绿色设计
制造业是国民经济持续发展的基础产业。在过去的20世纪，高度发达的制造业给美国、日本和欧洲带来了巨大的经济发展和市场繁荣。制造业过去是、现在是、在可以预见的将来仍然是经济增长的主要动力。但是。现代制造业在给人类带来空前丰富的物质文明的同时，也导致了以资源枯竭和环境恶化为代价的生态危机。据统计，造成环境污染的排放物的70％以上来自制造业，他们每年约产生55亿t无害废弃物和7亿t有害废弃物。传统的环境末端治理方法不能从根本上实现对环境的保护，要想解决该问题，必须从源头上进行治理。具体到制造业，就是要综合考虑环境影响和资源效率，使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源效率最高，减少有害废弃物和固体、液体、气体的排放物，选用绿色材料，实施以绿色设计、绿色工艺、绿色包装、绿色使用和绿色回收为主要内容的绿色制造。
在新时期，我国在机械制造业，除了面临着产品质量和成本等方面的竞争外，如何突破绿色壁垒是更加严峻的挑战。比如在我国的机械加工过程中，绿色设计、绿色制造以及绿色材料使用问题至今还没有得到企业的足够重视。许多企业仍然走的是粗放型老路子，只注重产品的质量、成本、效益，而忽略了加工使用、产品报废给环境带来的污染。本文在分析绿色设计与制造的概念和内涵基础上，提出了绿色设计的方法、绿色材料的选取和一些绿色制造工艺技术，通过使用这些新工艺技术，可以提高资源利用率、降低成本、减少环境污染，应对国际绿色贸易壁垒的挑战，实旄制造业可持续发展战略。
绿色设计也称生态设计、环境设计、环境意识设计。在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即Reduce,Reuse,Recycle，减少环境污染、减小能源消耗，产品和零部件的回收再生循环或者重新利用。
绿色设计是20世纪80末出现的一股国际设计潮流。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归。
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的同时，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。
从历史可以看出，对于绿色设计产生直接影响的是美国设计理论家维克多·巴巴纳克。早在20世纪60年代末，他就出版了一本引起极大争议的专著《为真实世界而设计》。该书专注于设计师面临的人类需求的最紧迫的问题，强调设计师的社会及伦理价值。他认为，设计的最大作用并不是创造商业价值，也不是包装和风格方面的竞争，而是一种适当的社会变革过程中的元素。他同时强调设计应该认真有限的地球资源的使用问题，并为保护地球的环境服务。对于他的观点，当时能理解的人并不多。但是，自从70年代“能源危机”爆发，他的“有限资源论”才得到人们普遍的认可。绿色设计也得到了越来越多的人的关注和认同。
一、绿色设计的概念
绿色设计与制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，他是可持续发展战略在制造业中的重要体现。其定义为：它是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代设计制造模式。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产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。其过程是通过绿色生产过程生产绿色产品，因而从产品设计到工艺、工装都与传统制造有着本质的区别，绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现在制造业中的体现。其内涵是产品生命周期的全过程均具有绿色性。由此可见，绿色制造的实质是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现，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。是制造业的发展趋势。是现代企业提高核心竞争力的必由之
路。
绿色设计也称为生态设计，环境设计等。虽然叫法不同，内涵却是一致的，绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。
绿色产品设计包括：绿色材料选择设计；绿色制造过程设计；产品可回收性设计；产品的可拆卸性设计：绿色包装设计；绿色物流设计；绿色服务设计；绿色回收利用设计等。在绿色设计中要从产品材料的选择、生产和加工流程的确定，产品包装材料的选定，直到运输等都要考虑资源的消耗和对环境的影响。以寻找和采用尽可能合理和优化的结构和方案，使得资源消耗和环境负影响降到最低。
二、绿色设计的内容
绿色设计的主要内容包括：绿色产品设计的材料选择与管理；产品的可拆卸性设计；产品的可回收性设计。
Ⅰ、绿色产品设计的材料选择与管理
一方面，不能把含有有害成分与无害成分的材料混放在一起；另一方面，对于达到寿命周期的产品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要用一定的工艺方法进行处理，使其对环境的影响降到最低。
1、材料对外部环境的影响
产品全生命周期过程实际上是一个以工件材料物流为主线的过程，伴随着材料性能、形状和结构的改变。在原材料制备、产品加工制造、使用到回收、废弃处理的每一个过程中，材料都在直接影响着外部环境。
（1）材料制备过程对外部环境的影响
工程材料(如金属材料、无机非金属材料、高分子材料等)制备行业主要包括冶金、化学、化工等。这些都是造成环境污染的行业。因此，要尽可能少选乃至不选制备过程对环境污染大的材料，减少其工程需求量。
（2）材料加工过程对外部环境的影响
材料在制造加工过程中，铸造、锻造、切削、焊接、热处理、电镀和油漆等工艺都会对外部环境造成比较大的负面影响。
在产品制造加工过程中采用绿色工艺是实现绿色制造的重要环节。绿色工艺是指物料和能源消耗最小化、废弃物最小化、环境污染最小化的加工工艺。
在金属切削加工中，切削液是机械加工工业对生态环境造成污染的根源，采用干切削技术势在必行。干切削即在切削加工过程中不使用任何切削液的工艺，相对于湿切削而言，它是一种从源头上控制污染的绿色切削工艺，消除了切削液对外部系统造成的负面影响。采用干切削加工技术，既可节约资源、保护环境又可降低成本。据统计，在欧洲工业界，有大约10%～15％的加工已经采用了干切削工艺。
干切削具有显著的优点但应用范围有限．准干切削技术还需使用少量切削液，在很长一段时期内，大多数切削加工还离不开切削液，无法实现完全的绿色切削。因此，研发和推广绿色切削液(低毒、低污染乃至无毒、无污染)仍然具有重要意义。
（3）材料使用过程对外部环境的影响
许多产品在使用过程中不断对外部环境产生污染．主要是因材料引起的。例如，以氟利昂作为
制冷剂和发泡剂的含氟冰箱在使用过程中会导致臭氧层的损耗，使大量太阳紫外线进入地球，严重地危害生物及人类的生存，对生态系统造成极大破坏。因此，研发和使用彻底替代氟利昂的环保制冷剂和发泡剂的绿色无氟冰箱是未来冰箱技术的发展方向。含铅的材料在使用过程中会对人体和生态环境造成严重的危害和污染，以铅盐作稳定剂的PVC塑料给水管在使用过程中，重金属铅会从管道中析出直接造成饮用水的污染。含铅的焊料也应该被取代，积极推广无铅焊接和印刷电路板的无铅化生产。
（4）材料报废处理对外部环境的影响
产品报废后的处理方式要么是回收利用，要么是废弃，因此，不能回收利用和废弃后难以降解的材料都将对环境造成污染。从2008年6月1日起，我国在全国范围内禁止生产、销售和使用厚度小于0．025mm的塑料购物袋；在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，一律不得免费提供塑料购物袋。这将大大减少因使用塑料制品而造成的“白色污染”。绿色回收是一项贯穿于产品整个生命周期的多层次、多方位的系统工程。它不但涉及制造业，还牵涉到经济、立法、公众意识和社会管理等方面，在绿色制造中扮演着重要角色。面向回收的设计正引起人们的高度重视，美、德、日等发达国家在汽车、家电等行业应用面向回收的设计理念。德国奔驰汽车公司在汽车的整个生命周期都体现了回收利用的思想。从设计开始，就注重汽车的可回收性．在生产、使用过程中产生的废弃物、废能、废气、废液等做到全部回收，到报废时，汽车本身再被拆解、回收、利用。
2、面向绿色制造的材料选择原则
传统的材料选择主要考虑材料的技术性和经济性原则。很少考虑材料对外部环境的影响问题。面向绿色制造的材料选择是一种全新的理念和思路，它是将产品全生命周期过程和外部环境作为一个巨系统来看待，以材料流为对象，对于基于并行工程的产品全生命周期的每一过程进行环境评价，追求的是产品与环境的和谐，它是技术性原则、经济性原则和环境性原则的综合和集成。
（1）材料选择的技术性原则
材料的技术性主要包括材料的物理性能(密度、电热传导性等)、力学性能(硬度、强度、塑性、韧性、耐磨性等)和化学性能(抗氧化性、耐腐蚀性)。机械零件材料选择的技术性原则主要考虑机械性能和工艺性能。
①机械零件选择的机械性能要求
由于机械性能是保证零件工作安全可靠、长期稳定和经久耐用的先决条件。故成为零件设计和选材的首要考虑。零件工作时主要考虑硬度、抗弯强度、疲劳强度、塑性、断裂韧性、冲击韧性等机械性能指标。机械零件材料选择的程序如下：
分析零件的工作条件：
零件的失效形式与工作条件密切相关，工作条件包括工作环境和荷载情况。工作环境包括：环境温度、工作介质、润滑条件等；荷载情况包括：静载荷、冲击载荷、循环载荷及载荷的分布等。
分析零件的失效形式：
机械零件常见的失效形式有：断裂、过量变形和表面失效，进行零件的失效形式分析，优化设计和工艺。
分析零件受力并计算强度、刚度和稳定性条件：
依据零件的工作条件．用材料力学、弹性力学和应力分析方法计算材料的强度、刚度和稳定性条件。
材料选择：
依据上述分析计算。确定材料的种类和成分。
②机械零件选择的工艺性能要求
在零件选材时，除了要首先满足零件机械性能外，还应兼顾材料的工艺性能。材料的工艺性表示了材料的加工难易程度，主要与材料的工程性质和材料的加工工艺路线有关。材料的工艺性主要包括切削加工性能、铸造性能、锻造性能、焊接性能和热处理性能等。
切削加工性能
切削加工是获得所需零件几何形状和加工精度的主要方法，切削加工性能与材料的化学成分、相组成、显微组织和机械性能有着密切的关系。一般来说，材料的硬度适中(170～230HB)，其切削性能就好。硬度过高，不仅加工困难，而且刀具磨损也越快。硬度过低，切削时易发生塑性变形，形成切削瘤，产生“粘刀”现象，导致刀具过热和磨损加快，从而影响材料表面加工质量。
铸造性能
铸造具有成本低、极易获得形状复杂零件之特点。在选用铸件时，所选材料应具有良好的铸造性能。铸造性能的好坏主要取决于液态金属的流动性、收缩性、偏析倾向及吸气性等。在铸铁中，灰口铸铁因具有良好的铸造性能和切削性能，因此得到广泛应用。
锻造性能
