毕业论文-机电产品的绿色设计与制造及其发展趋势.doc

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1、安徽科技学院工学院 毕业设计（论文）目录1 前言.22 机电产品绿色设计与制造的意义.23 机电产品绿色设计与制造技术的概述.33.1机电产品绿色设计的概念33.2绿色设计与制造技术的概述34 机电产品绿色设计与制造的实质与内容.44.1注意机电产品绿色设计原材料的选择与管理44.2加强产品的可回收设计44.3控制废气废渣废液（切削液）的排放54.4绿色产品的成本分析54.5产品的装配与可拆卸性设计54.6产品包装设计和外型设计54.7绿色产品设计数据库与知识库54.8减少不必要的维修时间和次数，提高故障诊断诊断技术5.4.9机电产品绿色制造的理论体系和总体技术65 机电产品的绿色设计原则.6

2、6 绿色制造工艺技术的概述.76.1绿色制造工艺技术在机械加工中的应用.76.2机床技术.86.3工艺技术87 绿色设计理念对现代机械产品设计的影响.98 机电产品绿色设计的评价体系109 机电产品绿色设计与制造发展的趋势109.1制造技术在国民经济中的重要地位.119.2机电产品绿色设计与制造发展趋势.11参考文献.14机电产品的绿色设计与制造及其发展趋势摘要: 机电产品对环境造成的污染日益严重, 将绿色设计与制造技术应用到机械行业中, 可以达到节约资源、保护环境的目的。绿色设计与绿色制造是一种全新的设计与制造理念，它们是人类社会可持续发展在现代制造业中的体现。从分析实施机电产品绿色设计与绿

3、色制造的意义出发，论述了绿色设计、绿色制造以及绿色机电产品的定义，给出了机电产品绿色设计与绿色制造的实质和内容，并提出了绿色设计的体系结构和机电产品的绿色设计原则，指出了机电产品绿色设计与制造是机电产品机械制造业的发展趋势。从机电产品绿色设计与制造的全球化、社会化、集成化、并行化、智能化、产业化等方面论述了机电产品绿色设计与制造的发展趋势。关键词：机电产品；绿色设计与制造；环境；可持续发展1 前言作为人类社会可持续发展的重要标志, 是使子孙后代拥有与当代人相同, 甚至比当代人还多的人均财富和生存发展空间。这就要求当代人要有对历史和子孙后代负责的精神, 切实地改变现在传统的发展思维模式以及由这种

4、思维模式而产生的生产、生活和经济发展方式,特别是在这么一个经济快速增长、人口众多、人均资源不到世界平均水平1/2 的发展中国家更是如此。应该看到, 由于中国经济基础薄弱,技术相对落后, 发展大部分是通过以自然资源和劳动力为主要的投入手段所推动的, 是一种粗放型的经济增长方式。这种发展的结果, 是现在面临越来越严重的资源短缺和生态环境恶化问题。经济发展必须有利于资源的良性利用, 有利于生态系统的良性循环, 有利于改善和提高人民的生活水平; 而不能以浪费资源、破坏生态环境和降低人民生活质量为代价。党中央提出了“要树立以人为本, 实现全面、均衡和可持续的科学发展观”。 这体现了中国政府在国家经济发展

5、基本模式上观念的进步。作为可持续发展战略的重要组成部分,以绿色设计和绿色制造为主要特征的绿色浪潮正在席卷全球。通过绿色设计和绿色制造, 人们希望实现对资源的循环利用、降低能源消耗和最大程度地减小产品制造和使用对环境的影响, 实现可持续发展的目标。2 机电产品绿色设计与制造的意义机电产品在生产和使用的同时，产生大量的工业废液、废气、固体废弃物等污染。目前，我国的机械制造业采用仍是高投入的粗放型发展模式，资源和能源消耗大，效益低。“三废排放量大，环境污染严重。同时，随着我国加入WTO，在机械制造业，除了面临着产品质量和成本等方面的竞争外，还存在着如何突破绿色壁垒这个更加严峻的挑战。在国际贸易中不符

