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1、制造业的制造业的绿色设计与绿色制造绿色设计与绿色制造 机械机械工程学院工程学院 2021/7/11主要内容绿色设计绿色设计与制造与制造二二 绿色设计绿色设计三三 绿色制造绿色制造五五 结论和展望结论和展望四 绿色制造技术在机械加工中的应用绿色制造技术在机械加工中的应用一一 产生背景产生背景2021/7/12在此之前呢，先让我们看一下最近的新闻Key Words：在京举办的：在京举办的APEC会议，除了会议，除了“经济经济”，竟然是竟然是“雾霾、限行、排污治理、雾霾、限行、排污治理、APEC蓝蓝”了了“环保环保”“绿色绿色”毫无疑问已经成为我们身边的热词了。毫无疑问已经成为我们身边的热词了。提起
2、济南，除了趵突泉和大明湖，最让人记住的该是蓝提起济南，除了趵突泉和大明湖，最让人记住的该是蓝翔了翔了提起北京，除了长城故宫天坛，该是雾霾了提起北京，除了长城故宫天坛，该是雾霾了2021/7/13 环境问题，已经刻不容缓了。环境问题，已经刻不容缓了。 除了生活中我们需要注意的环保问题，在机除了生活中我们需要注意的环保问题，在机械制造方面，做好污染的防护与治理也显得尤械制造方面，做好污染的防护与治理也显得尤为重要。为重要。 绿色设计，绿色制造越来越凸显出其重要性。绿色设计，绿色制造越来越凸显出其重要性。2021/7/14一、产生背景2021/7/15下图是雾霾下的北京，天安门广场2021/7/16
3、雾霾下的北京2021/7/17 近几年来近几年来, ,人们深刻的体会到环境人们深刻的体会到环境的恶劣变化给人们生活带来的负面的恶劣变化给人们生活带来的负面影响。这主要是人们无度的开发自影响。这主要是人们无度的开发自然资源和无偿利用环境的经济增长然资源和无偿利用环境的经济增长方式方式, ,造成了全球性的自然破坏。资造成了全球性的自然破坏。资源过度消耗源过度消耗, ,环境的严重污染以及生环境的严重污染以及生态链的破坏态链的破坏, ,使人与自然的关系也达使人与自然的关系也达到了空前的紧张程度。对于环境污到了空前的紧张程度。对于环境污染的问题制造业难辞其咎。染的问题制造业难辞其咎。2021/7/18制
4、造的过程带来了污染制造过程：制造过程：铸造：粉尘、烟尘、废沙等铸造：粉尘、烟尘、废沙等锻造：烟尘、噪音等锻造：烟尘、噪音等冲压：中厚板酸洗液排放、噪音、清洗废液等冲压：中厚板酸洗液排放、噪音、清洗废液等焊接：光污染、烟尘、噪音等焊接：光污染、烟尘、噪音等涂装：各种废液排放等涂装：各种废液排放等机加：废液、切屑、表面处理废液等机加：废液、切屑、表面处理废液等产品使用：废旧电池电冰箱废旧的数码产品2021/7/19 我们知道在漫长的人类设计史中，工业设计为人类创造了现代生活方式和生活环境。但同时，也加速了资源，能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了极大的破坏。特别是工业设计的过度商业化，使设计成了鼓
5、励人们无节制的消费的重要介质，“有计划的商品废止制”就是这种现象的极端表现。无怪乎人们称“广告设计”和“工业设计”是鼓吹人们消费的罪魁祸首，招致了许多的批评和责难。正是在这种背景下，设计师们不得不重新思考工业设计师的职责和作用，绿色设计也就应运而生。 2021/7/110 因此绿色设计与绿色制造理念应运因此绿色设计与绿色制造理念应运而生，这也是制造业的发展趋势而生，这也是制造业的发展趋势, ,是现代是现代企业提高竞争力的必由之路。企业提高竞争力的必由之路。2021/7/111二、绿色设计 书本上的定义是这样的： 绿色设计是“可持续生产”的设计，也称生态设计、环境设计、生命周期设计，它着重考虑产