锻件的组织致密、机械性能较高，但形状复杂的零件不宜采用。金属可锻性的好坏取决于材料的化学成分和加热温度。通常碳钢具有良好的可锻性，低碳钢的可锻性最好，中碳钢次之。高碳钢较差。铸铁，硬质合金不能进行锻压加工。加热温度对金属可锻性的影响较大，加热温度升高，金属的塑性增加，变形抗力降低，可锻性提高。
焊接性能
焊接性能的优劣用焊缝形成冷裂、脆性、气孔等缺陷的倾向来衡量。钢中的碳含量会明显影响钢的焊接性，一般来说，低碳钢焊接时有比较好的焊接性，中碳钢焊接时有冷裂倾向，焊接性较差，高碳钢焊接时会产生很大的焊接应力，焊接热影响区的淬硬和冷裂倾向较大，同时焊缝也更易产生热裂纹，所以这类钢的焊接性最差。铸铁的焊接性能差，且成分及形状也比较复杂，在焊接过程中易产生白口、裂纹和气孔等缺陷。奥氏体型不锈钢一般具有良好的焊接性能，但其中镍、钼含量高的高合金不锈钢进行焊接时易产生高温裂纹。
热处理性能
热处理不仅可以改变或改善材料的切削加工性能，而且会显著提高材料的机械性能，延长其使用寿命。热处理工艺性能包括淬硬性、淬透性、氧化和脱碳、变形及开裂等。钢的淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。钢的淬透性常用淬硬层深度来表示，淬硬层越深，则钢的淬透性越好。钢的淬透性主要与它的化学成分、加热温度和保温时间等因素有关，Mo能提高钢的淬透性，合金钢往往比碳钢的淬透性要好。
（2）材料选择的经济性原则
在满足零件技术性能要求的前提下，还应追求零件成本的最小化以提高产品的市场竞争力。零件的总成本包括原材料成本、加工成本、回收处理成本及供应链管理成本等。
①材料成本
在满足零件技术性能要求的前提下，尽可能选择廉价材料。
②加工成本
在满足零件技术性能要求、材料成本又相差不大的前提下，加工工艺不同会导致加工成本迥异。
③回收处理成本
回收处理成本是产品生命周期成本的重要组成部分。要尽可能选用回收处理成本低的材料。
④供应链管理成本
要尽可能少用稀有金属材料，尽量减少所选材料的品种和规格，以降低材料的供应、保管、热处理等供应链管理成本。
（3）材料选择的环境协调性原则
材料选择的环境协调性原则是面向绿色制造的材料选择有别于传统材料选择的主要特点。材料选择的环境协调性原则主要考虑材料资源的丰富程度、材料的环境友好性、材料的可回收利用性等方面。
①选用生态环境材料
选用生态环境材料就是选用那些具有良好使用性能和工艺性能．资源和能源消耗少，对生态环境污染小，有利于人类健康，再生利用率高或可降解循环利用，在整个生命周期都与环境友好协调
的有利于可持续发展的材料。
含有铅、镍、铬、硫、氟等化学物质的材料在使用过程中会对人体和生态环境造成严重的危害和污染，因此应尽可能选用无毒无害材料。
尽量选用无涂、镀层材料。含有涂、镀层的材料不仅会给报废后的回收利用带来困难，而且大部分涂、镀层本身就有毒有害，在镀铬的过程中应采取相应措施将残留在镀铬材料上的六价铬转变为无害的三价铬。此外，含有铬或氰的电镀废水、固体废弃物、酸性废气等也会极大地污染生态环境。
②选用短缺材料资源的替代材料
材料选择时，还应考虑材料资源的丰富程度。考虑可持续发展问题。对于短缺材料资源，尽可能选用其替代材料，尽可能选用工程塑料、结构陶瓷和复合材料等新材料。例如，工程塑料不仅拥有普通塑料一系列优良特性，而且具有远高于普通热塑性塑料的耐热性、耐磨性和机械强度，因而可在许多应用领域中代替金属作为工程材料使用。
③减少所用材料种类
尽量避免选用多种不同材料，以利于产品报废后的回收利用。产品所用材料种类过多，不仅会增加制造难度和成本，而且也会增加回收处理成本。
④选用可回收利用材料
选用可回收利用的材料有利于节约资源、减少废弃物、保护生态环境。美、德、日等发达国家在汽车、家电等行业均重视面向回收的设计理念。为便于拆卸回收，尽可能选用相容性好的材料组合。若拆卸对象由几种不相容材料制成，回收时需要进行完全拆卸；若拆卸对象采用相容性好的材料，则不需进行拆卸而作为一个整体回收处理。
3、面向绿色制造的材料选择多目标决策约束条件和模型
设备选材料集合为Ω，依据面向绿色制造的材料选择原则，面向绿色制造的材料选择多目标决策约束条件主要满足：最低的材料生命周期成本、最低的材料全生命周期环境影响和材料的机械性能属性约束。
(1) 最低的材料生命周期成本
材料生命周期成本C由4部分构成：直接成本C D、制造成本C M、回收成本C R和供应链管理成本C S。
C=C
D +C
M
+C
R
+C
S
①材料的直接成本：
C D =C
D
(x)W
式中：C D(x)为材料单位质量直接成本(元／kg)，W为零件的设计质量(kg)。
②材料的制造成本：
C M:所有的行为材料加工制造工艺过程的材料单位质量成本(元／kg)之和。
③材料的回收成本：
C R =C
R
(x)W
式中：C R(x)为材料单位质量回收成本(元／kg)。
④材料的供应链管理成本：
Cs=Cs(x)W
式中：Cs(x)为材料单位质量供应链管理成本(元／kg)。则最低材料生命周期成本的约束条件为：
minC=min(C
D +C
M
+C
R
+C
S
) x∈Ω
（2）最低材料全生命周期的环境影响
材料全生命周期对外部环境的影响E包括4个阶段：原材料制备、加工制造、使用和废弃处理。则最低的材料全生命周期环境影响的约束条件为：
minE=minE(x)W x∈Q
式中：E(x)为材料的环境影响因数，即单位质量材料的全生命周期环境影响。
(3)材料的机械性能属性约束
设材料可定量表示的机械性能集合为9，机械性能约束条件为：
x(y
1)≤y
1D
，x(y
2
)≥Y
2D
y
l
，y
2
∈9
式中：x(y)为材料的机械性能属性值，y1D、y2D为机械性能属性y1和y2的设计要求。
综合各种约束条件，构建面向绿色制造的材料选择多目标决策模型为：
min(C，D）
s．t．x(y1)≤ylD，x(y2)≥y2D
x∈Ω y1，y2∈ψ
4、绿色材料数据库和知识库
面向绿色制造的材料数据是指材料选择过程中使用和产生的数据；面向绿色制造的材料知识是指支持绿色材料决策所需的规则。绿色材料选择由于涉及产品全生命周期，因而绿色材料选择所需的数据和知识是产品生命周期各阶段所需数据和知识的融合与集成。为了满足绿色材料选择的需要，必须建立相应的数据库和知识库，以便为面向绿色制造的的材料选择、工艺设计、回收设计及供应链管理等提供重要的数据支撑和知识支撑。
5、绿色材料生命周期环境影响评估系统
绿色材料生命周期环境影响评估系统旨在为面向绿色制造的的材料选择提供支持信息。通过建立“技术一经济一环境”模型，对材料的技术性、经济性和环境协调性等方面做出评价，对材料选择方案进行综合评价和比较选优，为绿色材料选择提供参考和依据。其主要内容包括：资源性指标、工艺性指标、经济性指标和环境性指标等。绿色材料生命周期环境影响评估的技术框架的主要阶段是清单分析和环境影响评价。清单分析是对产品体系整个生命周期各个阶段或过程的输入和输出进行数据收集、量化、分析并列出清单的过程。环境影响评价是运用定量或定性的方法对清单分析结果潜在的环境影响进行评价和描述的过程。
绿色材料是绿色制造的基础，国内外对绿色材料选择技术的研究正方兴未艾．绿色材料方面的立法工作日益受到国际社会重视。如欧盟2003年1月23日通过，2006年7月1日开始实施《在电子电器设备中限制使用某些有害物质指令》(The Restriction of the use of certain Hazardous sub —stances in Electrical and Electronic Equipment，简称ROHS指令)明确规定了铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯及多溴二苯醚等6种有害物质的最大限量值及检测方法。中国于2007年3月1日起实施的《电子信息产品污染控制管理办法》，内容类似于ROHS指令，规定在中国市场上销售的电子信息产品必须标识有毒有害物质或元素的名称、含量、环保使用期限及在废弃时可否回收利用等信息。在研究材料对外部环境的影响及面向绿色制造的材料选择原则的基础上构建了面向绿色制造的材料选择多目标决策模型，为材料选择决策提供了理论和技术支持。面向绿色制造的材料选择是一个复杂的系统工程，从材料流动角度来讲，对环境协调性的追求贯穿于产品整个生命周期。绿色材料生命周期环境协调性能研究能够为国家节能减排目标的实现提供强有力的技术支撑。面向绿色制造的材料选择较之传统材料选择是一种全新的理念和模式，它对推进资源、环境和社会的可持续发展，建设资源节约型和环境友好型社会，发展循环经济，提升制造业的核心竞争力具有重要意义。
Ⅱ、产品的可回收性设计
在传统设计中存在着回收通常只停留在如材料回收的低层次回收上，同时回收意识薄弱、回收市场机制不够健全等缺点。这虽在一定程度上也满足了节约资源、减少污染的需求，但显然难以满足日益可持续发展战略的要求。
为了更大限度地利用废弃产品，提高废弃品的利用率和再生率，人们提出了回收设计的概念。它就是在进行产品设计的时候，充分考虑产品零部件及材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与可回收性有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效的利用，并在回收过程中对环境污染为最小的一种设计思想和方法。
1、可回收材料及其标志
产品报废后，其零部件及材料能否回收，取决于其原有的材料本身的性能的变化情况。如根据美国宝马（BMW）公司研究，由加强聚酰胺玻璃纤维制造的汽车上的进气管零件，在汽车报废后，其弹性模量和阻尼特性机会没有改变，因此可以100%回收重用。但一般来讲，产品零部件材料在使用过程中性能均会有所退化，这种退化有可能使产品重用性丧失。
为了识别组成产品中的零部件、材料哪些能够回收或重用，要求对产品组成的零部件材料进行标示，目前常用的方法有以下几种。
（1）产品生产时用不同的颜色表明材料的可回收性或标注专门的分
类编码代号等。
德国宝马汽车公司（BMW）在材料标志和识别方面已有了成功的经验。宝马生产的 3 系列汽车，所使用的材料的 80%是可以回收的。宝马公司的设计人员，采用了一种特殊的编码系统，以便识别产品中的不同零件数量。其生产所用的3+5旋转模中，大多数塑料零件采用了颜色编码标志，绿色表示纯塑料，蓝色表示回收的塑料，采用这种标志的目的是减少不同塑料数量，完全避免了有毒、有害物质，要求对重量超过 100 g 的所有聚合物均作出标志。
（2）在塑性零件上做出条形码标志。
具有条形码的塑料零件可采用激光扫描仪及机器人进行分类。条形码是由字母和数字组合的计算机可读码。条形码符号由条纹和空格组成（其长宽比通常是 1∶5），这些黑白相间的条纹和空格通过对扫描光束产生不同反射来读取其所包含的信息。条形码包含了所要拆卸产品的许多信息，如成分、生产年代、环境危害及添加剂等，这些信息对确定再生和回收材料的方法是非常有价值的。
2．回收设计准则
（1）固定方法的标准化，提高拆解效率。
若零件分别采用铆接、焊接、插接和螺纹连接等连接方式，从整体性来看，铆接和焊接较好；但就处理技术而言，焊接或铆接成组合件势必会造成回收困难，因此，车体采取扣件插接或螺纹连接代替其他传统的接合方法，会降低组件的拆解难度。