6、合环境标准的商品被禁止出口已成为一项国际准则。国际标准化组织（ISO）提出了关于环境管理的140000系列标准后，推动了绿色制造研究的发展。绿色制造研究的浪潮正在全球兴起。我们国内企业的设计、制造也应该紧跟步伐，合理利用资源、能源，进行洁净化生产，减少环境的污染，走可持续发展道路。运用绿色设计的思想所制造出的产品可以更好的适应国际标准，使我国的绿色产品能进入更广泛的国际市场，增强产品在国际市场上的竞争力。绿色设计与制造是“清洁化生产”出“绿色产品 的设计与制造手段。3 机电产品绿色设计与制造技术概述3.1机电产品绿色设计的概念有关机械产品绿色设计概念方面的研究, 国内近年来进行得比较多。机产品

7、绿色设计的概念可归纳为: 机械产品绿色设计是一种基于产品整个生命周期, 并以产品的环境资源属性为核心的现代设计理念和方法, 在设计中, 除考虑产品的功能、性能、寿命、成本等技术和经济属性外, 还要重点考虑产品在生产、使用、废弃和回收的过程中, 对环境和资源的影响。其基本的内涵有:(1) 在产品设计的全过程中, 产品的基本技术性能属性与环境资源属性、济属性并重, 且环境资源属性优先。(2) 在设计阶段应充分考虑产品在使用废弃后的可拆性和回收利用性。(3) 提出了产品设计者和生产企业在环境保护、节约资源方面应承担的会责任。即对大宗工业产品, 企业不但要生产产品, 同时, 还应在可能的范围内, 承担

8、产品回收和再利用的义务。(4) 它是对传统设计方法、设计理念的发展和创新, 体现了人类对机械产品设计学科认识的深化。传统的机械产品设计侧重的是产品的性能、质量、成本等产品的基本技术与经济属性, 对产品的考虑最多到产品使用报废为止。按传统的机械产品设计理念, 在产品使用报废后, 就成了一堆废铁和垃圾,与制造企业也没有任何关系, 报废产品金属零件的回收利用主要采用回炉冶炼方式, 很少直接利用因而是一种“从摇篮到坟墓”的过程。所以, 绿色设计与传统设计的根本区别在于: 绿色设计要考虑产品的整个生命周期, 从产品的构思开始, 在产品的结构设计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源

9、的影响, 希望以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的循环。3.2 绿色设计与制造技术概述绿色设计与制造技术概述，又称生态设计，环境意识设计，它是这样一种设计：在产品的整个生命周期内（设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），以环境和资源保护为核心，同时也并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。绿色制造是高效、清洁制造方法的开发及应用，以达到绿色设计目标的要求，这些目标包括提高各种资源的转换效率，减少所产生的污染物类型及数量，材料的有效重用等。绿色制造涉及三部分问题：一是制造问题，包括产品生命周期全过程；二是环境保护问题；三是资源优化利用问题。4 机电产品绿色设计与制

10、造的实质和内容绿色设计有别于从功能上入手，在强度上保证，以满足人的需求和解决问题为出发点的传统设计，是着重考虑产品环境属性（自然资源的利用、环境影响及可拆卸性、可回收性、可重复利用性等），并将其作为设计目标来进行产品设计的一种全新的设计方法。现阶段机电产品的绿色设计与制造主要包括以下几个方面：4.1 注意机电产品绿色设计的原材料的选择与管理机电产品绿色设计首先要考虑的是生产机电产品的原材料必须是易回收、可重用、易分解、能再生，而且是对环境无害的材料。目前，机电产品上所使用的材料部分是钢、铁及其合金，这些是可回收利用的。但是，也有一些新兴材料，如工程塑料、玻璃钢以及一些非金属材料等，是一些不易分

11、解或是对环境有害的物质。因此，绿色产品设计对材料科学的发展也提出了要求：要从环保的角度出发研究新型材料，开发出适合绿色产品设计的绿色材料。除合理选材外，同时还要加强材料管理。绿色产品设计的材料管理包括两个方面的内容：一方面不能把含有有害成分和无害成分的材料混放在一起；另一方面，达到寿命周期的产品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要采用一定的工艺方法进行处理，使其对环境的影响降低到最低限度。4.2 加强产品的可回收设计产品可回收设计是在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收性有关的一系列问题，最终达到零件材料资源最佳利用和能源损耗的最