6、品在整个生命周期中的环境属性(可拆卸回收、可维护及重复利用、低秏能、低污染、无公害等)，并将其作为设计目标在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本功能、使用寿命、质量等。2021/7/112简单的说，绿色设计出来的产品应该具有以下三点要求：1、在制造过程中节约资源2、在使用过程中节省能源，无污染3、在产品报废后便于回收和再利用2021/7/113绿色设计的特点(1)绿色设计可以保护地球有限的矿物资源,使其进行合理持续的利用。(2)可以把废物的产生在源头处加以控制减少,缓解垃圾处理的矛盾。(3)维护生态系统的平衡,保护环境实现可持续的发展。(4)采用并行设计法,即开发人员在一开始就考虑产品整
7、个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素,是从摇篮到在线的过程。2021/7/114我觉得最核心的应该是第四部分，也就是说我觉得最核心的应该是第四部分，也就是说 “开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素,是从摇篮到在线的过程。”这个可以和传统的设计做一个对比： 长久以来，我们创造经济增长的方式很多是以牺牲环境浪费资源能源为代价达到的，设计只满足基本功能和质量，经济利益放在高的优先级。不考虑对环境造成影响，不考虑可持续发展。其实我们忘了，环境破坏了的代价，才是巨大的，才是高成本的！2021/7/115绿色设计的内容1. 绿色产品设计的描述与建模。2. 绿色设计的
8、材料选择与管理。3. 绿色产品的可拆卸性设计。4. 绿色产品的可回收性设计。 其实我们完全可以说的再简单一些：其实我们完全可以说的再简单一些： 即将绿色设计的理念，融入进某一产品即将绿色设计的理念，融入进某一产品的整个生产周期的每个环节中去。的整个生产周期的每个环节中去。2021/7/116产品绿色设计的原则1、资源最佳利用原则2、能耗、污染最少原则3、损害最少原则4、生态经济效益最佳原则 同样的，我们也可以尝试做一个同样的，我们也可以尝试做一个简短的概括：简短的概括： 最优的去配置生产资源，减少损最优的去配置生产资源，减少损耗，达到生态经济效益最佳的效果。耗，达到生态经济效益最佳的效果。20
9、21/7/117 这款可口可乐罐设计从绿色设计出发，取消了可乐罐表面的有害涂漆，而是把其标志设计成冲压凸起，视觉效果同样震撼，而且更为环保。2021/7/118世博西班牙馆世博西班牙馆在总面积达8000平方米的大厅内，考虑到节能，展馆内部主要使用了竹子和半透明纸作为材料，顶部则使用太阳能板。设计方案也考虑到了上海台风、梅雨和高温等气候因素，“建筑非常牢固，而且场馆设计也考虑到了如何调节室内温度”。2021/7/119展馆的外表层受到传统民间剪纸艺术启发的独特设计，选用浸渍激光切割胶合板，安装在一块一块的胶合板建筑模块上。然后再在模块的表面装上玻璃、聚碳酸酯，以及防水或防紫外线辐射的材料，构成墙
10、体。在展馆内部，还要安装半透明的PCV或高密度聚乙烯合成纸的材料薄膜，再安装展馆的外部材料。展馆外部、入口处的地面和展馆内部都覆盖着一层浸渍木地板(俗称强化地板，经热压、成型的地板)。世博波兰馆世博波兰馆2021/7/120 华硕华硕U6V竹韵笔记本是选择天然竹材制作竹韵笔记本是选择天然竹材制作笔记本外衣，它是非常优异的绿色材料；可笔记本外衣，它是非常优异的绿色材料；可降解的有机特质，更是对于减少环境污染有降解的有机特质，更是对于减少环境污染有着天然的优势。着天然的优势。2021/7/121喜欢数码产品的一些同学可能会比较了解，喜欢数码产品的一些同学可能会比较了解，Moto，一加，魅族，一加，
11、魅族2021/7/122 众所周知，手机诞生以来，大部分采用了工程塑料材质。工程塑料废旧后难以回收再利用，许多塑料中还含有重金属等生态环境污染源，随着社会环保意识的加强，越来越多的手机厂商均提倡手机环保化，不仅要尽可能地合理回收再利用手机，而且在用料上改进，使手机产品更加环保。2021/7/123 真正使绿色理念走向市场，是多种因素共真正使绿色理念走向市场，是多种因素共同作用的结果。从当前社会积极实行可持续同作用的结果。从当前社会积极实行可持续发展战略的氛围来看，绿色制造实质上是人发展战略的氛围来看，绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体类社会可持续发展战略在现代制造业中的体
