機床產品綠色設計主線的主導特性研究

喬冰劍++趙宇

摘 要：綠色制造是一種綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，其目標是使得產品在整個壽命周期中對環境負面影響極小，資源利用率極高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。作為資源消耗和環境排放嚴重的典型行業，機床制造業實施綠色制造是其實現可持續發展的迫切要求，對機床行業的長遠發展具有重要的指導意義。

關鍵詞：機床產品；綠色設計；主導特性

傳統的機床設計方法大多只是考慮機床產品某部分的功能，沒用從全生命周期的角度去考慮其技術、經濟與環境等方面的性能指標。按傳統設計生產制造出來的產品，由于缺乏全面系統性的布局設計，往往造成大量的資源浪費，以及較高的環境排放，由此嚴重影響機床產品的綠色性能。機床的綠色化設計應運而生。

一、機床綠色設計概念

綠色設計又稱為面向環境的設計、可持續設計、生態設計、環境意識設計、生命周期設計等。雖然這些設計概念在提出的初期各有側重，但隨著近年來的發展，基本上都趨于同一概念，即是指在設計階段就面向產品生命周期全過程，考慮從產品的概念形成到生產制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個階段，以資源消耗和環境影響最小為目標，對產品各階段進行全面的綠色性能設計，這就是綠色設計的基本思想。

機床產品的綠色設計過程是在機床產品的全生命周期過程中，考慮其資源環境屬性，如資源利用率、環境友好性等指標，并將其作為設計目標，在機床產品的功能、質量等要求的前提下，以機床產品制造和使用過程的環境影響最小為目標，對機床的各結構參數進行重新設計優化。

二、機床產品設計主線的主導特性

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

（一）原材料獲取

原材料的選擇對機床產品制造過程的環境影響相當關鍵。因此，設計之初，就應該對制造機床所需的各種原材料進行考核評估，除了考慮該材料的物理性能、經濟性等因素，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生的環境排放少，并且具有可回收、易降解等性能。

（二）機床產品制造過程

機床產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，且產生大量環境排放，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）。這些廢棄物嚴重污染生態環境。通過對機床產品制造工藝進行優化設計，可減少機床產品制造過程的環境排放。如：開發環境友好型工藝，干切削技術、金屬粉末注射成型工藝、刀具涂層技術等都是具有良好環境特性的新工藝技術；或對現有工藝進行優化，合理安排工藝路線，優化工藝參數等，都可以最大限度地降低機床產品制造過程的環境影響。

（三）包裝過程

機床產品的包裝過程是機床產品生命周期中的一個重要環節。機床產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，產生的廢棄物排放多，包裝廢棄物對環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，以及對人體和生態環境無害等特性，從而減少包裝過程的環境影響。

（四）使用維護過程

通過對機床的使用和維護階段產生的環境排放和資源消耗情況進行分析，為機床設計方案的選擇提供依據。在機床產品的設計階段就要充分考慮這些因素從而進行更優化的機床產品設計。如：傳統機床使用過程需消耗大量切削液，通過開發干式切削技術，降低機床產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構復雜引起的。因此，縮短其傳動鏈結構，不僅可有效減少噪聲、振動的問題，還可提高機床加工精度，同時也便于機床產品的維修和安裝。機床的模塊化設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品，具有較大的再制造潛力。機床產品的眾多機械部分具有耐久性，性能穩定等特點，特別是床身、立柱等鑄件，時效越長，性能越好，適合于循環再制造。且再制造后的機床性能穩定，可靠性好。再制造機床可完全達到新品的性能水平，而再制造成本僅為同種性能新機床的50%左右。所以，在機床產品的設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境影響，提高資源利用率，獲得更大的經濟效益。

三、結論

綠色制造是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現。機床制造業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資源消耗和環境污染，提升企業核心競爭能力，實現企業經濟效益與可持續發展效益的協調優化。

參考文獻：

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[2]黃志斌，劉志峰.當代生態哲學及綠色設計方法論[M].合肥：安徽人民出版社，2004.