12、小，并对环境污染为最小的一种设计思想和方法。可回收设计包括以下几个方面的主要内容：（1）可回收材料及其标志；（2）可回收工艺与方法；（3）可回收性经济评价；（4）可回收性结构设计。4.3 控制废气、废渣、废液（切削液）的排放机电产品的原材料在生产过程中，不同程度地有各种废气、废渣、废液的排放，这些有害气体、液体以及固体微粒的排放，对环境污染非常严重。绿色设计从根本上倡导研制开发新的清洁能源，在保证其正常用途的前提下，确保其对环境污染为最小。同时，我们应该做好废气、废渣、废液的清洁工作，大力发展环保技术，确保其进入自然时，对环境的危害最小。4.4 绿色产品的成本分析绿色产品的成本分析与传统的成本

13、分析不同。由于在产品设计初期，就必须考虑产品的回收、再利用等性能，因此，成本分析时，就必须考虑污染物的替代、产品拆卸、重复利用成本、特殊产品相应的环境成品等。因此，在每一设计决策时都应进行绿色产品成本分析，以便设计出的产品“绿色程度及高且总体成本低。4.5 产品的装配与可拆卸性设计现代机电产品不仅应具有优良的装配性能，还必须具有良好的拆卸性能，而且拆卸设计已成为目前绿色设计研究的主要热点。可拆卸性要求在产品设计的初期就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则，使所设计的结构易于拆卸，维护方便，在产品报废后可重用部分能充分有效地回收和重用，以达到节约资源和能源，保护环境的目的。可拆卸性要求在产品结构

14、设计时改变传统的联接方式，代之以易于拆卸的联接方式。可拆卸结构设计有两种类型：一种是基于成熟的结构联接方法，如螺栓联接、键联接及过盈配合等；另一种则是基于计算机的目的设计方法。4.6 产品包装设计和外型设计绿色包装设计已成为产品整体绿色特性的一个重要内容，绿色包装设计的内容包括：优化包装方案和包装结构，选用易处理、可降解、可回收重用或循环再生的包装材料。传统的设计只注重功能和可靠性方面的问题，不是很重视外观和色彩，基本保持固定的单一的老面孔，不能做到与时俱进，缺乏鲜明的时代感和个性特点，这些是不符合绿色设计要求的。绿色设计在力求功能和内在质量完善的同时，需要通过造型、色彩方面的艺术技巧和手段，

15、营造绿色视觉环境。造型美观、色彩醒目，必定更能够吸引用户，争夺市场。4.7 绿色产品设计数据库与知识库数据库与知识库应包括产品生命周期中与环境、经济、技术、对策等有关的一切数据与知识，如材料成分、各种材料对环境的影响值，材料自然降解周期，人工降解时间、费用、制造、装配、销售、使用过程中所产生附加物数量及其对环境的影响值，环境评估准则所需的各种判断标准，设计经验等。4.8 减少不必要的维修时间和次数，提高故障诊断技术绿色设计需要考虑的是坏件的回收和恢复使用。机电产品在使用一定时间后，都要进行不同程度的修理。其实，这种维修制度有许多弊端：第一，资源的浪费；第二，影响设备性能的发挥。设备性能的发挥状

16、态，并不是崭新的时候是最好的，而是需要经过一定的磨合期，当设备磨合到一定程度后，此时的性能才是最好的。如果在设备性能最好的时候维修，这样务必会影响其性能的发挥，也就是破坏了其最好的磨合。针对这两种情况，有必要加强设备状态检测与故障诊断技术的研究。在维修之前，如果对设备的运动情况做到了心中有数，哪些设备出现了故障，哪些设备运行良好，这样，我们的维修就会做到有的放矢，也就会减少维修成本和不必要的最好配合。现今，最好的故障诊断技术，就是根据检查设备的运行状态信号（振动信号、温度信号、位移信号、电信号等），应用计算机技术、故障诊断技术、信号处理技术、神经网络技术以及数据挖掘技术，来确定设备运行的正常与

