先進制造技術概論(已修改)

　

【正文】 第一篇：先進制造技術概論摘要：再制造工藝與技術是保證再制造產品質量、節約再制造費用、提高再制造效益的核心內容及重要途徑，也是實現節能減排的有效措施。本文敘述了再制造工藝與技術的定義，分類指出了再制造技術的主要內容及分類，對再制造技術的國內外的現狀進行了詳盡的闡述，并對再制造技術未來發展進行了展望。關鍵詞：可持續發展、再制造技術、再循環0緒論隨著科學技術和全球經濟的高速發展,各國都非常重視環境保護問題，這是關系到造福子孫后代的大事。我國現階段提出的西部大開發戰略中，十分注重走可持續發展道路。作為機電產品制造業是最大的資源消耗源和最大的環境污染源之一，每年約產生幾十億噸廢物，人類環境面臨日益增長的機電產品廢棄物的壓力及資源日益缺乏的問題,如汽車、計算機等大量地被淘汰及報廢,再制造被提到議事日程。再制造是解決資源、環境污染和材料再利用的最佳方法和途徑，是符合可持續發展戰略的一項綠色系統工程，再制造將成為21世紀的重要學科。1再制造技術 再制造是利用原有的零部件，采用各種再制造成形技術,使零部件恢復和提高尺寸、形狀、表面質量和性能要求，形成新產品再使用,即新產品上包括了曾經使用過并經再制造的舊零部件。這樣做可使產品或設備對環境污染最小，資源的利用率最高，投入費用最少，而性能重新達到最佳的使用要求，這本身就能達到優質、高效、安全、可靠、節能及節材的目的，因此再制造應屬于先進制造技術范疇。再制造不同產品和設備的維修及廢料回收：維修主要是針對在使用過程中因磨損或腐蝕等原因而不能正常使用的個別零件的修復；回收是將報廢品的材料重新熔化和溶解，重新利用它的材料。再制造是在整個產品報廢后，對報廢的產品通過先進技術手段進行再制造形成新的產品，它涉及產品和設備的全壽命周期，即生產產品最初應考慮對產品的論證、設計、制造、使用、再制造直至報廢處理等問題。機電產品全壽命周期過程,如圖1所示。原材料原材料設計、制造設計、制造零部件裝配裝配產品使用使用維修再使用再制造形成新產品廢料回收再循環報廢環保處理報廢環保處理圖1 機電產品全壽命周期過程 根據對廢舊產品再制造過程的分析以及再制造實踐,按照生產工藝過程,再制造技術大體上可以分為圖2所示的幾種類型。再制造拆解技術再制造拆解技術再制造清洗技術再制造清洗技術零件檢測技術零件檢測技術再再制制造造技技術術再制造加工技術再制造加工技術再制造裝配技術再制造裝配技術磨合與實驗技術磨合與實驗技術再制造包裝技術再制造包裝技術信息化再制造技術信息化再制造技術圖2 再制造技術的分類1)拆解技術再制造拆解技術是對廢舊產品進行拆解的技術與方法的統稱,是研究如何實現產品的最佳拆解路徑及無損拆解方法,進而高質量獲取廢舊產品零部件的技術。拆解技術為廢舊產品再制造及可再使用的拆解零件質量提供了必要的基礎和保證。2)清洗技術清洗技術是采用機械、物理、化學和電化學等方法清除產品或零部件表面各種污物(灰塵、油污、水垢、積炭、舊漆層和腐蝕層等)的技術及方法。廢舊產品及其零部件表面的清洗對零部件表面形狀及性能鑒定的準確性、再制造產品質量和再制造產品使用壽命均具有重要影響。3)零件檢測技術零件檢測鑒定是為了準確地掌握零件的技術狀況,根據技術標準分出可直接利用件、可再制造修復件和報廢件。零件的檢測鑒定包括對零件幾何尺寸和物理力學性能的鑒定以及對零件缺陷的無損檢測。其中,無損檢測技術是零件再制造檢測中重要的發展方向之一。