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机床制造业绿色制造运行模式及其特征主线研究

李先广  
【摘要】:绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式,其目标是使得产品在整个寿命周期中对环境负面影响极小,资源利用率极高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。作为资源消耗和环境排放严重的典型行业,机床制造业实施绿色制造是其实现可持续发展的迫切要求,对机床行业的长远发展具有重要的指导意义。 本论文结合国家重大科技专项(高档数控机床与基础制造装备)课题“模块化高速、精密、大型数控滚齿机”(2009ZX04001-081),国家自然科学基金重点项目“离散车间制造系统高效低碳运行优化理论与关键技术”(51035001)等科研项目,对机床制造业绿色制造运行模式及其特征主线进行了研究。 首先,针对我国机床制造业面临的机遇与绿色挑战,在分析机床制造业的绿色制造运行模式需求的基础上,提出了一种包括目标体系、特征主线和支撑系统等三层结构的机床制造业绿色制造运行模式,其中,目标体系包括企业战略目标与企业过程目标;特征主线包括机床产品的设计过程主线、多生命周期过程主线及物流过程主线;支撑系统包括绿色设计、清洁化生产、物能资源优化运行、管理信息、环境影响评估和质量保证等系统。 然后,对机床制造业绿色制造运行模式的三条特征主线进行阐述与分析。 (1)机床产品设计过程主线中,分析了产品设计主线的主导特性,论述了机床产品绿色设计过程框架,包括绿色设计过程、设计内容及技术体系;重点对机床总体布局设计技术、传动系统设计技术、床身及排屑系统设计、主轴及工作台主轴高速旋转的设计、刀具安装部位及工件接触部位的设计技术、安全防护设计等高速干切机床设计支持技术进行了研究。 (2)机床产品多生命周期过程主线中,分析了机床多生命周期的内涵,提出了机床多生命周期工程的概念,并对其体系结构、过程模型及特征模型进行了论述;重点研究了多生命周期过程的机床再制造环节,对其定义及特点、工艺过程、工艺技术及典型模式进行了详细论述。 (3)机床产品物流过程主线中,分析了铸造、锻造、机械加工、热处理、涂装、装配等典型工艺的环境排放及其处理方式;重点对机床产品物流过程碳排放特性进行了分析,建立了基于Petri网的机床制造过程碳排放模型,进而提出了一种机床产品物流过程碳排放量化方法。 最后,将所研究的机床制造业绿色制造运行模式应用于重庆机床集团的生产实践中,为其机床产品绿色设计以及废旧机床再制造提供了重要的理论与技术支持,取得了较好的应用效果。


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