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以“绿色制造“引导高职机械类专业教学
发表时间: 2009-02-24

      绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对环境负面影响最小,资源利用率最高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造与科学技术和市场经济的发展相适应.已成为现代制造技术的发展趋势与特征。

    绿色制造作为一门正在迅速发展的综合性交叉学科,在职业技术教育中,一般院校尚未开设绿色制造相关专门课程,通常是开设专题讲座或通过相关专业课教学引入。以高职机械类专业为例,结合现代制造业发展的新工艺、新技术,将绿色制造模式引入理论教学与实践教学,提高学生的职业素质。

1 绿色设计是实现绿色制造的第一步

    要向学生强调,产品设计的依据是在考虑其功能、性能、质量及成本的同时.并行地考虑产品全生命周期的环境效益,满足生态环境指标。要尽量减少产品、部件或零件的质量、体积、数量,减少材料种类。要保证产品的制造和使用过程中可拆卸、易回收,不产生毒副作用,废弃物产生最少。绿色设计可以利用基于虚拟制造的设计方法,通过标准化设计、模块化设计、功能可扩展性设计、便于拆卸等方法来实现。

2 绿色产品首先要求构成产品的材料具有绿色特性
   
    在《金属工艺学》课程中,引入面向绿色制造的材料选择的概念,力求所用材料具有高的功能和性能、低的环境负荷和经济成本,即选择清洁、无毒、无害材料;选用低耗能材料、易回收、易处理、可再生循环利用的材料,金属合金系中的组元越少,合金的再生循环性越好;选择强化材料,如合金钢、热处理强化材料,有效的减少材料的使用量;尽量不选择含有地球中蕴藏量小的枯竭性元素的材料。

    要提示学生注意,金属材料在化学成分一定时,采用不同的热处理工艺可以充分挖掘材料性能的潜力,延长使用寿命,减少资源消耗,同时热处理又是耗能大、对环境污染较严重的工艺之一。选用热处理强化技术必须综合评价其两方面的环境效应,以材料全生命周期内环境协调性最好为原则。同时,引入绿色热处理工艺,如节能热处理工艺、复合热处理工艺;高新技术在热处理中的应用,如可控气氛热处理、真空热处理、液态床热处理等;热处理所排放的废气、废水、废渣、粉尘、电磁辐射等再利用技术,再生资源化,从而实现资源的可循环利用。

3 零件加工过程中的绿色制造与清洁生产

    结合《机械制造工艺学》教学,关注对机械零件的加工工艺路线安排、加工方法选择、工装设备使用、工艺参数确定等进行优化,在满足优质、高产、低成本基础上,达到低耗、清洁、健康的生产目标。可以通过改进工艺,提高产品合格率;减少加工工序,谋求生产过程的废料最少化。可选择不切削或少切削的加工工艺,如焊接成型,轧制成型,尤其是采用净成型技术生产的零件可以直接或者稍加处理即可用于组成产品,减少零件材料的使用量和产生废料即减少资源的消耗;对生产过程中产生的废物、废水和余热等进行综合利用或者循环使用;减少产品生产过程中的污染物排放,如减少切削液的使用等。

4 切削液是金属切削加工中的主要污染源

    切削液在切削加工过程中具有冷却、润滑、清洗、防锈等作用,能够减少切削力,改善表面加工质量,提高刀具寿命,因而得到广泛使用。但是切削液又是金属切削加工中的主要污染源,除对操作人员的身体健康构成威胁外,废液的排放对环境也造成严重污染。在学习《金属切削原理》时,引入优化切削液供给系统,如合理使用多数量、多形式的喷嘴采用外部喷雾冷却润滑系统,尽可能的减少切削液的使用量。改善切削液的成分,如用水基切削液代替油基切削液、用生物降解性好的植物油和合成酯代替矿物油;开发性能优良且对人体无害和对环境无污染的新型添加剂等。采用少、无切削液切削加工技术,如低温强风冷却切削、准干切削技术,即提高了功效,又不会对环境造成污染。

5 以能量消耗最小作为选择机械加工设备的绿色规则

    机械加工系统的能量消耗主要是指机床在加工过程中所消耗的能量,一般来说主要是指电能的消耗。《金属切削机床》课程分析了机械加工系统的能量消耗特性,减少机床的能量消耗,主要是指减少机床空载能耗与加工中的附加能耗。节能、降耗、减污、高效应是选择机械加工设备的绿色规则。

6 绿色维修技术已成为贯彻绿色制造思想的重要方面

    与绿色制造目标相对应,设备维修技术以最少的资源消耗,保持、恢复、延长和改善设备的功能,实现材料利用的高效率,减少材料和能源消耗,从而提升经济运行质量和效益。一般说来,通过维修恢复一种产品的性能所消耗的劳动量和物质资源,仅是制造同一产品的几分之一甚至十几分之一。在《机电设备维修与诊断技术》课程中要特别强调的绿色维修技术有:①故障诊断技术,如振动监测、噪声监测、温度监测、油液分析、无损探伤等;②表面工程技术,主要加工方法有:原子分子沉积,如电刷镀、气相沉积;颗粒沉积,如热喷涂;涂敷覆盖,如喷塑;表面改性处理,如激光表面处理;表面接合,如化学粘接等;③再制造工程,包括对产品的修复、改装、改进或改型及回收利用。再制造不同于一般意义上的简单维修,还包含着产品功能的换代和提高,同时并没有造成过多的资源浪费。

7 关注绿色制造技术的发展和应用

    进入2l世纪,科学技术的快速发展和高新技术的广泛应用,绿色制造技术的开发和研究也日益广泛和深入。教师要积极引导、鼓励学生应用各种信息资源,关注绿色制造技术的发展,充实和拓展专业知识。同时要鼓励学生在生产实习、实训等实践活动中,发现和分析生产过程中存在的问题,并提出应用绿色制造技术的解决方法。在课程设计、毕业设计中将绿色制造理念融入设计方案中,并将其作为判定学生设计成绩的依据之一。绿色制造理论与技术的掌握和应用也体现出学生运用现代制造技术解决生产实际问题的能力。

参考文献:
[1]刘飞,曹华军,何乃军.绿色制造的研究现状与发展[J].中国机械工程,2000,ll(1-2):105-llO
[2]刘超.机械零件的绿色制造途径[J].陕西科技大学学报,2003,(2):68-7l
[3]胡爱玲.绿色制造及其关键技术[J].沈阳航空工业学院学报,2006,(2):26-28

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