（2）采用系列化、模块化的产品设计。
在不同系列的产品中尽可能采用相同的零部件和标准件，以便于分类。
（3）尽可能地选取可重新使用的零部件或经过工艺处理后具有与同类新零件相同功能和寿命的零部件，如汽车驱动桥、变速箱的壳体等零件都可经过回收再使用。
（4）考虑零件的异化再使用方法，在全社会范围内寻找其再使用的途径，充分利用回收的零部件。
如发动机回收后既可以作为汽车修理时使用，也可以作为教学实物用于教学。
（5）物质使用最小化。
遵循“最少就是最好”的原则，在保证总功能的前提下，设计时应以使用物质最少作为目标。
（6）材料种类最少化。
设计时应尽可能减少使用材料的种类，以便提高分类效率和回收率并降低材料的购买价格。
（7）选择理想材料。
在不影响功能的前提下，尽可能使用可再循环利用材料、生物材料及回收再生材料，促使整个社会形成一个有效使用资源的良性循环。
（8）充分考虑材料的兼容性。
即使这些材料构成的零部件无法拆卸，也可一起被再生利用。
3、回收的经济性分析
回收的经济性是零部件材料能否有效回收的决定性因素。在产品设计中就应该掌握回收的经济性及支持可回收材料的市场情况，以求最经济和最大限度地使用有限的资源，使产品具有良好的环境协调性。
回收的经济性可以根据产品类型、生产方式、所有材料种类等，在设计制造实践中不断摸索，整理各有关的数据、资料并参考现行的成本预算方式，建立可回收性经济评估数学模型。
4．拆卸成本和回收效益
拆卸回收的经济性是由拆卸成本和回收效益决定的，它决定着产品的拆卸深度。拆卸成本由拆卸操作引起，随着拆卸操作的不断进行而增加，同时它使得有用零部件和材料的回收成为可能，并带来回收效益。零部件回收效益是指回收的总价值扣除拆卸成本后所得到的效益，回收效益由 5 部分组成：重用零件的回收效益、重用部件的回收效益、材料回收的效益、焚烧和填埋处置的费用。
5、产品的回收效率
产品的回收效率是指零部件的净回收效益与其本身所具有的回收总效益之比。
Ⅲ、产品的可拆卸性设计
在传统的产品设计中，通常考虑产品零部件的可装配性，而很少考虑产品的可拆卸性，但这显然不利于后续的维修和产品使用后的回收处理。因此，产品的可拆卸性是产品可回收性的一个重要条件，直接影响着产品的可回收再生性。于是面向拆卸的设计应运而生。
1．影响产品可拆卸性的因素
拆卸以获取某一零件或子装配体为目的。影响这一目的实现顺利与否的因素主要有两方面，拆卸所要获得的零部件的状态和拆卸过程的难易。
（1）待拆零部件数目。
它决定了到底有多少零部件需要被拆解下来。数目越大，拆卸所花的时间越长。设计时可以采取将不必要的零件筛选掉、将可以合并的零件进行件进行合并的方法尽量减少这个数目。
（2）拆卸过程的并行与串行。
合并的方法尽量减少这个数目。
（3）待拆零部件在产品中所处的拆卸深度。
拆卸深度与产品结构紧密相关，要拆卸零部件在产品中的位置越深，达到拆卸目的所涉及零件与连接数目越多，拆卸过程就越长。因此设计时应尽量降低产品的结构深度，将回收价值高的零部件的位置设计在容易获得的地方。
（4）拆卸过程的并行与串行。
由于产品结构特征，造成产品拆卸过程可能是并行的也可能是串行的，并行的拆卸过程指在拆卸的某一时刻，可以有不同的拆卸路径供选择，各条拆卸路径之间是“或”的关系。并行拆卸过程比串行拆卸过程效率高。
（5）待拆的连接数目。
连接是零部件之间产生约束的主要原因。获得零部件所需拆卸的连接数越少拆卸效率越高。
（6）连接的拆卸时间。
拆卸不同的连接所需的拆卸时间不同。设计时应尽量使用易拆的连接，以减少拆卸时间。如采用滚花的螺钉，可以直接用手进行拆卸。
（7）连接的种类与拆卸所需工具数。
不同的连接需要采用不同的拆卸方法，连接的种类越多，拆卸时更换工具的频度越高，拆卸成本相应越高。
（8）连接的可达性。
产品设计时应尽量将连接设计于视觉、实体可达的位置，并且给装配与拆卸连接留有足够的空间，减少拆卸的辅助时间。
（9）连接在使用后的可能状态。
产品在使用过程中的环境等影响着拆卸时连接的可能状态。如有些连接在使用后，被腐蚀生锈，拆卸时的难度会加大，拆卸所需时间加大。
2．拆卸设计准则
（1）拆卸工作量最少原则。
在满足使用要求的前提下尽量去掉一些不必要的功能，如零件的相似功能的合并，减少材料的种类并考虑材料之间的相容性，例如，金属和塑料不能一起回收，必须在回收前进行分离；塑料中的聚碳酸酯（PC）与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABC）的相容性好，如果零件不能重用，则不必进一步分离，可一起回收。
（2）结构的可拆卸准则。
在选择零件间的连接方法时应考虑拆卸分离的方便性，并且紧固件的数量应尽量少。零部件连接的方法有很多，如螺纹连接、键连接、型面连接、焊接、粘接、搭扣式连接等，具体连接种类的选择除考虑连接的可靠性外，还要考虑利于拆卸和分离。通常，金属零件的连接可采用螺纹连接和键连接，其他的连接方式的拆卸力很大；塑料零件的连接可采用型面连接或搭扣式连接，拆卸时无需拆卸和损坏其他零件，同时，无杂质残留。若不想分离，可采用焊接、粘接，简化分离过程。
（3）拆卸易于操作的原则。
在拆卸过程中，不仅要使拆卸动作快，而且要采用合理的结构，使拆卸易于进行，如采用快开机构；在要拆卸的零件上留有可供抓取的表面，对于需对零件进行拆卸、切断、切割等位置，必须做到：看得见、够得着、留有足够的操作空间。
3．拆卸评价体系
拆卸评价主要包括对产品的结构性评价、环境性评价及拆卸的经济性评价。通常以经济性指标（拆卸成本、回收利润或拆卸时间）为单位，定量地评价零部件拆卸的难易程度，并根据拆卸后果将设计缺陷信息反馈给设计者，使其在设计初始阶段修改方案，设计出易于拆卸的产品。
除此之外，还有绿色产品的成本分析，绿色产品设计数据库等。
三、绿色设计的方法
Ⅰ、模块化设计
对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能，不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，满足不同的需求。模块化设计既可以很好的解决产品品种规格，产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可为产品的快速更新换代，提高产品的质量，方便维修，有利于产品废弃后的拆卸，回收，为增强产品的竞争力提供必要条件。
Ⅱ、循环设计
循环设计既是回收设计，就是实现广义回收所采用的手段或方法，即在进行产品设计时，充分考虑产品零部件及材料的回收的可能性，回收价值的大小，回收处理方法，回收处理结构工艺性等与回收有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，环境污染最小的一种设计的思想和方法。
除此之外，还有组合设计，可拆卸设计，绿色包装设计等等，其基本的内涵也是大致如上所述。
尽管绿色设计并不十分注意美学表现或狭义的设计语言，但绿色设计强调尽量减少无谓的材料消耗，重视再生材料使用的原则在产品的外观上也有所体现。在绿色设计中，“小就是美”，“少就是多”具有了新的含义。从20世纪80年代开始，一种追求极端简单的设计流派，讲产品的造型化简到极致，这就是所谓的“简约主义”
绿色设计在现代化的今天，不仅仅是一句时髦的口号，而是切切实实关系到每一个人的切身利益的事。这对子孙后代，对整个人类社会的贡献和影响都将是不可估量的。如果说19世纪末的设计
师们是以对传统风格的扬弃和对新世纪的渴望与激情，用充满思辨生命活力的新艺术风格来迎接20世纪，那么20世纪末的设计师们则更多地以冷静、理性的思辩来反省一个世纪以来工业设计的历史进程，展望新世纪的发展方向，而不只是追求形式上的创新。实际上，进入20世纪90年代，风格上的花样翻新似乎已经走到了尽头，后现代已成明日黄花，解构主义依旧是曲高和寡，工业设计需要理论上的突破。于是不少设计师转向从深层次上探索工业设计与人类可持续发展的关系，力图通过设计活动，在人---社会---环境之间建立起一种协调发展的机制，这标志着工业设计发展的一次重大转变。绿色设计的概念应运而生，成了当今工业设计发展的主要趋势之一。
绿色设计源于人们对于现代技术文化所引起的环境及生态破坏的反思，体现了设计师的道德和社会责任心的回归。在很长一段时间内，工业设计在为人类创造了现代生活方式和生活环境的同时，也加速了资源、能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了巨大的破坏。特别是工业设计的过度商业化，使设计成了鼓励人们无节制消费的重要介质，"有计划的商品废止制"就是这种现象的极端表现，因而招致了许多的批评和责难，设计师们不得不重新思考工业设计的职责与作用。绿色设计着眼于人与自然的生态平衡关系，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。对工业设计而言，绿色设计的核心是"3R"，即Reduce、Recycle和Reuse，不仅要尽量减少物质和能源的消耗、减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便地分类回收并再生循环或重新利用。绿色设计不仅是一种技术层面的考量，更重要的是一种观念上的变革，要求设计师放弃那种过分强调产品在外观上标新立异的做法，而将重点放在真正意义上的创新上面，以一种更为负责的方法去创造产品的形态，用更简洁、长久的造型使产品尽可能地延长其使用寿命。
对于绿色设计产生直接影响的是美国设计理论家维克多?巴巴纳克。早在20世纪60年代末，他就出版了一部引起极大争议的著作《为真实世界而设计》。该书专注于设计师面临的人类需求的最紧迫的问题，强调设计师的社会及伦理价值。巴巴纳克认为，设计的最大作用并不是创造商业价值，也不是在包装及风格方面的竞争，而是一种适当的社会变革过程中的元素。他强调，设计应认真考虑有限的地球资源的使用问题，并为保护地球的环境服务。对于他的观点，当时能了解人不多。但是，自从70年代"能源危机"爆发，他的"有限资源论"得到了普遍的认同。
就象现代主义所追求的乌托邦式的社会理想与资本主义社会的经济现实难以协调一样，绿色设计在一定程度上也具有理想主义的色彩，要达到舒适生活与资源消耗的平衡以及短期经济利益与长期环保目标的平衡并非易事。这不仅需要消费者有自觉的环保意识，也需要政府从法律、法规方面予以推进。当然，设计师努力也是必不可少的。
尽管绿色设计并不注重美学表现或狭义的设计语言，但绿色设计强调尽量减少无谓的材料消耗,重视再生材料使用的原则在产品的外观上也有所体现。在绿色设计中"小就是美"、"少就是多"具有了新的含义。从80年代开始，一种追求极端简单的设计流派兴起，将产品的造型化简到极致，这就是所谓的"减约主义"。法国著名设计师菲利普?斯塔克是减约主义的代表人物。菲利普是一位全才，设计领域涉及建筑设计、室内设计、电器产品设计、家具设计等等。他的家具设计异常简洁，基本上将造型减化到了最单纯但又十分典雅的形态，从视觉上和材料的使用上都体现了"少就是多"的原则。斯塔克设计的路易20椅及圆桌。椅子的前腿、座位及靠背由塑料一体化成型，就好像靠在铸铝后腿上的人体,简洁而又幽默。1994年，斯塔克为沙巴法国公司设计的一台电视机采用了一种用可回收的材料----高密度纤维模压成型的机壳，同时也为家用电器创造了一种"绿色"的新视觉。