17、否以及可能出现的故障。 4.9 机电产品绿色制造的理论体系和总体技术机电产品绿色制造的理论体系和总体技术是从系统的角度、从全局和集成的角度，研究绿色制造的理论体系、共性关键技术和系统集成技术。绿色制造的理论体系包括绿色制造的资源属性、建模理论、运行特性、可持续发展战略以及绿色制造的系统特性和集成特性等。绿色制造的体系结构和多生命周期工程包括绿色制造的目标体系、功能体系、过程体系、信息结构、运行模式等。绿色制造系统将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源、生态环境以及信息流、物料流、能量流和资金流有机集成，并实现企业和生态环境的整体优化，达到产品上市快、质量高、成本低、服务好，有利于环境，

18、并赢得竞争的目的。鉴于资源消耗问题在绿色制造中的特殊地位，且涉及绿色制造全过程，因此应建立绿色制造的物质资源系统，并研究制造系统的物能资源消耗规律、面向环境的产品材料选择、物能资源的优化利用技术，面向产品生命周期的物流和能源的管理与控制等问题。5 机电产品的绿色设计原则机电产品的绿色设计要求环保与节能并行，它要求在整个生命周期内把机电产品的基本属性和环保属性紧密结合。在进行设计决策时，除了满足产品的物理目标外，还应满足环境目标，考虑回收利用率，资源和能源的有效利用等，以达到环境保护和资源优化应用的效果。机电产品绿色设计与制造就是以环境保护核心来进行机电产品的设计与制造，其绿色设计原则如图1所示

19、。6 绿色制造工艺技术的概念绿色制造工艺技术是以传统的工艺技术为基础, 并结合材料科学、表面技术、控制技术等新技术的先进制造工艺技术。其目标是对资源的合理利用, 节约成本, 降低对环境造成的污染。根据这个目标可将绿色制造工艺划分为三种类型: 节约资源的工艺技术、节省能源的工艺技术、环保型工艺技术。节约资源的工艺技术是指在生产过程中简化工艺系统组成、节省原材料消耗的工艺技术。它的实现可从设计和工艺两方面着手。在设计方面, 通过减少零件数量、减轻零件重量、采用优化设计等方法使原材料的利用率达到最高; 在工艺方面, 可通过优化毛坯制造技术、优化下料技术、少无切屑加工技术、干式加工技术、新型特种加工技

20、术等方法减小材料消耗。节省能源的工艺技术是指在生产过程中, 降低能量损耗的工艺技术。目前采用的方法主要有减磨、降耗或采用低能耗工艺等。环保型工艺技术是指通过一定的工艺技术, 使生产过程中产生的废液、废气、废渣、噪声等对环境和操作者有影响或危害的物质尽可能减少或完全消除。目前最有效的方法是在工艺设计阶段全面考虑, 积极预防污染的产生, 同时增加末端治理技术。由于全球不可再生资源的大量利用, 为人类以后的生存提出严峻的挑战。这就是可持续发展的问题, 所以节约资源的工艺技术显得尤为重要。6.1 绿色制造工艺技术在机械加工中的应用从节约资源的工艺技术方面来说, 在机械加工中, 绿色制造工艺技术主要应用

21、在少无切屑加工技术、干式加工技术、新型特种加工技术三个方面。在机械加工中, 绿色制造工艺技术主要是在切削和磨削上采用干切削和干磨削的方法来进行加工。常规的加工方法例如车削、铣削、磨削等, 都需要切削液来帮助加工, 切削液在加工中的作用主要有冷却、润滑、排屑和清洗的作用。但是, 随着高速加工技术的迅猛发展, 加工过程中使用的切削液用量越来越大, 其流量有时高达80100L/min。大量切削液的使用造成了很多有害影响, 如零件的生产成本大幅度提高, 环境污染严重, 对工人的身体健康造成危害等。干式加工是在加工过程中不采用切削液的一种加工方法。由于在加工过程中不采用切削液, 所以可获得洁净无污染的切

