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                [ 來自:不詳  閱讀:   時間:2016.09.09 ]
                 “十二五”期間,我國將大力推進兩化深度融合,大力發展高端制造裝備,其戰略目標是實現制造業的可持續發展,實現制造業向資源節約型和環境友好型轉型。
                  “十二五”期間,我國將大力推進兩化深度融合,大力發展高端制造裝備,其戰略目標是實現制造業的可持續發展,實現制造業向資源節約型和環境友好型轉型。
                  作為裝備制造業“母機”的高檔數控機床或基礎制造裝備,是高端制造裝備的重要組成部分,也是實現兩化深度融合的重要載體,不僅在機床的設計、生產過程中應實現綠色,而且所生產的機床工具產品也應做到高效率、高精度、低能耗,并應從設計階段就考慮使機床工具產品具備良好的再制造性能。
                  實施機床行業的綠色制造,重點應從四個途徑入手,首先是機床的綠色設計,第二,發展新工藝及新產品,第三,機床再制造,第四,機床的數控化和智能化。
                  機床的綠色設計
                  傳統的產品設計,通常主要考慮的是產品的基本屬性,如功能、質量、壽命、成本等,很少考慮環境屬性。按照這種方式生產出來的產品,很可能在其使用壽命結束后,回收利用率低,資源浪費嚴重,造成環境污染。綠色設計是從可持續發展的高度審視產品的整個生命周期,強調在產品開發階段按照全生命周期的觀點進行系統性的分析與評價,消除潛在的、對環境的負面影響。
                  綠色設計是機床綠色制造的首要環節,一般包括機床結構設計、綠色材料選擇、制造環境設計、工藝設計、機床包裝方案設計和機床回收處理方案設計等步驟。此外,為保證綠色設計的有效性,在設計方案完成后還應對資源消耗和環境影響等進行綜合評價。
                  機床的綠色設計應建立面向能源和碳排放模型的生態化設計的知識庫和數據庫及相關技術規范和標準,充分考慮機床產品使用過程中的能耗和可維護性,選擇綠色材料,使用多功能部件及模塊化的部件來簡化產品設計結構,做到既節省原材料,又減少浪費和環境污染,同時降低機床使用時的能源消耗;在除塵、潤滑、液壓和冷卻系統的改進、廢棄物的處理等方面盡可能考慮采用高新技術和先進適用技術、少無切削術、干式切削技術、油氣液凈化技術及其它潔凈技術等,提高資源利用率控制和減少廢棄物,實現節能、節材、無污染,發展循環經濟;為了適應對廢舊機床產品回收、再制造的要求,在設計階段就應考慮產品的易拆解、易回收和易修理;同時,應注意產品的可擴展和升級性,留足功能擴展空間,方便用戶通過更換功能部件或使用標準化的產品接口等方式,對產品進行升級或添加功能,延長機床的使用壽命,提高利用率。
                  發展新工藝及新產品
                  機械工業在制造過程中是消耗鋼材大戶,而機械產品在使用過程中則是消耗能源的大戶。機械產品使用過程的能源消費強度遠高于生產過程,據統計,量大面廣、耗能高的21類機電產品,電力消耗約占全國發電量的60%,煤炭消耗約占全國煤炭產量的50%,汽油消耗約占全國汽油產量的58%,柴油消耗約占全國柴油產量的40%。
                  機械產品生產過程消耗鋼材約占全國的39%,因此發展新工藝,并研發體現新工藝的機床裝備,對提高材料利用率、節能節材有著重要意義,是發展機床綠色制造的另一個主要途徑。新工藝的主要發展趨勢是通過“精確成形+精密磨削”,減少加工過程中的材料耗費和加工過程,同時減少污染物排放。
                  大力發展凈成形/近凈成形的工藝及設備。采用零件精確成形技術,材料利用率可較傳統的成形工藝提高20%-40%,冷精鍛精確成形可使材料利用率提高到98%以上,精確鑄造成形技術也可達到90%以上。精確塑性成形技術大多是在室溫下實施的,免除了加熱工序,節約了加熱能量,大大減少了零件生產過程中的能量消耗。凈成形零件成形后不需要加工或者需要很少的加工,可取消或大大減少加工工時,實現節能、降耗的目標;此外,在成形過程中還可同時考慮通過控制溫度、壓力、流體場、電磁場等外部載荷的施加,提高零件的內在質量。發展零件精確成形技術及相關裝備,對機械工業節約資源、能源和環境友好,實現可持續發展意義重大。
                  發展加工過程的新工藝。如采用干切削和微量潤滑技術可以節省成本并替代高成本、高污染和有害健康的濕切削過程,促進機床的綠色化。磨床的磨削工藝對環境影響很大,新型的快速點磨削技術具有磨削區域小,磨削力小、砂輪使用壽命長、磨削溫度低、冷卻簡單,這對實現綠色制造具有重要意義。
                  采用新的加工方法。通過發展增量制造技術,在不用模具和工具的條件下生成復雜零部件,解決從設計到制造的快速對接問題,滿足產品快速開發和快速制造的要求。
                  機床再制造
                  再制造是指以廢舊產品作為生產毛坯,通過專業化修復或升級改造的方法來使其質量特性不低于原有新品水平的制造過程。再制造是制造產業鏈的延伸,也是先進制造和綠色制造的重要組成部分。再制造產品在產品功能、技術性能、綠色性、經濟性等質量特性方面不低于原型新品,其成本僅是新品的約50%,可實現節能60%、節材70%,對環境的不良影響顯著降低。