4)零件再制造加工技術產品在使用過程中,一些零件因磨損、變形、破損、斷裂、腐蝕和其他損傷而改變了零件原有的幾何形狀和尺寸,從而破壞了零件間的配合特性和工作能力,使部件、總成甚至整機的正常工作受到影響。零件再制造加工的目標是恢復有再制造價值的損傷失效零件的尺寸、幾何形狀和力學性能。零件再制造加工是一門綜合研究零件的損壞失效形式、再制造加工方法及再制造后性能的技術,是提高再制造產品質量、縮短再制造周期、降低再制造成本、延長產品使用壽命的重要措施,尤其對貴重、大型零件及加工周期長、精度要求高的零件及需要特殊材料或特種加工的零件,意義更為突出,效果更為顯著。5)再制造裝配技術再制造裝配技術是在再制造裝配過程中,為保證再制造裝配質量和裝配精度而采取的技術措施。包括調整保證零部件傳動精度,如間隙、行程、接觸面積等工作關系。校正和保證零部件的位置精度,如同軸度、垂直度、平行度、平面度、中心距等。對上述調整與校正所采取的措施是否得當,對于廢舊產品再制造質量和再制造后產品的使用壽命具有直接作用。6)磨合與試驗技術重要機械產品經過再制造后,投入正常使用之前必須進行磨合與試驗。其目的是:發現再制造加工及裝配中的缺陷,及時加以排除。改善配合零件的表面質量,使其能承受額定的載荷。減少初始階段的磨損量,保證正常的配合關系,延長產品的使用壽命。在磨合和試驗中調整各機構,使零部件之間相互協調工作。磨合與試驗是提高再制造質量、避免早期故障、延長產品使用壽命的有效途徑。例如再制造發動機完成后均要進行磨合試驗。7)再制造涂裝技術再制造涂裝技術是指對綜合質量檢測合格的再制造產品進行涂漆和包裝的工藝技術。主要包括:一是將涂料涂敷于再制造產品裸露零部件表面形成具有防腐、裝飾或其他特殊功能的涂層。二是為在流通過程中保護產品、方便儲運、促進銷售而按一定技術方法采用容器、材料及其他輔助物等對再制造產品進行的綠色包裝。三是印刷再制造產品使用說明書及質保單等材料,完善再制造產品的售后服務質量。8)信息化再制造技術信息化再制造技術是指運用信息技術來提升實施廢舊產品再制造生產的技術和手段。廢舊機電產品再制造信息化技術的應用,是實現廢舊產品再制造效益最大化、再制造技術先進化、再制造管理正規化、再制造思想前沿化和產品全壽命過程再制造保障信息資源共享化的基礎。它對提高再制造保障系統的運行效率發揮著重要作用。柔性再制造技術、虛擬再制造技術、快速再制造成形技術等都屬于信息化再制造技術的范疇,也將在先進再制造生產控制及管理過程中發揮重要作用。此外,廢舊產品再制造過程中應用到的工藝和具體技術很多,每種技術各有優點,也各有應用的局限性,需視產品失效的具體情況合理選用。2國內外發展現狀 在國外，再制造技術經過 30多年的發展，形成了巨大的產業，已經成為循環經濟的重要組成部分。美國于20世紀90年代初建立了國家再制造與資源恢復國家中心（NC3R）以及再制造研究所、再制造工業協會。其目標是為工業界提供綠色、有效或經濟的再制造產品。美國《2010年及其以后的國防制造工業執行提要》中已明確將新的再制造技術列入其優先發展的國防制造業的新重點。歐洲也通過了支持再制造的相關的法律法規，并且正在德國建設歐洲再制造技術中心。目前，國外再制造研究內容主要集中在一下五個方面：（1）全壽命周期內，產品部件老化或物理、機械性能變化分析，通過這些信息成功恢復或再制造報廢產品；（2）通過有限元分析、失效分析、幾何尺寸恢復、結構和材料分析判斷和評估產品老化機制，獲得科學正確的再制造方法；（3）研究并開發經濟性好、環境可靠地再制造先進技術，表面清洗技術和廢物最小化技術；（4）研究用于定量測量評估部件、配件健康程度的工具和裝備，通過使用先進的診斷技術和工具測量再制造產品的性能或老化特性，用于預測產品的剩余壽命；（5）再制造可持續設計研究。