22、屑, 省去了切削液及其处理的大量费用。这种加工方法从原理上来讲并不陌生, 比如铸铁的干铣削加工就在实际生产中使用了很长时间。但是现在我们所说的干式加工并不是只在铸铁材料的加工中应用, 而是要在所有材料的加工中采用干式加工技术。目前, 德国在干式加工方面的研究和应用处于国际领先地位。6.2 机床技术干式加工在切削区域会产生大量的切削热, 如果不及时散热, 会使机床受热不均而产生热变形, 这个热变形就成为影响工件加工精度的一个重要因素, 因此机床应配置循环冷却系统, 带走切削热量, 并在结构上有良好的隔热措施。实验表明, 干式切削理想的条件应该是在高速切削条件下进行, 这样可以减少传到工件、刀具和

23、机床上的热量。干切削时产生的切屑是干燥的, 这样可以尽可能的将干切削机床设计成立轴和倾斜式床身。工作台上的倾斜盖板用绝热材料制成, 在机床上配置过滤系统排出灰尘, 对机床主要部位进行隔离。现在切削加工已朝着高速、超高速方向发展, 高速切削机床的发展给干切削的实现创造了良好的条件, 对于精密切削机床, 可在机床上装上监控系统, 以检测切削区域的温度变化、切削力的变化以及刀具的磨损, 并配以机床补偿装置。6.3 工艺技术对机械加工来说, 要实现干切削, 工件材料在很大程度上起着决定性的作用, 经研究表明: 超硬合金最难进行干切削, 钢次之, 而铸铁的干切削性能最好。铝合金在加工过程中产生的切屑很容

24、易与刀具发生“咬焊”式粘连, 采用高速干切削这种方法可以解决这种问题, 实验表明在高速切削中95%98%的切削热都传给了切屑, 切屑与刀具前刀面接触的部分被局部熔化, 很容易被切离工件表面, 减少了积屑瘤的产生, 可提高铝合金的加工精度和表面质量。为了减少高温条件下刀具和工件之间材料的粘结和扩散, 要注意刀具材料和工件之间的搭配, 还可以采用硬车和激光辅助切削等方法对不适合进行磨削加工的零件和抗拉强度极高的零件进行加工。采用干切削和干磨削技术能够节约资源, 降低能耗, 就目前来看其加工的范围还比较有限, 对于干切削来说, 应该利用现有的刀具材料探索新的加工条件, 以达到干切削的要求; 干磨削会

25、使磨削液的作用完全丧失掉, 在实际应用中还不太多, 在研究干磨削方式的同时, 还应该积极探索新的磨削方式以达到绿色制造的要求。7.绿色设计理念对现代机械产品设计的影响想法决定生活, 理念决定设计。理念或观念的进步对社会发展有巨大的推动作用, 理念虽然不是具体的方法, 但理念可以为具体方法的研究指引方向, 而具体的设计方法, 是建立在一定的设计理念之上的, 理念是具体方法的基础。纵观人类机械产品设计理念和产品设计技术的进步历程, 不难看出, 设计理念的进步给产品设计带来的巨大影响。绿色设计作为一种新的设计方法, 出现的时间并不长, 还远没有达到完善的程度, 很多具体的方法还有待研究, 但绿色设计

26、作为一种新的设计理念, 它的出现, 使人们看到了过去设计思想方法的不足, 意识到了在过去长期的设计活动中, 所忽视的产品设计与环境资源之间的关系和产品设计对环境、资源的影响。绿色设计理念的提出, 是机械设计学科发展历史上一个重要的里程碑, 是机械设计理念的一次革命和飞跃, 它对现代机械设计学科所带来的革命性影响主要表现为:(1) 第一次从人类整体利益的高度, 强调了设计者、生产企业在人类社会可持续发展和环境资源保护方面应该承担的社会责任。这种责任一方面可以通过国家法律的形式强制企业承担, 如汽车尾气的排放法规、锅炉的尾气排放法规、工业废水的排放法规等, 而更重要的是作为设计者和生产企业, 必须