在不少国家和地区，交通工具不仅是空气和噪声污染的主要来源，并且消耗了大量宝贵的能源和资源。因此交通工具，特别是汽车的绿色设计备受设计师们的关注。新技术、新能源和新工艺的不断出现，为设计出对环境友善汽车工辟了崭新的前景。不少工业设计师在这方面进行了积极的探索，在努力解决环境问题的同时，也创造了新颖、独特的产品形象。绿色设计不仅成了企业塑造完美企业形象的一种公关策略，也迎合了消费者日益增强的环保意识。
减少污染排放是汽车绿色设计最主要的问题。以技术而言，减少尾气污染的方法主要有两个方面，一是提高效率从而减少排污量，二是采用新的清洁能源。另外，还需要从外观造型上加强整体性，减少风阻。美国通用汽车公司的EV1是最早的电动汽车，也是世界上节能效果最好的汽车。它采用全铝合金结构，流线造型，一次充电可行驶112-114km。进入21世纪，人类社会的可持续发展
将是一项极为紧迫的课题，绿色设计必然会在重建人类良性的生态家园的过程中发挥关键性的作用。
四、产生原因
资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题，特别是环境问题，正对人类社会生存与发展造成严重的威胁。随着全球环境问题的日益恶化，人们愈来愈重视对于环境问题的研究。近年来的研究和实践使人们认识到：环境问题决非是孤立存在的，它和资源、人口两大问题有着根本性的内在联系，特别是资源问题，它不仅涉及人类世界有限资源的合理利用，而且它又是环境问题的主要根源。
为了寻求从根本上解决制造业环境污染的有效方法，到了90年代，随着全球性产业结构的调整和人类对客观认识的日益深化，在全球掀起了一股“绿色消费浪潮”。在这股“绿色浪潮”中设计师们更多地以冷静、理性的思辩来反省一个世纪以来工业设计的历史进程。展望新世纪的发展方向，而不只是追求形式上的创新。而实际上，进入90年代，风格上的花样翻新似乎已经走到了尽头，后现代已成明日黄花，解构主义依旧是曲高和寡，工业设计需要理论上的突破。于是不少设计师转向从深层次上探索工业设计与人类可持续发展的关系，力图通过设计活动，在人——社会——环境之间建立起一种协调发展的机制，这标志着工业设计发展的一次重大转变。“绿色设计”的概念应运而生，成了当今工业设计发展的主要趋势之一。
绿色设计，又称又称生态设计、面向环境的设计等，是指借助产品生命周期中与产品相关的各类信息(技术信息、环境协调性信息、经济信息)，利用并行设计等各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色设计着眼于人与自然的生态平衡关系，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce、Recycle和Reuse，不仅要尽量减少物质和能源的消耗、减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便地分类回收并再生循环或重新利用。绿色设计不仅是一种技术层面的考量，更重要的是一种观念上的变革，要求设计师放弃那种过分强调产品在外观上标新立异的做法，而将重点放在真正意义上的创新上面，以一种更为负责的方法去创造产品的形态，用更简洁、长久的造型使产品尽可能地延长其使用寿命。
五、设计范围
要使设计真正成为绿色设计，并不是一件容易的事，除了需要注意产品的各项功能外，还需要设计师具有多方面的产品设计知识。
绿色设计的第一步是材料选择，绿色材料是指在满足一般功能要求的前提下，具有良好的环境兼容性的材料。绿色材料在制备、使用以及用后处置等生命周期的各阶段，具有最大的资源利用率和最小的环境影响。“一般情况下，我们会优先选用可再生材料及回收材料，并且尽量选用低能耗、少污染的材料，环境兼容性好也是绿色材料需要注意的地方，有毒、有害和有辐射性的材料必须避免，所用材料应易于再利用、回收、再制造或易于降解。”为了便于产品的有效回收，还应该尽量减少产品中的材料种类，还必须考虑材料之间的相容性。材料之间的相容性好，意味着这些材料可一起回收，能大大减少拆卸分类的工作量。
除了材料的选择外，设计中还要应用到人机工程学的原理，让使用者感到舒适、方便、心情愉快，无压抑感；同时也要避免电磁辐射、噪声、有毒气体、有刺激性的气体和液体对人的危害。同时，还要考虑到产品的环境性能设计，将环境性能作为设计目标是绿色设计区别于传统设计的主要特点之一。由于不同产品有不同的环境性能，设计时应根据产品特点、使用环境与要求等分别予以满足。加长产品的使用寿命也可以起到环保的作用，设计师在对产品功能和经济性进行分析的基础上，采用各种先进的设计理论和工具，使设计出的产品能满足当前和将来相当长一段时间内的市场需求。最大限度地减少产品过时，也就减少了报废处理和过时产品的数量，当然也就节约了能源和资源，减轻了环境的压力。
绿色设计中很重要的一点是节能降耗的设计，减少能源需求，可以通过减少实际应用能源消耗和减少待机能源消耗来实现。设计师需要合理的设计产品结构、功能、工艺或利用新技术、新理论，使产品在使用过程中消耗能量最少、能量损失最少。因此，在产品的设计阶段，对其使用造成的能
源消耗问题应给予足够的重视。
“除了在使用中需要考虑到绿色设计，我们还要关注产品在使用之外的问题。”业内人士指出，可拆卸性设计也是需要考虑的问题，产品在设计时应该充分考虑到产品报废后较多的零部件拆卸方便，便于回收与再利用，从而达到节省成本、减少污染、保护环境的目的，这将作为产品性能和结构设计的一项重要评价指标。“现在许多产品已经注意到了这些问题，譬如现在不少电子产品都开始采用简单结构和外型，减少零部件种类，采用易于拆卸或破坏的连接方法，减少卸部位的紧固件数量，尽量避免零件表面的二次加工，减少产品中所用材料的种类并在模具上模压出材料的代号标识等，这些都是绿色设计取得的成绩。”
在设计初期，还要考虑到该产品报废后回收和再利用的问题，广泛采用标准化、模块化的零部件有利于报废时的回收利用。使产品报废后，容易拆卸和分解，并可以加以回收或再生将是21世纪绿色工业产品的一项重要指标。业内人士指出，资源回收和再利用是回收设计的主要目标，其途径一般有两种，即原材料的再循环和零部件的再利用。鉴于材料再循环的困难和高昂的成本，目前较为合理的资源回收方式是零部件的再利用。
包装作为产品的最后一个环节，也与绿色设计密不可分。绿色包装技术是从环境保护的角度优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。目前这方面的研究很广泛，大致可以分为包装材料、包装结构和包装废弃物回收处理3个方面。当今世界主要工业国都要求包装应做到“4R1D”（Reduce减量化、Reuse回收重用、Recycle循环再生、Recover能量再生和Degrad-able可降解）原则。
“无论是材料、工艺、结构还是包装设计，都是与绿色密不可分的。绿色设计可以是选择环保材料，也可以是在设计过程中尽量不浪费材料并使材料能保证被回收。其实绿色设计并不像很多人想像的那么复杂，很多时候我们可以从小处做起，有时候小的设计也可能带来大的改变。”东道设计公司产品设计中心总监廖捷指出，“譬如我们在设计过程中可以减少多余的设计，少用一个盒子，少用一条不易回收的尼龙绳或是金属边，使设计作品的色彩不过于繁复，这都能减少设计带来的环境问题。甚至我们在产品包装上不使用过多的装饰和说明，节约消费者阅读的时间，这也是一种环保，而节约了消费者的购买时间，从某种意义上来说，对企业本身也是一种环保。这些都是绿色设计的范围。”
六、设计意义
欧盟曾在其《官方公报》上公布了《报废电子电气设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》，前一个指令特别强调了生产商的收集责任，这必将增加制造商的回收处理费用；而后一个指令则说明自2006年7月1日起，投入于市场的新电子和电气设备不包含铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚省联苯等6种有害物质。而我国在这方面的相关法律法规也相继出台。
“绿色设计的话题其实非常重要，”清华美院工业设计系主任蔡军说，在中国现阶段是非常缺少绿色设计意识，这是一个新的问题。社会可持续发展的要求预示着“绿色设计”将成为21世纪工业设计的热点之一。为了减少环境问题，设计师要对产品进行环保性能的改进，要对环境问题和其影响有很好的了解;这就得要比以往对科学和技术有更多的了解，同时需要创造性、新思维和富于想象力。而目前工业设计的商业价值日益受到众多厂家的认同和重视，设计师在不少公司的研发部门被委以重任，这一切使得设计师有机会展示他们对环保问题处理的能力。“实际上我觉得中国产业结构的发展已经走到了这样的阶段——必须在环保方面做重新的调整，这实际上是产业结构的升级和环境意识强化的问题。这也是和我们提倡的可持续设计相通的。在社会层面，在大学层面，真正的可持续设计做得比较少。尤其对中国来讲，企业关注的是生产低成本、大批量的产品，要达到这样的市场情况，在环保上必须要付出。”
“绿色设计”给工业设计带来了更多的挑战，也带来了更多的机会。一场“绿色革命”已经来到，在环保成为世界发展趋势的情况下，绿色设计正起着前所未有的重要作用。
绿色设计应运而生当属“绿色节能”。2007年，绿色节能引起了全社会的共同关注——生存的环境日益恶化，可利用的资源日趋枯竭，经济的进一步发展爱到了严重制约，这些问题甚至直接影响到人类文明的繁衍，令人们再也无法忽视。制造业企业不断消耗自然资源，不断开发新产品，淘
汰旧产品，产生大量废弃物，污染环境。为此人们不得不改变传统的生产模式，实行可持续发展模式，即合理地利用资源，最大限度地减少对环境的破坏和污染，使人类和环境协调地发展。相关的法规也开始逐步被制订出来，2006年7月1日，欧盟《电气、电子设备中限制使用某些有害物质》(RoHS)指令正式生效，这将对全球的电子制造厂商进行约束。
另一方面，在产品同质化越来越明显的当下，设计被奉为产品竞争中求得差异化的法宝，财富创造的主要源泉已经不仅仅来源于工业化生产，越来越多的生产厂商以创造流行为己任，诱导人们购买更新、更in（流行）的商品。这种趋势之下，每款产品的寿命越来越短，更新换代频率大大加快，许多完好的商品迅速被更时尚的产品所取代，而回收环节的缺失使得大量过时产品被废弃，导致了危及地球环境的许多问题。
节能降耗也是人们关注的热点之一，现在，越来越多的人都在关注产品的使用过程中所消耗的资源及其给环境带来的负担。美国能源部估计，美国每年要为关机的电视机和录像机支付约10亿美元的电费。待机功耗已经引起了社会的广泛重视。
愈加严厉的环保标准以及公众对环保的关注为供应商带来了新的压力：如何保证自己的产品具有独树一帜的时尚气质，又能延长产品的生命周期，在相对长的时间内不至于被流行趋势淘汰，降低自己的回收压力？解决这个问题，只有通过工业设计，也惟有通过工业设计。这些都对工业设计提出了更高要求。
