，適合于循環(huán)再制造。且再制造后的機床性能穩(wěn)定，可靠性好。再制造機床可完全達(dá)到新品的性能水平，而再制造成本僅為同種性能新機床的50%左右。所以，在機床產(chǎn)品的設(shè)計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，同時采用模塊化設(shè)計，以方便其報廢后的回收處理，同時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)濟效益。

三、結(jié)論

綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。機床制造業(yè)作為典型的資源消耗大戶，實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)核心競爭能力，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益與可持續(xù)發(fā)展效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

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