27、主动意识到自己应承担的社会责任, 在企业的产品开发、生产和企业发展过程中, 能进行自我约束,不能仅仅为了实现自己企业商业利益的最大化, 而置社会利益于不顾。当今所面临的环境污染和资源短缺等问题, 并不是由于个别企业或某一行业的行为造成的, 而是整个社会在一段时间内共同行为的累计结果。(2) 对机械产品来讲, 设计是源头。今天所面临的主要由工业设备、工业产品制造与使用所造成的环境污染、资源浪费等问题, 除受当时时代的科学技术发展水平的限制, 对可能引起的问题预见、认识不够有关外, 还在很大程度上与一些传统落后的产品设计理念有关。例如:在过去的设计理念中, 几乎不考虑环境问题, 也不考虑产品的回收

28、利用问题, 并将烟囱林立、浓烟滚滚、污水横流、机器轰鸣等看成是工业化的标志就是最典型的代表。对所制造和销售的产品与企业和设计人员的关系, 现在很多设计人员仍认为“产品过了保修期就与自己和企业没有关系了”。所以, 必须改变产品设计的传统观念, 要树立“今天的产品, 就是明天的废品”的产品设计理念, 从产品的性能、材料选择、制造、使用、合理的产品寿命、报废回收的整个过程来看待现在正进行的产品设计, 尤其是考虑产品报废后的回收性, 进行综合平衡和决策, 树立全新的绿色产品设计理念。(3) 对报废产品的重新认识。当今社会, 科学技术发展很快, 新产品层出不穷, 产品的有效寿命周期明显缩短, 很多产品不

29、是因为不能使用, 而是由于性能落后或仅仅由于外观老旧而报废。虽然可以花钱买新的, 但被废弃的不仅是报废的产品, 而且还有废弃产品中所包含的资源。所以, 绿色设计强调对“物理报废”和“性能报废”产品的回收和再利用。为此, 要在产品设计的各个环节上综合考虑对产品整个寿命周期的影响, 对产品技术的发展有科学的预测, 在现有产品、储备产品和研发产品之间有合理的技术继承和联系, 充分考虑由于产品款式、技术升级等因素引起的产品报废, 使产品具有合理的使用寿命 。8 机电产品绿色设计的评价体系随着环保意识的加强，绿色设计必将会全面取代传统设计。但是，由于绿色设计涉及面非常广，它是一项极为复杂的系统工程，常常

30、需要在做全面分析基础上进行检测和评估，建立一个完善、规范的绿色设计评价体系，以改善、指导设计方案和设计过程。因此，研究和建立这一评价体系，是对企业及其产品作图2 机电产品绿色设计的体系结构检验、评价和鉴定的需要，也是绿色设计的重要组成部分，同时也是政府为推动、鼓励绿色设计制定相应的法规和奖惩政策的依据。9 机电产品绿色设计与制造发展趋势9.1制造技术在国民经济中的重要地位当今世界上各个工业国家经济发展上的竞争主要体现在制造技术的竞争。在各个国家的企业生产力的构成中, 制造技术的作用一般占55% 65%。制造技术, 就是在离散型生产中, 使原材料转化为产品过程所施行的各种手段的总和。从广义上理解

31、, 制造技术涉及生产活动的各个方面和生产的全过程, 被认为是一个从产品概念到最终产品的集成活动, 是一个功能体系和信息处理系统。人们一般只认识到机械制造业必须依靠其它学科(如信息科学、材料科学等) 进行改造, 而往往容易忽略这样一个事实, 其它学科的快速发展是以制造技术的不断发展为前提的。例如, 在计算机技术的发展中最关键的问题是高密集度的大规模集成电路的制作。随着制造技术的发展, 在同等面积上,元件的数量成百上千倍地增长, 集成度越来越高, 极大地推动了计算机技术的发展。如今, 在发达工业国家, 制造科学与信息科学、材料科学、生物科学已被列为当今时代的四大支柱学科, 机械制造业的重要地位正在

32、确立。在20 世纪20 年代, 一批美国学者鼓吹美国已进入“后工业化社会”, 认为机械制造业是“夕阳工业”, 主张经济重心由制造业转向高科技产业和第三产业。结果导致美国在经济上竞争力下降, 许多产品落后于其他一些发达国家。20 世纪80 年代美国政府开始意识到问题的严重性。1988年, 美国政府投资进行大规模“21 世纪制造企业战略”研究,不久, 提出“先进制造技术”发展目标, 制定并实施了“先进制造技术计划(ATP) ”和“制造技术中心计划(MTC) ”。1991 年,白宫科学技术政策办公室发表“美国国家关键技术”报告, 重新确立了制造业的地位。这些举措引发了美国、欧洲、日本在制造技术上新一