工業發達國家通過這些基礎研究工作的積累，為再制造產業的可持續發展奠定了堅實的基礎。國外再制造產品涉及汽車及其配件、工業設備、航空航天及國防裝備、電子產品等十幾個領域，其中，汽車和工程機械領域再制造所占比例最大。以美國為例，1996年，美國專業化再制造公司達73000家，年銷售額530億美元，雇員約48萬人；2005年，美國再制造產業產值已超過800億美元，雇員超過100萬人，其中汽車和工程機械領域再制造產值約500億美元，占再制造產值的2/3以上。國際工程機械巨頭——美國卡特彼勒公司于1973年開始再制造業務，在經歷了30多年摸索發展期后，近10年不斷發展壯大，成為全球最大、技術實力最強的再制造巨頭，再制造業務成為卡特彼勒的核心競爭優勢之一?？ㄌ乇死彰磕暄h利用超過1億磅的報廢鐵，主要用于再制造發動機、變速箱和液壓零部件。近年來，日本加強了對工程機械的再制造，至2008年，再制造的工程機械中，58%由日本國內用戶使用，34%出口到國外，其余的8%拆解后作為配件出售。至2004年，德國大眾汽車已再制造汽車發動機748萬臺，變速器240萬臺，公司銷售的再制造發動機及配件和新機的比例達到9:1。歐美國家的再制造產業，在再制造設計方面，主要結合具體產品，針對再制造過程中的重要設計要素如拆卸性能、零件的材料種類、設計結構與緊固方式等進行研究；在再制造加工方面，對于機械產品，主要通過換件修理法和尺寸修理法來恢復零部件的尺寸。如英國ListerPetter再制造公司，他們每年為英、美軍方再制造3000多臺廢舊發動機，再制造時，對于磨損超差的缸套、凸輪軸等關鍵零件都予以更換新件，并不修復。對于電子產品，再制造的內涵就是對仍具有使用價值的零部件予以直接再利用。就國外從事制造的企業類型來看，主要有三種。一是原始設備制造商進行再制造，并且一般只進行自己產品的回收再制造。例如世界著名的汽車制造企業——大眾、寶馬、通用等公司都有自己的再制造。通用再制造公司每年銷售大約250萬件再制造零部件。二是專職從事再制造業務的公司，這類公司具備各種產品的再制造能力如卡特彼勒在全球擁有專業的再制造公司14家，為不同產品提供再制造服務，年處理再制造產品220萬件。三是從提供服務和維修開始，然后逐漸過渡到開展再制造業務。這類企業主要是電子產品再制造公司。如日本施樂公司在全國建立了50個廢棄舊復印機回收點，對回收后的零件進行再制造后再次投入使用，到2000年該公司已將廢舊復印機的零件循環利用率提高到50%以上，擁有舊零部件的復印機達總產量的25%。歐美等國的再制造是在原型產品制造工業基礎上發展起來的，目前主要以尺寸修理法和換件修理法為主。隨著科技迅速發展，這種再制造模式存在以下三方面的問題：一是舊件再制造率低，節能節材的效果差；二是難以提升再制造產品的性能；三是加工量大，環保效果不佳。中國特色的再制造工程可以簡單概括為：再制造是廢舊產品高技術修復、改造的產業化。中國特色的再制造工程是在維修工程、表面工程基礎上發展起來的，主要基于壽命評估技術、復合表面工程技術、納米表面技術和自動化表面技術，這些先進的表面技術是國外再制造時所不曾采用的。其重要特征是再制造產品的質量和性能不低于新品，成本只有新品的 50%，節能 60%，節材 70%，對環境的不良影響與制造新品相比顯著降低。