此时，作为产品生命周期第一环节的IT设计更加任重道远，除了为厂商带来更大利益以外，将绿色环保纳入设计理念之中，无论是对于产业，还是对于厂商自身，都显得尤为重要。
于是，绿色设计的理念应运而生。
七、结语
在产品开发过程中，如果不重视环境意识，不考虑产品本身是否对环境造成污染和危害，而一味地关心它们的造型是否具有十足的创意，成本能否十足的低廉等等，从长远的角度看，只会给企业带来损失，更会给人类赖以生存的自然社会带来不可逆转的损失和灾难。绿色产品开发，应该从产品的绿色设计开始。绿色设计的设计理念和方法以节约资源和保护环境为宗旨，它强调保护自然生态，充分利用资源，以人为本，善待环境。绿色设计不应仅仅是一个倡议或提议，它应成为现实文明和未来发展的方向。面对当前全球的环境污染、生态破坏、资源浪费、温室效应和资源殆尽，每个地球人都应感到生存的危机。
社会可持续发展的要求预示着“绿色设计”将成为21世纪工业设计的热点之一。“绿色设计”在现代化的今天，不仅仅是一句时髦的口号，而是切切实实关系到每一个人的切身利益的事。这对子孙后代，对整个人类社会的贡献和影响都将是不可估量的。
总之，绿色设计与制造是人类可持续发展战略的重要组成部分，也是每个企业家重点考虑的企业行为。绿色产品的兴起和发展不可逆转的发展趋势，是人类认识并从本质上解决环境、资源和可持续发展闯题的臣大进步，它将对人类未来的生存和发展产生深远影响。
一：课程设计原始资料 1．齿轮的零件图样 2．生产类型：成批生产 3．生产纲领和生产条件 二：课程设计任务书 1．对零件进行工艺分析，拟定工艺方案。 2．拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具）；完成某一表面工序设计（如孔、外圆表面 或平面），确定其切削用量及工序尺寸。 3．编制机械加工工艺规程卡片（工艺过程卡片和工序卡片）l套。 4．设计夹具一套到二套，绘制夹具装配图2张。 5．撰写设计说明书1份。 三：参考文献 1．熊良山机械制造技术基础华中科技大学出版社 2．刘长青机械制造技术课程设计指导华中科技大学出版社
目录 说明 (4) 第一章零件的分析 (6) 1.1零件的工作状态及工作条件 (6) 1.2零件的技术条件分析 (6) 1.3零件的其他技术要求 (7) 1.4零件的材料及其加工性 (8) 1.5零件尺寸标注分析 (9) 1.6检验说明 (9) 1.7零件工艺分析 (10) 第二章齿轮毛坯的设计 (11) 2.1毛坯种类的确定 (11) 2.2毛坯的工艺要求 (11) 第三章工艺规程设计 (13) 3.1工艺路线的制定 (13) 3.2机床、夹具、量具的选择 (16) 第四章齿轮加工机床夹具设计 (17) 4.1专用机床夹具设计目的 (17) 4.2机床夹具的作用与组成 (17) 4.3机床夹具设计的基本要求 (18) 4.4机床夹具设计的一般步骤 (18) 4.5专用齿轮加工夹具的设计 (20) 心得体会 (21)
说明 齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一。汽车同步器变速器齿轮起着改变输出转速、传递扭矩的作用，所以在齿轮加工过程中要求较为严格。变速器齿轮应具有经济精度等级高、耐磨等特点，以提高齿轮的使用寿命和传动效率。齿轮在工作时，要求传动平稳且噪声低，啮合时冲击应小。 齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。根据其使用条件，齿轮传动应满足以下几个方面的要求。 （一）传递运动准确性 要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误 差不超过一定范围。 （二）传递运动平稳性 要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。 （三）载荷分布均匀性 要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。 （四）传动侧隙的合理性 要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。 齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于
一、名词解释： 5.CIMS定义： CIMS是在CIM哲理指导下建立的人机系统，是一种新型制造模式。 7. 快速原型制造技术（RPM）: 快速原型制造技术是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。 11. 熔融沉积造型（FDM）: FDM工艺是利用热塑性材料（一般为蜡、ABS塑料、尼龙等）的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成型。 12. 并行工程：并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求。 14．智能制造（IM）：智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。 15．绿色制造（GM）：绿色制造是指在保证产品功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，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产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协 调优化。 16．虚拟制造：虚拟制造就 是利用仿真与虚拟现实技术，在 高性能计算机及高速网络的支持 下，采用群组协同工作，通过模 型来模拟和预测产品功能、性能 及可加工性等各方面可能存在的 问题，实现产品制造的本质过程， 包括产品的设计、工艺规划、加 工制造、性能分析、质量检测等， 并进行过程管理和控制。 17．精良生产：精良生产就 是有效地运用现代先进制造技术 和管理技术成就，以整体优化的 观点，以社会需求为依据，以发 挥人的因素为根本，有效配置和 合理使用企业资源，把产品形成 全过程的诸要素进行优化组合， 以必要的劳动，确保在必要的时 间内，按照必要的数量，生产必 要的零部件，达到杜绝超量生产， 消除无效劳动和浪费，降低成本、 提高产品质量，用最少的投入， 实现最大的产出，最大限度地为 企业谋求利益的一种新型生产方 式。 二．简答题 1．现代制造及其技术的形成和 发展特点是； 答：（1）在市场需求不断变化的 驱动下，制造的生产规模沿着以 下方向发展：小批量-少品种大批 量-多品种变批量（2）在科技高 速发展的推动下，制造业的资源 配置呈现出从劳动密集型-设备 密集型-信息密集型-知识密集型 变化（3）生产方式上，其发展过 程是：手工-机械化-单机自动化- 刚性流水自动线-柔性自动线-智 能自动化（4）在制造技术和工艺 方法上，现代制造在发展中，其 特征表现为：重视必不可少的辅 助工序；重视工艺装配，使制造 技术成为集工艺方法、工艺装备 和工艺材料为一体的成套技术； 重视物流、检验、包装及储藏， 使制造技术成为覆盖加工全过程 的综合技术，（5）引入工业工程 和并行工程概念，强调系统化及 其技术和管理的集成，将技术和 管理有机地结合在一起。 2.先进制造技术的特点； 答：先进性、广泛性、集成性、 实用性、系统性、动态性 3．先进制造技术发展趋势； 答:先进制造技术发展的总趋势 是向精密化、柔性化、虚拟化、 网络化、智能化、敏捷化、清洁 化、集成化及管理创新的方向发 展 4.FMS的类型 答：（1）配备互补机床的FMS （2）配备可互相替换机床的 FMS这种类型的FMS （3）混 合式的FMS 5．简述FMS对加工系统的要求; 答：FMS中的加工设备应该是可 靠的、自动化的、高效率的和高 柔性的。在选择时，需考虑到该 FMS加工零件的尺寸范围、经济 效益、零件的工艺性、加工精度 和材料等。 6．FMS物料运储系统的形式 答：直线运输形式、环形运输形 式、带支路的直线运输形式、带 支路的环形运输形式、网络型运 输形式 7．实施FMS的过程中应注意的 问题； 答（1）实施FMS的基本原则l） 应与企业的经营计划和发展方向 挂钩，做到目标明确、资金落实。 2）具体地、仔细地分析企业的技 术力量和需求，做到技术落实。3） 分析引进设备后对生产管理方面 的影响，做到组织落实。4）制定 与设备引进相关的人才培训计
先进制造技术及其发展 Xxxx （xx大学 xx学院江苏xx xxxxx） 摘要：对先进制造技术的起源、内涵进行了介绍。概述了先进制造技术(AMT)的体系结构和分类。提出先进制造技术向集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向的发展趋势。[1] 关键词: 先进制造技术；AMT；关键技术；发展；体系结构 Advanced Manufacturing Technology and It's Development Trend Abstract: Introduces the origin, connotation of advanced manufacturing technology. Briefly introduced the structure system, the classification,and the characteristic of Advanced.The paper predicts the tendency of AMT, which is developing toward the characteristics of integrated, flexible, latticing, informational, virtual, intelligent, green and global manufacturing. Key words: Advanced manufacturing technology; AMT; key technology; development; system structure 0 引言 先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集机械，电子，信息，材料，能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代的要求而形成的一个高新技术群，经过发展，已形成了完整的体系结构。先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。尤其是一些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。自20世纪80年代末，国际上提出先进制造技术(AMT)的概念以来，以CAD／CAM技术、快速原型制造技术、柔性制造系统技术、计算机集成制造系统技术、虚拟制造、绿色制造、敏捷制造等为代表的一系列AMT在诸多国家和地区得到迅速的发展和广泛的应用，逐步实现了柔性化、自动化、敏捷化与虚拟化。进入21世纪后，以计算机技术、网络技术和通信技术等为代表的信息技术、生物技术及新材料技术，被应用于制造业的各个领域，使制造技术发生质的飞跃，制造生产模式发生了重大的改变。[2]