33、轮的竞争。在新世纪初, 这种竞争将更加激烈。9.2机电产品绿色设计与制造发展趋势21 世纪初的机械制造业, 发展总趋势为: 柔性化、智能化、信息化。信息产业将成为社会的主导产业, 机械制造业也将成为由信息主导, 并采用先进生产模式、先进制造技术和先进组织管理方式的全新机械制造业。21 世纪初的机械制造业, 发展总趋势为: 柔性化、智能化、信息化。信息产业将成为社会的主导产业, 机械制造业也将成为由信息主导, 并采用先进生产模式、先进制造技术和先进组织管理方式的全新机械制造业。（一）制造技术的柔性化、智能化和信息化近年来取得长足发展的计算机集成制造系统(CIMS) , 并行工程(CE) , 敏捷

34、制造(AM ) 等先进制造技术, 就集中体现了这样的发展趋势。现代机械制造的主要特征之一就是信息技术和制造业的融合。信息技术向传统产业的注入, 改变了传统产业结构、企业结构、社会经济结构及运行模式。计算机集成制造系统(C IMS) 就是以信息的观点建立的企业模型框架(或功能模型)。通常CIMS功能模型由5个分系统组成: 工程信息系统、管理信息系统、网络数据库、制造自动化系统及质量信息系统。作为制造系统的新概念, 并行工程(CE) 是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程) 进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期(从概念形成到产品报

35、废)中所有的因素, 包括质量、成本、进度与用户需求; 敏捷制造(AM ) 则提出“虚拟企业”概念, 在柔性化、模块化设计和制造的基础上, 实现企业内部与外部更广泛的集成, 以达到快速响应市场, 赢得市场竞争的目标。(二) 制造技术向超精密加工、微机械制造、超高速切削等方向发展随着微电子和材料科学的进步, 人类已进入科学技术高度发展的新阶段。先进制造技术在迅速发展, 各类高新技术产品对加工精度的要求越来越高, 超精密加工技术就是适应于现化高技术发展的需要而发展起来的一种机械加工高新技术, 是先进制造领域的前沿课题。21 世纪初, 超精密加工精度可达到1mm。超精密加工方法主要有超精密切削加工技术

36、、超精密磨削加工技术、超精密研磨(机械研磨、机械化学研磨、研抛、非接触式浮动研磨、弹性发射加工等) 和超精密特种加工等。超精密加工能提高产品的性能和质量, 提高其稳定性和可靠性, 促进产品小型化, 增加零件互换性, 提高装配生产率,并促进装配过程在自动化方向进一步发展。另外, 超精密加工技术的发展有力推动着各种新技术的发展, 支持着最新科学技术的进步。微型机械加工(Micromachine) 或称微型机电系统(M icro- mechanical system 1 即MEMS) 是指可以批量制作的, 集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体

37、的微型器件或系统。微型机械加工技术是指制作微机械或微型装置的微机加工技术。微型机械不是传统机械直接微型化, 它远超出了传统机械的概念和范畴。微型机械在尺度效应、结构、材料、制作方法和工作原理等方面, 都与传统机械截然不同, 其应用领域相当广泛。现在, 微型机械的制造主要采用基于半导体工艺的硅微细加工技术, 如掺杂、光刻和腐蚀技术。在微细电火花加工(EDM )、等离子加工、激光加工、离子束加工、电子束加工、快速原型制造(RPM ) 以及键合技术等微细加工工艺方面也取得了相当大的进展。超高速加工技术也在不断发展。目前, 国际市场上电主轴最高转速可达15 万r/min或更高。高速NC 机床快移速度也