12、现，那么让我们来了解一下什么是绿色制造。现，那么让我们来了解一下什么是绿色制造。2021/7/124三、绿色制造技术三、绿色制造技术 绿色制造是人类社会可持续发展绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。下面我战略在现代制造业中的体现。下面我将介绍绿色制造的概念及内涵，大家将介绍绿色制造的概念及内涵，大家可以有一个大致的了解。也列举一些可以有一个大致的了解。也列举一些绿色制造的关键技术，并以一些简单绿色制造的关键技术，并以一些简单的实例说明绿色制造实施的可行性。的实例说明绿色制造实施的可行性。2021/7/125制造业一方面是创造人类财富的支柱制造业一方面是创造人类财富的支柱产业，
13、另一方面又是环境污染的主要产业，另一方面又是环境污染的主要源头。源头。 实施绿色制造的原动力又有哪些呢？2021/7/126实施绿色制造的原动力实施绿色制造的原动力2021/7/127 从“大制造”的概念来讲，制造的全过程制造的全过程一般包括： 产品设计、工艺规划、材料选择、产品设计、工艺规划、材料选择、生产制造、包装运输、使用和报废处生产制造、包装运输、使用和报废处理等阶段。理等阶段。 如果在每个阶段都考虑到有关绿如果在每个阶段都考虑到有关绿色的因素，就会产生相应的绿色制造色的因素，就会产生相应的绿色制造技术。技术。2021/7/1281 1 产品设计产品设计 绿色设计主要可以通过生命周期设
14、计、并行设计、绿色设计主要可以通过生命周期设计、并行设计、模块化设计等几种方法来实现。模块化设计等几种方法来实现。 2 2 绿色材料选择绿色材料选择 绿色产品首先要求构成产品的材料具有绿色特性，绿色产品首先要求构成产品的材料具有绿色特性，即在产品的整个生命周期内，这类材料应有利于降即在产品的整个生命周期内，这类材料应有利于降低能耗，环境负荷最小。低能耗，环境负荷最小。 3 3 清洁生产清洁生产 相对于真正的清洁生产技术而言，这里所提到的相对于真正的清洁生产技术而言，这里所提到的清洁生产仅仅指生产加工过程。在这一环节，要想清洁生产仅仅指生产加工过程。在这一环节，要想为绿色制造做出贡献，需从绿色制
15、造工艺技术、绿为绿色制造做出贡献，需从绿色制造工艺技术、绿色制造工艺设备与装备等人手。色制造工艺设备与装备等人手。 2021/7/1294 4 绿色包装绿色包装 现代商品的营销有五大要素，即产现代商品的营销有五大要素，即产品、价格、渠道、促销和包装。而品、价格、渠道、促销和包装。而在重视环境保护的世界氛围里，绿在重视环境保护的世界氛围里，绿色包装在销售中的作用也越来越重色包装在销售中的作用也越来越重要。消费者更是对商品包装提出了要。消费者更是对商品包装提出了4R1D4R1D的原则，即的原则，即Reduce(Reduce(减少包装材减少包装材料消耗料消耗) )，Reuse(Reuse(包装容器的
16、再充填包装容器的再充填使用使用) )，Recycle(Recycle(包装材料的循环利包装材料的循环利用用) )，Recover(Recover(能源的再生能源的再生) )，及，及De-De-gradable(gradable(包装材料的可降解性包装材料的可降解性) )。 2021/7/1305 5 绿色处理技术绿色处理技术 在传统的观念中，产品寿命结束后，在传统的观念中，产品寿命结束后，就再也没有使用价值了。事实上，就再也没有使用价值了。事实上，如果将废弃的产品中有用的部分再如果将废弃的产品中有用的部分再合理地利用起来，既能节约资源，合理地利用起来，既能节约资源，又可有效的保护环境，这也正是
17、有又可有效的保护环境，这也正是有些文献中所提到的绿色产品的可回些文献中所提到的绿色产品的可回收性及可拆卸性设计问题。如此一收性及可拆卸性设计问题。如此一来，整个制造过程也会形成一个闭来，整个制造过程也会形成一个闭环的系统最能有效减轻对环境的环的系统最能有效减轻对环境的危害，这也正是与传统制造过程开危害，这也正是与传统制造过程开环特性最不同的一点，见图环特性最不同的一点，见图3 3。 2021/7/131循环利用物尽其用2021/7/132绿色制造是一个复杂的过程，绿色绿色制造是一个复杂的过程，绿色意识也是一个长期的目标。要实现意识也是一个长期的目标。要实现这一目标，在对各项行为进行监控这一目标