实例诠释绿色制造 对于上海通用汽车而言，“绿色体系”是一个大系统，贯穿完整的业务链， 包括绿色研发、绿色产品、绿色采购与供应链、绿色物流、绿色制造、绿色 IT、绿色经销与服务等。 发展绿色制造能力 上海通用汽车目前拥有浦东金桥、烟台东岳、沈阳北盛3 大生产基地，一个汽车技术中心，拥有76万台整车、87 万台发动机和38 万台变速箱的设计产能，其建立和发展的业务链体系覆盖程度、生产基地数量、产品种类、动力总成的制造规模等都位于国内合资企业之首。2008年“绿动未来”战略启动后，上海通用金桥、东岳、北盛3大基地在理念［综述图片论坛］认同和贯彻实施上齐头并进，通过采用先进节能减排技术和产品、设备改造、优化操作等手段，节能减排效果显著。上海通用汽车是汽车行业中首家“国家环境友好企业”，其东岳基地也是山东省“清洁生产先进企 业”，北盛汽车是辽宁省“环境友好企业”，清洁生产得到了社会的认可。 2009 年，平均单车能耗达到0.42吨标煤/辆，较2007年下降10%，在通用汽车全球体系中处于低能耗的先进水平； 2009年，平均单车水耗为4.72吨，较2007 年下降21%； 金桥南厂、东岳二期、北盛新厂油漆车间均采用水溶性油漆工艺，2009 年VOC（volatile organic compounds 挥发性有机化合物）排放量在早已达到国际先进环保标准的基础上进一步降低； 2008-2009年，3 大基地连同泛亚汽车技术中心共落实节能减排项目78 项，共节电1600 多万度，节省支出近5350 万元。 实例一：水溶性油漆 水溶性油漆以纯水为载体，相对于传统的溶剂性油漆而言，在降低生产工艺污染、促进环保安全两大方面有着不可比拟的优势，可最大限度地减少对自然环境污染和人体健康的损害。 2008 年，上海通用汽车的3 大基地油漆车间全部建成了代表国际环保先进水平的
广东工业大学华立学院 课程设计（论文） 课程名称机械制造技术课程设计 题目名称拨叉加工工艺规程及钻￠8mm孔夹具设计 学生学部（系） 专业班级 学号 学生姓名××× 指导教师 20 年月日
广东工业大学华立学院 课程设计（论文）任务书 题目名称拨叉机械加工工艺规程及钻￠8mm锁销孔工序夹具设计学生学部（系） 专业班级 姓名 学号 一、课程设计（论文）的内容 本次设计是汽车拨叉零件的机械加工工艺规程及钻￠8mm锁销孔工序夹具设计。具体内容如下： 1 确定生产类型，对零件进行工艺分析； 2 确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图（零件毛坯图）； 3 拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具和辅具）； 4 确定工序尺寸及公差，各工序切削用量，画出工序简图 5 填写工艺文件，包括工艺过程卡、工序卡（可只填写部分主要工序的工序卡片）； 6 设计某一工序的夹具，绘制夹具装配图和主要零件图3～5张； 7 撰写设计说明书。 二、课程设计（论文）的要求与数据 要求学生全面地综合运用本课程所学的知识与内容及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计，机床夹具设计以及正确选用加工机床，与刀具、量具的正确运用。
《机械制造技术》课程设计题目制订如下： 设计——零件的机械加工工艺规程及——工序专用夹具 生产类型：中批或大批生产 三、课程设计（论文）应完成的工作 1 零件图：1张 2 毛坯图：1张； 3 机械加工工艺过程卡片：1套； 4 机械加工工序片：3～4张； 5 机床夹具装配图：1张； 6 夹具主要零件图（包括夹具体）：3～5张； 7 课程设计说明书：1份。 四、课程设计（论文）进程安排 序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期 1 明确任务，分析零件图1-501 10月28日～10月29日 2 零件的工艺，制订工艺路线，绘制毛坯图和工艺过程卡 片 图书馆 11月1日～11 月8日 3 余量、切削用量、工序尺寸等计算，填写工序卡片图书馆11月9日～11月12日 4 抒写夹具方案、绘制夹具装配草图图书馆11月10日～11月14日 5 绘制夹具总图及零件图图书馆11月16日～11月25日 6 编写课程设计说明书图书馆12月2日～12月11日
先进制造技术答案完整 版 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
先进制造技术复习题 一、填空题 1．先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。 2．制造系统是由制造过程及其所涉及硬件、软件和人员组成的一个有机整体。 3．系统的可靠性预测要根据系统的组成形式分别按串联系统，并联系统 和混联系统可靠度进行计算。 4．根据产品的信息来源，反求工程可分为实物反求，软件反求和影像反求。 5．先进制造工艺技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括清洁 和灵活生产。 6．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。 7．超精密机床的关键部件包括：主轴，导轨，床身，其中机床的床身多采用天然花岗石制造。 8. 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响 和资源效率的现代制造模式。 9.及时制生产追求的目标为零缺点，零库存，零整备时间，零前置时间。最终目标是排除一切可能浪费。 10．扫描隧道显微镜的两种工作模式为恒（直）电流工作模式，恒高度工作模式。
11.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构，这种主轴通常被称 为空气轴承主轴。 12.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形，叠层实体制造， 选择性激光烧结，熔融沉积制造。 13.精益生产的体系结构中三大支柱是GIT及时生产制，GT成组技术和 T QC全面质量管理14.敏捷制造的基本思想就是在“竞争—合同—协同”机制下，实现对市场需求作出快速反应的一种生产制造新模式。 15.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。 16.并行工程的特征为并行特性，整体特性，协同特性，约束特性。 17.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长，氧化，光刻，选择扩散，真空镀膜。 18.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础，以计算机为基础。 19.常用的看板有生产看板，运送看板两种。 20.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。 21.精密与超精密加工有色金属时，常用的刀具材料为金刚石。 的机床配置形式通常有柔性制造单元，柔性制造系统和柔性制造生产线。23.超精密机床导轨的主要形式有：立式，滚珠丝杠式和 R-θ式
我国先进制造技术的发展现状 摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。 关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。 1 当前制造科学要解决的问题 当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面： （1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间 (配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学
一、目录 摘要 1、设计目的及要求 2、零件的工艺分析 3、选择毛坯，设计毛坯 4、制定加工工艺路线 5、工序设计 6、确定切削用量及基本时间 7、机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 8、夹具的设计 9、小结 摘要 本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。 这次设计的是车床夹具，分别绘制了零件图、毛坯图、夹具体图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片一张。在熟悉被加工零件的基础上，接下来根据零件的材料性质和零件图上各端面和内部结构的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定粗基准，后确定精基准，最后拟定工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。通过查阅各种书籍完成本次 课程设计任务。 关键词：工艺路线，工序设计，车床夹具 一、设计目的及要求 掌握编制零件机械加工工艺规程的方法，能正确解决中等复杂程度零件在加工中的工艺问题。 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，根据被加工零件要求，设计出能保证加工技术要求、经济、高效的工艺装备。 学会使用与机械加工工艺和工装设计有关的手册及图纸资料 二、零件的工艺分析 原始资料如下： 零件材料： 40Cr 技术要求：（1）清理毛刺； （2）调质处理。 生产批量：大批量生产，2班制 零件图样分析：
尺寸：如图所示 粗糙度：下凹面旁边两个支撑脚粗糙度要求为 3.2，左端面粗糙度要求为3.2，内孔粗糙度要求为 3.2，底部凹面中间的粗糙度保持原供应面，其余表面要求为6.3. 精度要求：由该零件的功用和技术要求，确定其精度为一般级数。 三、选择毛坯，设计毛坯 1、确定毛坯的种类 机械产品及零件常用毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件以及粉末冶金件和工程塑料等。根据要求的零件材料，零件对材料组织性能的要求，零件结构及外形尺寸，零件生产纲领，选择合适的毛坯，材料为40Cr，考虑到车床在削螺纹或者其他车削工作中经常要正反向翻转，该零件经常承受冲击负荷以及向下的压力，所以应选择铸件，又考虑到该零件需大量生产，因此，我们选择金属模机器造型，从提高生产率和保证加工精度上讲也是应该的。 2、确定毛坯的形状 从减少机械加工余量和节约金属材料出发，毛坯选择接近零件的形状，各加工表面总余量和毛坯种类。 3、铸件机械加工余量、毛坯尺寸和公差的相关因素 4、要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定以下各项因素。 (1)公差等级。由该零件的功用和技术要求，确定公差为普通级。 (2)质量mf。 (3)零件表面粗糙度。除底面、左端面和孔的粗糙度为Ra3.2以外，其余各加工表面的粗糙度都为Ra6.3. 毛坯尺寸 主要尺寸面零件尺寸单面余 量 198的左端面高198 4 216 28的上端面长28 2 32