38、达到120m/min, 进给加减速度发展到2g。在工作可靠性上,机床无故障工作时间可达到20 万小时。这些技术的实现为生产效率的快速提高奠定了良好的基础。综上所述，绿色设计不仅要从制造技术在国民经济中的重要地位及柔性化、智能化、信息化的发展趋势考虑，还要从社会、经济和环境的复杂系统结构出发，采用技术手段和方法，实现三者之间的有效协调和平衡。绿色设计不仅降低了成本，提高了产品质量，而且增加了产品的附加值，甚至可以带动企业或整个行业的振兴与全面发展。绿色设计已成为我国机械制造业实现可持续发展的有效途径，具有广泛的应用前景。但是，由于绿色设计涉及的学科领域多（如机械学科、材料学科、环境保护、社会科学

39、和管理科学等），范围广，属于多学科交叉研究范围，目前还处于不断发展完善之中。因此，绿色设计的实施还需要企业、社会和研究机构共同努力，协同研究。机电产品绿色设计与制造的发展趋势主要表现为：全球化：随着近年来全球化市场的形成以及我国加入绿色产品的市场竞争将是全球化的。社会化：绿色设计与制造的研究与实现需要全社会的共同努力和参与，以建立绿色设计与制造所必需的社会支持系统。集成化：目前，产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究将成为绿色设计与制造的重要研究内容。并行化：绿色设计今后的一个重要趋势就是与并行工程相结合，从而实现并行式绿色设计。智能化

40、：绿色设计与制造的决策目标体系是现有制造系统目标体系与环境影响、资源消耗的集成，绿色产品评估指标体系及评估专家系统，均需要人工智能技术的参与。产业化：绿色设计与制造的实施将导致一批新兴产业的形成，包括废弃物的回收处理装备制造业、废弃物回收处理的服务产业、绿色产品设计与制造业和实施绿色设计与制造的软件产业等。绿色设计与制造理念的提出, 是人类在探索实现可持续发展途径过程中的一个重要成果, 是机械设计与制造学科发展历史上一个重要的里程碑, 是机械设计与制造理念的一次革命和飞跃。提出了在实现保护环境、节约资源, 实现人与自然和谐相处的历史进程中, 设计者和制造者应该自觉承担的社会责任。总之, 绿色设

41、计与制造已成为世界工业发展的潮流, 它必将随着人类可持续发展战略的提出和经济全球化的趋势, 显示出它的优势。因为追求生存环境的质量已是人类共同的价值趋向, 绿色设计与制造作为符合人类这一价值趋向的新兴学科前景广阔, 做好绿色设计与制造已成为当务之急。参考文献：1刘飞，曹华军, 绿色制造的研究现状与发展趋势, 中国机械工程，2000（1）：105-111.2刘志峰，刘光复, 绿色设计（M）, 北京：机械工业出版社,1999.3刘瑞素，郭兰申，王阳, 绿色设计和绿色制造是机械行业的发展趋势, 江苏机械制造与自动化，2001(4):8-9.4 刘飞,世纪制造业的绿色变革与创新, 机械工程学报，200

42、0(1) ：105-109.5 易军，刘峰，曹武军, 产品绿色设计与制造关键技术及发展趋势, 湖北工业学院学报，2004(3)39-45.6 林巨广, 基于准则的绿色设计方法研究, 机械设计，2001(9):4-9.7 刘志峰M 林巨广, 绿色制造的理论基础 工业生态方法研究, 中国机械工程，2002(17)1476-1480.8 刘光复, 绿色设计与绿色制造, 北京：机械工业出版社,2000.9 蔺国民, 孙秦, 李艳华等.机械产品绿色设计研究, 机械设计与制造, 2006 年第6 期.10 邢雪娟.绿色设计法在机械设计与制造中的应用, 林业机械与木工设备, 2006 年第6 期.11 曾庆根.机械产品的绿色设计技术, 湖南环境生物职业技术学院报,2006年12月3日.12 郭力, 新世纪初机械制造业的发展趋势J 1 精密制造与自动化, 2002, (5) : 4 61.13 张世昌, 先进制造技术M 1 天津大学出版社, 2000.14 林滨, 超精密加工技术M 1 天津大学出版社, 2002.15 朱骞彬, 微型机械加工技术发展现状和趋势及其关键技术J 1精密制造与自动化, 2002, (5) : 9 11.16 陈世平等1 先进制造技术与机械制造业J 1 机械制造, 2002, 40(2) : 7 9.- 14 -