                  根據我國目前的機床保有量和預計每年報廢機床的情況,機床的再制造是我國實施機床綠色制造的關鍵技術和重要趨勢。機床再制造過程一般包括廢舊機床回收、拆卸、清洗、檢測分類、機床及零部件再設計、再制造生產加工、整機再裝配、調試、檢驗及銷售等過程。一般來講,機床再制造可分為產品級再制造和零部件級再制造兩種形式。機床產品級再制造是對機床整體性能進行提升,包括機床功能化再造、數控化升級、節能化提升等。機床零部件級再制造主要是根據零部件的不同對其進行再利用、再修復、再資源化及廢棄處理。
                  對舊機床進行再制造,可以充分利用機床原有的床身、導軌、工作臺、立柱、底座等零部件,大大節約資源和能源,實現節能、節材,減少重新生產鑄鐵件對環境的污染,一次性投入資金少,供貨周期短。同時,機床再制造可以根據機床的狀態及工藝要求選擇增加數控系統或其他功能,進一步提升機床性能、節省成本、提高生產效率。
                  目前,機床再制造主要集中在重型和超重型機床。一般而言,重型、超重型機床對鋼鐵資源的消耗非常巨大,再制造對部分機床的能耗節約高達60%以上:重型機床的再制造周期一般為3~6個月,可以利用70%以上的殘留價值,再制造機床的費用比同類新機床要低70%左右,再制造周期短、成本低的特性體現得分外明顯;重型機床大量的基礎件具有耐久穩定性,特別是床身、立柱等部件,使得再制造機床在基礎性能穩定方面有了很好的保證。因此,重型機床再制造在節約資源,發展循環經濟方面的優勢尤為明顯。
                  目前我國機床再制造存在一些問題,比如機床再制造缺乏政策性的定義和行業標準;市場競爭不規范;個性
                  化的客戶需求造成了機床再制造業務單品種、小批量的特點,產業化較為困難:我國廢舊機床的物流體系建設仍然處于初級階段,舊機床的回收和再制造機床的銷售沒有順暢的渠道,再制造業務和新品業務的矛盾日益明顯等等。
                  國家工信部近年選擇了一些再制造企業和項目進行了試點支持,對制定再制造行業標準、提升用戶對再制造產品的使用信心、促進再制造業務發展等方面起到了一定的示范試點作用和效果。下一步希望國家有關部門能夠繼續加快推進機床再制造產業發展,鼓勵更多的企業進入再制造市場,采用稅收、補貼等支持手段,加大對機床再制造企業的扶持力度。
                  機床的數控化和智能化
                  我國作為后發展的國家,其工業化進程與已完成工業化的國家不盡相同,是在信息技術快速發展的環境下進行的,因此,推行機床綠色制造很重要的是借助信息技術,使信息技術與機械制造技術密切結合、深度融合。
                  1.加強機床數控化
                  20世紀50年代誕生的數控技術,以及隨后出現的機器人技術和計算機輔助設計技術,開創了數字化制造的先河,加速了制造技術與信息技術的融合,也解決了制造產品多樣化對柔性制造的要求。
                  當前數控技術及系統已越來越成熟,應大力推廣到各種機床和熱加工設備上去。
                  2.發展機床智能化
                  從新的發展趨勢來看,當今的數控機床已越來越難滿足市場的要求,具有更高加工質量、更高加工效率、更強自適應控制和補償功能、更高可靠性、更宜人的人機交互模式、更強網絡集成能力等智能化特征的數控機床,將會成為未來20年高端數控機床發展的趨勢,因此要進一步加強機床數控化的研究和應用。
                  數控機床與基礎制造裝備的智能化可以提高能源和原材料的利用效率、降低污染排放水平,提升產品的性能、文化/知識含量以及技術附加值,增強企業的市場響應能力,提高生產質量、效率和安全性。
                  發展智能制造裝備需要解決的關鍵技術是:面向制造過程狀況監控和裝備性能預測的感知與分析技術,基于幾何與物理約束的智能化工藝規劃和數控編程技術,智能數控系統與伺服控制技術,智能控制技術。
                  目前,智能制造裝備已列入我國培育和發展的戰略性新興產業規劃之中,近期國家科技部、工信部、發改委等聯合啟動的《“數控一代”機械產品創新應用示范工程》,國家發改委、財政部、工信部進行的“智能制造裝備發展專項”等都說明國家將“數控一代”機械產品和智能制造裝備作為發展重點方向給予了高度重視,而數控機床和基礎制造裝備是其重點。預計到2020年,我國將把智能制造裝備產業培育成為具有國際競爭力的先導產業,總體技術水平邁入國際先進行列。
                  3.車間/工廠的數字化
                  實現機床的綠色制造,還應在數控化、智能化的基礎上,大力實現機械加工車間或工廠的數字化。數字化的車間或工廠可以利用數字化技術,特別是泛在網絡技術(包括互聯網、物聯網和無線網)技術,實時獲取工廠內外相關數據和信息,集成相關人員知識,智慧地進行產品設計、生產、管理、銷售和服務,實現使供應鏈、工廠和加工單元的效率最高、對環境的不良影響最小、員工和用戶滿意度最高的目標。
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