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机械制造中的低碳制造理论与技术

时间:2022-10-31 13:55:04 来源:网友投稿

低碳制造是包括在生产全过程中的所有生产环节,主要有:资源利用、生产制造和物流运输等,以及产品生产的各个阶段都应当做到节能减排,提高资源的利用效率,最终达到低碳的目标。低碳制造作为一种综合评估能源消耗和资源利用率,以及碳排放构成环境破坏的前沿制造模式,其制造技术有着较为丰富的内容。

一、在机械制造过程中低碳制造的基本理论与技术

1.模块化设计

机械制造中,模块化的设计是一种比较前沿、先进的方法,按照机械产品不同的功能能把系统分成多个存在差异的模块,再将这些小的模块渐渐优化,并进行合理的整合搭配,最终就能得到规格和品种都各不相同的产品。如果用一个统一的标准来衡量机械产品每一个结构单元,这就会导致能源和机械资源的大量浪费,对于机械的维护和运行也会造成严重的阻碍。因此,机械工程师应该根据机械产品中的每个结构的不同功能合理地划分成若干个模块,并分配各自的任务和职责,然后再对每一个模块合理正确的评估,全面了解机械制造过程中的资源和能源的消耗情况,并制定相应的控制措施来降低能耗。此外,还要重点审查机械制造中的低碳制造基本理论与技术的实际运用,总结归纳出一些实际经验,为后续低碳制造理论与技术的打下坚实的基础,及时做好低碳技术的调整和改革。

2.生态化设计

我国在建设生态文明时,提出应当将社会文明、精神文明以及物质文明等三个方面共同建设、和谐发展,因此,大部分的机械制造单位就开始着手于转变机械产品的生产理念,由最初的盲目开拓新的机械制造项目和追求机械生产总值转变成在制造机械产品中,要综合考虑到环境资源的成本,缓解生态环境的压力,注重对生态环境的有利保护,引入先进的低碳制造理论与技术,降低能耗,这样既能提高机械制造的生产成本,又能实现环境友好型社会和科学发展观的目标。

3.绿色制造技术

绿色制造技术改变了传统制造技术的开环生产系统,所谓传统的开环生产系统即指从自然界获取资源,经提炼处理后成为各种工程材料,在此过程中大量废气、废水、废渣等污染性物质进入环境,造成设备资源利用上的严重浪费。特别是在部件和设备损坏后,往往成为废弃物,从而造成资源的极大浪费。

在这种背景下,绿色制造技术应运而生。绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的同时,综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式,义称为环境意识制造、无浪费制造。其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生产周期中,废弃资源和有害排放物最小,符合环境保护要求,使资源利用率最高,能源消耗最低。

因此,可以采取以下措施实现绿色制造:

(1)减少制造过程中的原材料消耗,例如采用少无切削加工技术,如冷挤压花键代替花键铣削、冷轧螺杆代替螺杆切削等。在可行条件下,还应考虑采用快速成型制造技术制造零件,避免使用“去除加工”所带来的材料消耗。

(2)制造过程中最大限度减小环境污染。杜绝或减少有毒、有害物质最好的方法是采用预防性原则,即将对污水、废气的“事后处理”转变为“事先预防”。仅对机械加工中的冷却而言,目前已发展了多种新的加工工艺,如采用水蒸气冷却、液氮冷却、空气冷却、干式切削等。

(3)再制造技术,即产品报废后,对其进行拆卸和清洗,对其中的某些零部件采用表面工程或其他加工技术进行翻新和再装配,使零件部件的形状、尺寸和性能得到恢复和再利用。

绿色制造技术模式是一种闭环生产系统。它是一种清洁生产方式和废弃物循环利用的生产模式。它要求充分考虑产品制造前的原料节约、制造过程中的废气污染排放、产品报废后的处理、回收、再利用。并将产品设计与社会生产系统融为一体,形成一个闭环系统。

低碳经济下我国机械制造业发展的战略措施

1.加大投入,进行低碳技术创新

研发水平是企业核心竞争力的重要体现。因此,提高企业研发水平是一个企业得以持续稳定发展的重要条件,机械制造业企业更是如此。机械制造业要摆脱“引进—落后—再引进”的怪圈,提高企业研发水平,关键是要利用社会各方资源,加大技术资金投入力度,进行低碳技术研究开发,提高自主创新的能力。

2.培养和引进新型机械科技人才

新型机械科技人才具有鲜明的时代特征。随着科技进步和经济的飞速发展,机械产品的高科技含量增加,新材料新工艺的不断出现,特别是机械与电脑及自动控制技术的紧密结合,使机械向智能化、人性化发展。这就要求机械科技人才不断学习新理论、掌握新技术,不断更新知识,提高创新能力,在学习和创新实践中不断创造新知识。

3.发挥政策杠杆作用,引向低碳经济

在市场经济环境下,国家仍应制订科学的制造产业规划和制造技术进步的总体规划,以及相应的法规政策。避免重复建设、重复生产和重复引进等现象发生,要尽可能减少和避免市场盲目竞争造成的资源浪费。继续鼓励科技创新政策,一些技术改造和先进技术推广,仍需国家给予支持。

4.机械制造业的柔性化变革策略

“柔性制造”是相对于“刚性制造”而言的。传统的“刚性”流水生产线主要追求单一品种的大批量生产。“柔性制造”是满足消费者个性化、多样化需求最坚实的支撑。机械制造企业要进行柔性化变革,首先要转变管理方式,实施柔性管理,保证柔性制造系统高效运行。其次要全面采用包括计算机辅助设计、人工智能、专家系统及智能传感器技术和人工神经网络技术等柔性化关键技术。

综上所述,发展低碳经济不仅是我国机械制造业转变发展模式,进行调整升级,提高资源能源使用效率,保护生态环境的需要,也是后金融危机时期增强机械制造产品的国际竞争力、扩大出口以及缓解在全球温室气体排放等问题上所面临的国际压力的需要。这既符合我国现代化进程的要求,又可以面对来自国际上的挑战。

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