机床产品的绿色设计围绕机床产品生命周期的各个阶段展开,机床产品绿色设计涉及的主要内容有如下几个方面:
①面向环境的机床产品设计
1)面向环境的机床产品方案设计 机床产品方案设计,是指对机床的结构和布局、运作原理、实现方案等方面的选择和设计,同时充分考虑机床制造过程中的资源消耗和环境影响情况,在其功能、质量、成本等要求得到满足的前提下,力求使制造过程的资源消耗尽可能少、环境污染尽可能小。
2)面向环境的机床结构设计
面向环境的机床结构设计是指通过对机床产品结构进行更优化合理的布置,使机床产品制造过程的资源消耗和浪费最小化,同时减少对环境的影响。这方面的途径和措施很多,如机床立式布局中的工作台固定、立柱移动布置方式中,将后立柱布置在工作台上与布置在床身上的两种方式中,后一种结构可以消除工作台分度副发热对后立柱外支架支承轴承孔中心线与工作台回转轴线的同轴度的影响。
②面向环境的机床产品材料选择
面向环境的机床产品材料选择是指在对机床产品制造所需的物料进行环境性考核,须从其制备、使用以及报废处理等全生命周期过程进行评价。使其资源环境特性、产品功能、质量等因素相对较优,即满足绿色材料的要求。在机床绿色材料的选择中,现在市场上出现的陶瓷、碳素纤维、复合材料等,都在绿色性能的机床中得到广泛使用。如:使用人造花岗石代替机床的大尺寸支承件,或在钢板焊接的框架内填充混凝土,既可以节省金属资源,又可以增加抗振性和热稳定性;对一些高硬度耐磨件,使用陶瓷等材料代替高硬度钢,既可以减轻重量,又可以节省贵重金属资源,还可以省去其加工过程的额外耗能。
③面向环境的机床制造环境设计或重组
面向环境的机床制造环境设计或重组是指在机床制造环境(如工厂、车间或制造单元等)中,对资源消耗和环境排放产生影响的设备或设施布局等方面的设计改善。例如:生产线或生产工艺的设计不合理,往往造成大量不必要的浪费。面向环境的机床制造环境设计或重组就是要在满足机床产品的制造加工要求的前提下,对现有制造环境进行资源环境友好型方面的设计,建造出一个更低能耗、更低排放和更高效协调的生产环境。
④面向环境的机床产品工艺设计
面向环境的工艺设计又称绿色工艺规划。对机床产品的绿色工艺规划是指通过对机床产品制造过程的各工艺路线、工艺方法、工艺装备、工艺参数等进行优化和改善,提升工艺过程各个环节的环境友好性。环境友好性包括两方面:资源消耗最小化和环境影响最小化。机床产品制造工艺过程的资源消耗主要有原材料、能源材料、刀具、切削液、润滑油等辅助材料消耗等。机床产品制造工艺过程因消耗物料和能源而产生一系列环境排放,主要包括大气污染、污水废水、固体废弃物、物理性污染排放以及其他影响员工职业健康与安全的危害等。大量的实践和研究表明,不同工艺方案的选择,对制造过程的资源消耗和环境影响差异甚大。 对机床产品的绿色工艺设计,主要包括两方面的内容:工艺方案优化和工艺参数优化。机床产品的工艺参数优化是指选定某一制造加工工艺,对该工艺的有关工艺参数(如机床设备选择、刀具选择、切削液选择等)进行优化,使得该工艺加工过程具有更好的环境友好特性。工艺方案优化,就是在已有的备选方案中,通过环境性、经济性的等指标的评价,选出总体性能最优的方案。如设备节能型、设备降噪型、环境友好型等较优的工艺方案。工艺规划对机床制造过程的环境影响相当关键,因此,通过合理优化的工艺设计,使制造过程环境影响最小化。
⑤面向环境的机床产品包装方案设计
面向环境的机床产品包装方案设计,就是要从环境保护的角度,尽量使包装过程的资源消耗和环境影响最小,而对现有的机床产品包装方案进行优化改善。面向机床产品的绿色包装方案比较多,如:选择绿色性能的包装材料,其中绿色包装材料应满足污染少或无污染、可循环利用、可回收、可降解、重量轻、易拆卸、易组装、防水等特点。通过回收利用该材料,减少包装过程的资源浪费和环境排放;此外,优化包装方案和包装结构,可有效减少包装材料消耗。
⑥面向环境的机床产品回收处理方案设计
面向环境的机床产品回收处理方案设计,是指在设计阶段,就充分考虑机床产品的可拆卸性、零部件的重用性、机床产品材料的可回收性等因素,对机床产品进行设计。从而使废旧机床产品在在回收处理阶段的材料重用率尽可能高,产生的环境排放尽可能少。
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