18、，在对各项行为进行监控时就需要更多更好地考虑到环境属时就需要更多更好地考虑到环境属性成本的问题。在未来的日子里，性成本的问题。在未来的日子里，还有以下几方面的技术需要进一步还有以下几方面的技术需要进一步研究。研究。 (1)(1)电子产品生命周期短，又难于电子产品生命周期短，又难于回收。因此，有关电子产品的回收回收。因此，有关电子产品的回收利用问题，依然需要进一步研究。利用问题，依然需要进一步研究。 2021/7/133(2)(2)必须加强有关危险性材料和工艺必须加强有关危险性材料和工艺工程的监控。监控时要能自动获得工程的监控。监控时要能自动获得有关过程、质量及辐射程度的信息。有关过程、质量及辐
19、射程度的信息。(3)必须进一步开发以提高回收利用必须进一步开发以提高回收利用性、减少剩余量为目的的材料回收性、减少剩余量为目的的材料回收工艺及更有效的废弃物管理系统。工艺及更有效的废弃物管理系统。(4)还必须增强有关风险、技术和环还必须增强有关风险、技术和环境的公众意识水平；政府部门应该境的公众意识水平；政府部门应该制定相关政策保护环境制定相关政策保护环境(例如：针对例如：针对有关工艺和产品的辐射问题有关工艺和产品的辐射问题)。 2021/7/134绿色设计与制造理念的提出绿色设计与制造理念的提出, , 是人是人类在探索实现可持续发展途径过程类在探索实现可持续发展途径过程中的一个重要成果中的一
20、个重要成果, , 提出了在实现提出了在实现保护环境、节约资源保护环境、节约资源, , 实现人与自实现人与自然和谐相处的历史进程中然和谐相处的历史进程中, , 设计者设计者和制造者应该自觉承担的社会责任。和制造者应该自觉承担的社会责任。2021/7/135四、 绿色制造技术在机械加工中的应用 切削液方面的绿色切削液方面的绿色1 1 干式切削技术干式切削技术 干式切削是为保护环境、降低成本而有意干式切削是为保护环境、降低成本而有意识地不使用切削液，在无冷液条件下进行切削识地不使用切削液，在无冷液条件下进行切削加工的切削加工的方法。加工的切削加工的方法。 2 2 准干式切削技术准干式切削技术 准干式
21、切削技术是将干、湿加工的优准干式切削技术是将干、湿加工的优点结合，即在切削加工中，向加工部位喷点结合，即在切削加工中，向加工部位喷射混有少量润滑油的气体。射混有少量润滑油的气体。 3 3 风冷却切削技术风冷却切削技术 风冷却切削技术是将从空气供给源来风冷却切削技术是将从空气供给源来的空气经过除湿器将水分除去后，送入空的空气经过除湿器将水分除去后，送入空气冷却器冷却至零下，再经绝热管由风嘴气冷却器冷却至零下，再经绝热管由风嘴将冷风送至切削部位，同时向加工点喷少将冷风送至切削部位，同时向加工点喷少量的无害植物油，以防锈并且有一定润滑量的无害植物油，以防锈并且有一定润滑作用。在风嘴的对面设有集尘装置
22、以收集作用。在风嘴的对面设有集尘装置以收集废屑和风尘，通过集尘器内的过滤器将切废屑和风尘，通过集尘器内的过滤器将切屑滤去。屑滤去。 3 3 风冷却切削技术风冷却切削技术 4 4 刀具技术刀具技术 干式加工对刀具材料要求很高，它要干式加工对刀具材料要求很高，它要求材料要具有很高的红硬性和热韧性，良求材料要具有很高的红硬性和热韧性，良好的耐磨性、耐热冲击和抗粘结性。在对好的耐磨性、耐热冲击和抗粘结性。在对刀具的几何参数和结构设计时，要满足干刀具的几何参数和结构设计时，要满足干切削对断屑和排屑的要求。切削对断屑和排屑的要求。 5 5 机床技术机床技术 干式加工在切削区域会产生大量的切干式加工在切削区
23、域会产生大量的切削热，不及时散热，会使机床受热不均而削热，不及时散热，会使机床受热不均而产生热变形，因此机床应配置循环冷却系产生热变形，因此机床应配置循环冷却系统。干切削时产生的切屑是干燥的，这样统。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可以尽可能的将干切削机床设计成立轴和倾斜式床身。对于精密切削机床，可在机倾斜式床身。对于精密切削机床，可在机床上装上监控系统。床上装上监控系统。 6 6 水喷射加工技术水喷射加工技术 水喷射（俗称水喷射（俗称“水刀水刀”）加工技术是）加工技术是利用超高压水射流及混合于其中的磨料对利用超高压水射流及混合于其中的磨料对各种材料进行切割