先進表面工程技術在再制造中的應用，可將舊件再制造率大幅度提高，使零件質量性能不低于原型新品水平。鑒于再制造在節能減排和發展循環經濟方面的巨大潛力，近年來，國家領導和政府給于了高度重視和大力支持，在不同工業領域備受關注，我國的再制造產業及相關再制造技術獲得了快速發展。2005 年，國務院頒發的 222 號文件均明確指出國家“支持廢舊機電產品再制造”，并“組織相關綠色再制造技術及其創新能力的研發”。同年11 月，國家發改委等 6 部委聯合頒布了“關于組織開展循環經濟試點（第一批）工作的通知”，其中再制造被列為四個重點領域之一，我國發動機再制造企業“濟南復強動力有限公司”被列為再制造重點領域中的試點單位。2006 年，前國務院曾培炎副總理就發展我國汽車零件再制造產業做出批示：“同意以汽車零部件為再制造產業試點，探索經驗，研發技術。同時要考慮定時修訂有關法律法規”。2008 年，國家發改委組織了“全國汽車零部件再制造產業試點實施方案評審會”，對全國各省市40 余家申報單位中篩選出來的 14 家汽車零部件再制造試點企業進行了評審支持，包括一汽、東風、上汽、重汽、奇瑞等整車制造企業和濰柴、玉柴等發動機制造企業紛紛開始實施再制造項目。2009 年11 月，工業與信息化部啟動了包括工程機械、礦采機械、機床、船舶、再制造產業集聚區等在內的 8大領域 35 家企業的再制造試點工作。2009 年 1 月，《中華人民共和國循環經濟促進法》正式生效，第第 第 56 條中六次闡述再制造，為推進再制造產業發展提供了法律依據。2009 年 4 月，國家發改委組織“全國循環經濟座談會暨循環經濟專家行啟動儀式”，作者向李克強副總理匯報我國再制造產業發展現狀與對策建議，受到李克強副總理高度重視，他指出“今后要大力推進再制造新興產業，建議把汽車零部件再制造進一步擴大到機床、工程機械等領域，同時注重再制造與改造相結合；并建議實施汽車下鄉工程與再制造生產相結合，促進形成新的產業鏈”。2009 年 12 月8 日，中共中央政治局常委、國務院總理溫家寶在中國工程院上報的《我國再制造產業發展現狀與對策建議的報告》上做出重要批示：“再制造產業非常重要。它不僅關系循環經濟的發展，而且關系擴大內需（如家電、汽車以舊換新）和環境保護。再制造產業鏈條長，涉及政策、法規、標準、技術和組織，是一項比較復雜的系統工程。工程院的建議請發改委會同工信部、商務部、財政部等有關部門認真研究并提出意見”。溫家寶總理的批示，高屋建瓴地強調了再制造產業的重要性，從推動循環經濟建設、擴大內需、保護環境三個方面闡述了發展再制造產業的重大意義，深刻地提出再制造是一項復雜的系統工程，需要各方面協同并對產業鏈的各環節認真研究，才能更好地促進我國再制造產業的發展。2009 年 12 月，工信部委托裝備再制造技術國防科技重點實驗室承擔咨詢項目《中國特色的再制造產業技術支撐體系和發展模式研究》，旨在推動中國特色的再制造產業模式的發展與規范化。2010 年 2 月 20 日，國家發改委和國家工商管理總局確定啟用汽車零部件再制造產品標志，目的在于更好地加強對再制造產品的監管力度，進一步推進汽車零部件再制造產業的健康發展。2010 年 3月 13 日，第十一屆全國人大三次會議新聞中心專門安排了主題為“再制造與汽車產業的可持續發展”的集體采訪活動。2010 年 5 月，國家發改委、科技部、工信部、公安部、財政部、商務部等 11個部委聯合下發《關于推進再制造產業發展的意見》，指導全國加快再制造的產業發展，并將再制造產業作為國家新的經濟增長點予以培育。20