《先进制造技术》试题 考试说明： 1.首先下载试题及《标准答卷模版》，完成答题后，答卷从网上提交。 2.答卷电子稿命名原则：学号.doc。如：11031020512002.doc。 3.网上提交起止时间：2016年5月16日8：00—6月16日18：00。 试题： 一、简述先进制造技术的特点有哪些？（15分） 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？（15分） 三、什么是智能制造系统？为什么说智能制造是影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。（15分） 四、试阐述立体光刻技术的具体实现方法。（20分） 五、钢铁行业环保问题已经越来越成为被注重和研究的热点，查阅相关文献，撰写一篇主题为“绿色制造 在钢铁工业中如何应用”的短文，要求字数不少于500字。（35分）
《先进制造技术》答卷 一、简述先进制造技术的特点有哪些？ 1.先进制造技术涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。 2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。 3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。 4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。 总之，成形技术和加工技术日趋精密化，制造工艺、设备和工厂的柔性与可重性将成为制造业的显著特点，虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用，智能化、数字化是先进制造的发展方向，提高对市场快速反应能力的制造技术将超速发展和应用，信息技术在先进制造领域发挥越来越重要的作用。 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？ 车削中心是在数控车床的基础上，配置刀库和机械手，使之可选择使用的刀具数量大大增加。车削中心比较全能,可以车,铣,钻等多种功能,刀库容量大,轴也多,速度也比数控车床快得多,车削中心分立式,卧式还有立卧式加工中心,加工大批量而且复杂零件时一般采用加工中心。车削中心也是一种多工序加工机床，它是数控车床在扩大工艺范围方面的发展。不少回转体零件上常常还需要进行钻孔、铣削等工序，例如钻油孔、钻横向孔、铣键槽、铣偏方及铣油槽等。在这种情况下，所有工序最好能在一次装夹下完成。这对降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都具有重要意义，特别是对重型机床，更能显示其优点，因为其加工的重型零件吊装不易。 车削中心主要以车削为主，还可以进行铣、钻、扩、铰、攻螺纹等加工。其加工对象主要有：复杂零件的锥面、复杂曲线为母线的回转体。在车削中心上还能进行钻径向孔、铣键槽、铣凸轮槽和螺旋槽、锥螺纹和变螺距螺纹等加工。回转体表面及端面、沟槽、螺纹、成形面和切断等。具体如下：车端面、车锥体、钻中心孔、车特型面、车外园、用成型刀车特性面、 钻孔、车螺纹、镗孔、滚花、绞孔、切断。车削中心一般还具有以下两种先进功能。 1)动力刀具功能即刀架上某些刀位或所有的刀位可以使用回转刀具(如铣刀、钻头)通过刀架内的动力使这些刀具回转。
《机械制造技术课程设计》课程标准 课程名称：《机械制造技术课程设计》课程编码：0508062 学分：1 总学时：28 学时 适用专业：三年制高职数控技术专业 一、前言 1.课程性质 《机械制造技术课程设计》是机械制造类专业学生的大型设计训练，是后续毕业设计的重要基础。本课程在二年级开设，其前导课程是《机械产品测绘》、《机械设计基础课程设计》《金工实习》，后续课程有《数控编程》、《毕业设计》等。 2．基本理念 通过为期一周的对真实夹具结构的设计，使学生将所学理论和生产实践结合起来，牢固地掌握机床夹具设计基本知识,了解机床夹具的工作过程，提高机床夹具设计能力。同时训练学生查阅资料、运用设计手册、标准和规范的能力，以及工程绘图、设计计算、计算机操作等方面的能力。 3．设计思路 本课程设计是安排在《机械制造技术》课程学习之后开展的，是对该课程知识的巩固和深化。以一道工序的夹具设计作为一个项目进行，以企业产品设计流程为学习主线，通过学生在校内高仿真的生产环境之下的真实演练及模拟，来培养学生岗位能力及职业素养。教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，以学生对每一个项目的设计思路、方案确定、运用相关技术资料的能力、职业素质表现为评价重点，评价职业能力。 二、课程目标 1．总体目标 《机械制造技术课程设计》是机械制造类专业学生真实性设计训练。其主要目的是：综合运用理论知识，解决工件定位方案和夹紧机构设计和主要零部件的设计。学习和掌握通用定位方案、夹紧装置、对刀元件、分度元件、加具体的一般设计方法；培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力及创新意识和创造能力；训练从事机械夹具设计的基本技能，包括查阅资料、运用设计手册、标准和规范的能力以及工程绘图、设计计算、计算机操作等方面的能力。为后续的专业课打下良好的基础。 2．具体目标 知识目标 ①掌握夹具定位方案的设计和定位元件的选用，能进行定位精度分析；
先进制造技术及其发展 摘要：介绍了先进制造技术的发展特点及趋势，分析了制造业特别是装备制造业在工业与国民经济中所占的重要地位, 指出发展先进制造技术是我国目前紧迫的重大任务重点论述。指出现代制造业市场的特征、制造企业的特征和机械制造业的特征。并且扎根在“机械”与“制造”的基础上, 服务于制造业的发展。关键字：先进制造技术；制造；发展；趋势 0 引言 当今，世界范围内制造业的竞争变得越来越严酷。人们对于产品的个性化要求越来越强烈!产品的生命周期越来越短!基于时间、个性化、质量和价格的竞争成了企业占领市场、击败对手的重要策略。企业在尽可能短的时间内! 高效率低成本地为顾客提供个性化高质量产品的能力! 已成为当今企业竞争能力的一个基本标志。 应该说, 制造业是“永远不落的太阳” , 是现代文明的支柱之一它既占有基础地位, 又处于前沿关键, 既古老, 又年轻它是工业的主体, 是国民经济持续发展的基础它是生产工具、生活资料、科技手段、国防装备等及其进步的依托, 是现代化的动力源之一。 1 先进制造技术概述 先进制造技术是面向21世纪的技术系统!它的目的是提高制造业的综合效益（包括经济效益、社会效益和环境生态效益），以赢得激烈的国际市场竞争。它已不是传统意义上的机械制造技术，它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生命科学、管理学最新成就于一身的新兴技术。 先进制造技术最重要的特点在于，它是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。与传统制造技术相比，先进制造技术更具有系统性、集成性、广泛性、高精度性。先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，在其制造过程中还综合应用了设计技术、自动化技术、系统管理技术等。先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式，并能实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。 2 先进制造技术的体系结构 （1）先进制造技术是一个动态技术。它要不断吸收各种高新技术成果! 将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及其全部过程!并且实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。 （2）不摒弃传统技术，而是不断用科技新成果新手段去研究它、改造它、充实它。 （3）它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售前售后服务等产品寿命周期的所有内容!并将它们结合成一个有机的整体。 （4）特别强调计算机技术!信息技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理等方面的应用。 （5）特别强调人的主体作用!强调人、技术、管理三者的有机结合。 （6）强调各专业学科之间的相互渗透和融合!淡化并最终消除它们之间的界限。
先进制造技术课程论文
先进制造技术 ——绿色制造 green manufacturing 摘要 当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品，如绿色汽车、绿色冰箱等，并用法律、法规规范企业行为，随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业，将会在市场竞争中被淘汰，使发展绿色制造技术势在必行。下面通过举例简单说明绿色制造。 At present, the world set off a wave of " green wave ", the environment problem has become the focus of attention of all countries in the world, and included in the schedule, manufacturing industry will change the traditional manufacturing mode, the implementation of green manufacturing technology, related to the development of green materials, green energy and green design database, knowledge base and so on the basis of technology, production to protect environment improving resource efficiency, green products, such as green, green refrigerators, and laws and regulations, standardize enterprise behavior, along with the people environmental protection consciousness enhancement, the implementation of green manufacturing technology and production of green products to the enterprise, will be eliminated in the market competition, the development of green manufacturing technology be imperative. 关键词：绿色制造Green manufacturing 绿色产品Green product 制造技术Manufacturing technology 世界The world 一、引言 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。绿色制造模式是一个闭环系统，即原料－工业生产－产品使用－报废－二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境 保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环 境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、 质量等。 二、绿色制造技术简介 定义：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，又称环境意识制造（Environmentally