24、、穿孔和表面去锈等加各种材料进行切割、穿孔和表面去锈等加工。工。 7 7 减磨技术减磨技术 在机械工业中，适当的使用减磨剂能在机械工业中，适当的使用减磨剂能有效地减少摩擦，降低磨损，减少故障，有效地减少摩擦，降低磨损，减少故障，延长零件的寿命。除了使用减磨剂外，还延长零件的寿命。除了使用减磨剂外，还可以采用将金属抗磨剂加入到润滑油的方可以采用将金属抗磨剂加入到润滑油的方法来达到降耗的目的。法来达到降耗的目的。 8 8 优质清洁表面技术优质清洁表面技术 对于一些耐磨性要求高的重要零件，对于一些耐磨性要求高的重要零件，采用离子束辅助镀膜技术，可大幅度提高采用离子束辅助镀膜技术，可大幅度提高航空航天
25、轴承、精密仪器和刀具、模具的航空航天轴承、精密仪器和刀具、模具的寿命，以及采用新型节能表面涂装技术寿命，以及采用新型节能表面涂装技术自泳涂装，它为水分散体系，完全不含自泳涂装，它为水分散体系，完全不含有机溶剂，无毒、无火灾危险，与传统的有机溶剂，无毒、无火灾危险，与传统的电泳涂装工艺相比，节能、节材，涂膜均电泳涂装工艺相比，节能、节材，涂膜均匀，耐蚀性优良，属无污染清洁生产工艺。匀，耐蚀性优良，属无污染清洁生产工艺。 绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的先进的现代制造模式，是实施制造业污效率的先进的现代制造模式，是实施制造业污染源头控制的关键途径，是可
26、持续发展理念在染源头控制的关键途径，是可持续发展理念在制造业的体现，是制造业的发展趋势，是现代制造业的体现，是制造业的发展趋势，是现代企业的必由之路。企业的必由之路。 总之总之, , 绿色设计与制造已成为世绿色设计与制造已成为世界工业发展的潮流界工业发展的潮流, , 它必将随着人它必将随着人类可持续发展战略的提出和经济全类可持续发展战略的提出和经济全球化的趋势球化的趋势, , 显示出它的优势。因显示出它的优势。因为追求生存环境的质量已是人类共为追求生存环境的质量已是人类共同的价值趋向同的价值趋向, , 绿色设计与制造作绿色设计与制造作为符合人类这一价值趋向的新兴学为符合人类这一价值趋向的新兴学
27、科前景广阔科前景广阔, , 做好绿色设计与制造做好绿色设计与制造已成为当务之急。已成为当务之急。2021/7/146 五、五、结论和展望结论和展望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, 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。2021/7/147个可持续发展的社会。 制造业是制造人类财富的支柱产业，同时又是环境污染的主要源头之一。绿色设计与绿色制造就是为消除和避免制造业经济恶性发展的后果，寻求目前，环境问题已由少数专家关心的技术问题转变为全人类共同关注的经济社会问题，当今社会面临的重大
28、挑战是如何使经济发展和环境保护有机的结合起来，从而能促进建立一2021/7/148 新的发展战略而提出的新概念。 绿色设计与绿色制造是人类社会可持续发展的必由之路，它将生态环境与经济社会联结为一个协调发展的有机整体，要求经济发展必须考虑自然生态环境的长期承载能力。 不仅使环境与资源既能满足当前经济发展的需要，而且还能满足人类长远生存的需要。2021/7/149 采取主动措施和科学方法，建立一个环境与社会、经济发展相协调的崭新模式，使我们这一代人不能因为自己的生存和享受而滥用资源、破坏环境，把一个破损、污秽的地球留给子孙后代。2021/7/150Thank you Thank you 2021/7/151 结结束束语语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