《先进加工制造技术》论文 学院：核技术与自动化工程 专业：机械工程及自动化 姓名：姚云杰 学号：2
目录 1．当前制造科学要解决的问题2．现代制造工程的前沿科学 2.1 制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学2.2 微机械及其制造技术研究 2.3 材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础2.4 机械仿生制造 3．现代制造业的先进生产模式4．先进制造技术的发展趋势 5．我国存在的差距与可实施策略
现代制造技术前沿发展与未来趋势 摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景，最后提出我国制造技术要跨入世界先进行列可行的实施策略。 随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，对先进制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，实现我国机械制造业跨入世界先进行列之梦想。 关键词：制造科学；先进制造技术；机械制造；发展趋势 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。 1 当前制造科学要解决的问题 当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面： （1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理[1]。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。 （3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处
课程设计说明书 设计题目: 制定轴套零件的机械加工工艺规程及设计夹具 设计者 学号 指导教师 物理与机电工程学院 年月日
《机械制造技术基础》课程设计指导书 （机械设计制造及自动化专业） 物机学院机电系 2012年6月
目录 1.零件分析 (4) 1.1零件的作用 (4) 1.2零件的工艺分析 (4) 1.3确定零件的生产类型 (4) 2.确定毛坯类型绘制毛坯简图 (5) 2.1选择毛坯 (5) 2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (5) 2.3绘制轴套锻造的毛胚图 (6) 3.工艺规程设计 (6) 3.1定位基准的选择 (6) 3.2拟定工艺路线 (7) 3.3加工设备及工艺装备的选用 (10) 3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定 (11) 3.5切削用量的计算 (12) 3.6时间定额的计算 (15) 4.专用钻床夹具设计 (17) 4.1夹具设计任务 (17) 4.2拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 (18) 4.3绘制夹具装配总图 (19) 4.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求 (19) 4.5夹具专用零件图设计绘制 (21) 5.实训小结 (23) 6.参考文献 (23) 7.导师评语 (24)
零件参考图 如图所示轴套零件，试制定该零件的机械加工工艺规程及设计加工锁销孔12H9的钻床夹具。
§1 零件分析 §1.1零件的作用 轴套是一种常用零件，设备在运动部件中，因为长期的磨擦而造成零件的磨损，当轴和孔的间隙磨损到一定程度的时候必须要更换零件，因此设计者在设计的时候选用硬度较低、耐磨性较好的材料为轴套或衬套，这样可以减少轴和座的磨损，当轴套或衬套磨损到一定程度进行更换，这样可以节约因更换轴或座的成本。轴套用在不同的场合会有不同的用途,可以轴向定位,可以减磨减振。 §1.2零件的工艺分析 由零件图1可知，其材料为45钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力的工作条件。 该轴套结构简单，属于典型的轴类零件。为实现轴向定位，其轴套孔与轴没有配合要求，因此加工精度不高。轴套孔40Φ在工作中需要承受冲击载荷，为增强去耐磨性该表面要求高频淬火处理，硬度为48~58HRC ；为保证轴套两端面在钻孔时受力均匀，要求A 基准与B 基准的平行度要求为 0.05mm 。为了保证轴套在轴上有准确的定位，采用锁销定位。锁销孔的尺寸为912H Φ,且锁销孔 的中心线与A 基准的垂直度为0.05mm 。 该零件的主要工作表面为轴套的两端面、轴套孔021 .0040+Φm m （H7）和锁销孔912H Φmm ，在 设计工艺规程时应重点予以保证。 §1.3 确定生产类型 年产量为5000件/年，备品率α和废品率β分别为3%和0.5%，故零件年产量 N=5000 ×1×（1+3%）×（1+0.5%） =5175.75件/年 轴套质量为1.6kg ，查《机械制造技术基础课程设计》表2.2的“机械加工零件生产分类”知，轴套属轻型零件。查表2.3知，该轴套的生产类型为大批生产。
AM(Agile Manufacturing)敏捷制造 CE(Concurrent Engineering)并行工程 CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems)计算机集成制造系统 ERP(Enterprise Resource Planning)企业资源计划 FMS(Flexible Manufacture System)柔性制造系统 GM(Green Manufacturing)绿色制造 HMS(Holoson Manufacturing System)全能制造系统 IRP(Intelligent Resource Planning)智能资源计划 IMS(Intelligent Manufacturing System)智能制造系统 LP(Lean Production)精益生产 LOM(Laminated Object Manufacturing)分层实体制造 RPM(Rapid Prototype /Part Manufacturing)快速原型/零件制造 VM(Virtual Manufacturing)虚拟制造 1先进制造技术：是制造业不断吸收机械、电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和精致能力的制造技术的总称。特点：先进性、广泛性、实用性、系统性、继承性、动态性、技术与管理的更紧密结合、先进制造技术强调的是优质、高效、低耗、清洁、灵活生产；是面向21世纪的技术系统，其目的是提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。发展趋势：向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化方向发展。 2先进制造工艺技术：是机械制造工艺不断变化和发展后形成的制造工艺技术，包括了优化后的常规工艺，及不断出现和发展的新型加工方法。其主要技术体系由先进成型加工技术、现代表面工程技术及先进制造加工技术等构成。地位：1先进制造工艺技术室先进制造技术的核心和基础，任何高级的自动控制系统都无法取代先进制造工艺技术的作用。2一个国家的制造工艺技术水平的高低在很大程度上决定其制造业的技术水平，特别是对于我国这样一个必须拥有独立完整的现代工业体系的大国来说尤其具有重要现实意义。趋势：优质、高效、低耗、灵敏、洁净是机械制造业永恒的追求目标，也是先进制造工艺技术的发展目标。21世纪，加工制造技术的特点和发展趋势是：先进精密超精密加工技术、特种加工技术、超高速切削及超高速磨削技术、微型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等。 3绿色制造：是综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式，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命周期，废弃资源和有害排放物最小，即对环境的负面影响最小，对健康无害，资源利用效率最高。如何实现：有三条途径，一是改变观念，树立良好的环境保护意识，并体现在具体行动上，可以通过加强立法，宣传教育来实现；二是针对具体产品的环境问题，采取技术措施，即采用绿色设计，绿色制造工艺，产品绿色程度的评价机制等，解决所出现的问题；三是加强管理，利用市场机制和法律手段，促进绿色技术，绿色产品的发展和延伸。 4绿色产品：绿色产品是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计生产的可以拆卸并分解的产品。其零部件经过翻新处理后可以重新使用。绿色产品从生产到使用乃至回收的整个过程都符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，以及利用资源再生或回收循环再用的产品。关键技术：面向环境的设计技术；面向能源的设计技术；面向材料的设计技术；人机工程设计技术。 5绿色产品设计：以环境资源保护为核心概念的设计过程，它要求在产品的整个寿命周期内把产品的基本属性和环境属性紧密结合，在进行设计决策时，除满足产品的物理目标外，还