1、废旧机床绿色再制造技术废旧机床绿色再制造技术及产业化及产业化 曹华军曹华军 副所长副所长 、博士生导师、博士生导师重庆大学制造工程研究所重庆大学制造工程研究所机床再制造产业技术创新联盟机床再制造产业技术创新联盟2010年6月11日目目 录录1 机床绿色再制造的内涵2 机床绿色再制造技术的主要内容3 重庆市机床绿色再制造工作情况4 机床绿色再制造的产业化前景分析5 结束语目目 录录1 机床绿色再制造内涵2 机床绿色再制造技术的主要内容3重庆市机床绿色再制造工作情况4 机床绿色再制造的产业化前景分析5 结束语 机床是装备制造业的工作母机，被称为支柱中的“支柱”，是支撑我国制造业的重要基础装备。我国
2、是世界制造大国，也是机床大国:机床保有量世界第一，已连续七年机床消费世界第一。269.57352.76393473.18630.28686.49747.17808.87007.2311.9631.0639.6451.9764.17010020030040050060070080090019851986-19901991-19951996-20002001-2005200620072008我国我国 机床保有量分析机床保有量分析机床保有量数控机床当前我国机床的现状当前我国机床的现状 （1）机床拥有量世界第一，超过机床拥有量世界第一，超过700万台；万台；（2）15%左右的机床仍停留在左右的机床仍停
3、留在50-60年代，年代，面临报废和淘汰，而且报废数量还将随着时间面临报废和淘汰，而且报废数量还将随着时间不断动态增加；不断动态增加；（3）60%的机床役龄超过的机床役龄超过10年，年，大量机床大量机床在不断进入大修状态。在不断进入大修状态。（4）大量老旧机床装备技术落后，功能落大量老旧机床装备技术落后，功能落后，导致我国制造业制造质量低、生产效率低后，导致我国制造业制造质量低、生产效率低，生产过程能耗大、噪声大、粉尘、油雾等污，生产过程能耗大、噪声大、粉尘、油雾等污染大等一系列问题。染大等一系列问题。机床绿色再制造是机床绿色再制造是“一个充分运用绿色制一个充分运用绿色制造技术和其它先进制造技
4、术、信息技术、数控造技术和其它先进制造技术、信息技术、数控及自动化技术等高新技术对废旧机床进行可再及自动化技术等高新技术对废旧机床进行可再制造性评估、拆卸以及创新性再设计、再制造、制造性评估、拆卸以及创新性再设计、再制造、再装配的过程再装配的过程”。其目标是充分利用现有废旧机床资源，再其目标是充分利用现有废旧机床资源，再制造出比原机床功能更强、性能指标更优并且制造出比原机床功能更强、性能指标更优并且节能节材、绿色环保的新机床，实现资源循环节能节材、绿色环保的新机床，实现资源循环利用和已有机床的跨越式提升。利用和已有机床的跨越式提升。机床再制造的内涵特征：机床再制造的内涵特征：(1)是一种新的机
5、床制造模式，其是一种新的机床制造模式，其“原料原料”是废旧是废旧机床或零部件；机床或零部件；(2)机床再制造过程强调对机床的机床再制造过程强调对机床的完全拆卸和零部完全拆卸和零部件可再制造评估件可再制造评估，是一个包括回收、拆卸、清洗、，是一个包括回收、拆卸、清洗、再设计、再制造、再装配等工艺的更加复杂的过程；再设计、再制造、再装配等工艺的更加复杂的过程；（3 3）强调面向新的客户需求、基于现代技术的）强调面向新的客户需求、基于现代技术的创创新性再设计；新性再设计；(3)再制造机床应具有再制造机床应具有功能更强、性能指标更优功能更强、性能指标更优并且节能节材、绿色环保等现代新机床特征；并且节能
6、节材、绿色环保等现代新机床特征；(4)是一个资源循环再利用过程，也是促进装备是一个资源循环再利用过程，也是促进装备制造过程节能、减排的绿色化的过程制造过程节能、减排的绿色化的过程。（1 1）由于铸件时效特点，床身、床座、立柱等重要铸由于铸件时效特点，床身、床座、立柱等重要铸件具有旧件性能优于新件的特点；件具有旧件性能优于新件的特点；（2 2）机床再制造属产品再制造，满足新需求的，机床）机床再制造属产品再制造，满足新需求的，机床再制造与综合提升不存在知识产权问题；再制造与综合提升不存在知识产权问题；（3 3）不存在法律约束问题；）不存在法律约束问题；（4 4）资源循环效率高，）资源循环效率高，8
7、0%80%的机床重量资源能得到有的机床重量资源能得到有效回收；效回收；（5 5）不但是资源循环，更是制造能力的提升。）不但是资源循环，更是制造能力的提升。废旧机床再制造特点废旧机床再制造特点机床再制造技术流程目目 录录1 机床绿色再制造的内涵2 2 机床绿色再制造技术的主要内容机床绿色再制造技术的主要内容3重庆市机床绿色再制造工作情况4 机床绿色再制造的产业化前景分析5 结束语2.1 2.1 机床绿色再制造关键技术机床绿色再制造关键技术 对废旧机床综合测试与评估技术、机床再制造方案设计技术、基于残缺信息的破损关键零部件的再设计技术等进行了研究，开发出包括“废旧机床综合测试与评估”、“机床再制造
8、方案设计”和“机床再制造方案综合评价优选”三个主要功能模块的机床再制造综合评价与再设计支持系统，并获软件著作权（登记号：2008SR07876）。废旧机床测试与评估流程图 通过对通过对150 多台废旧车床的再制多台废旧车床的再制造结果统计，可直接利用的零件重量造结果统计，可直接利用的零件重量占机床总重量的占机床总重量的15，价值占价，价值占价值总额的值总额的12；经再制造后可使用的；经再制造后可使用的零件重量占机床总重量的零件重量占机床总重量的80，价值，价值占总额的占总额的85。将先进的表面工程技术和绿色修复将先进的表面工程技术和绿色修复工艺应用到机床零部件再制造中，形成工艺应用到机床零部件
9、再制造中，形成了一套可用于导轨、主轴、蜗轮蜗杆副了一套可用于导轨、主轴、蜗轮蜗杆副等机床关键零部件的绿色再制造工艺。等机床关键零部件的绿色再制造工艺。主轴再制造新制主轴工艺流程：新制主轴工艺流程：下料锻造拉荒正火粗车粗车各级外圆热处理T235校直车（钻导向孔）钻30通孔精车精车精车车车车锥孔磨（配磨）铣槽粗铣花键钻孔热C48、G48校直半精磨外圆磨（配磨内锥）磨（粗磨外锥）热处理（油煮定性）车（配堵头、研中心孔）磨（精磨花键）磨（精磨外圆）磨（半精磨轴承位）磨（半精磨内锥）磨（精磨各级外圆）磨（精磨外锥）磨（精磨内锥）车螺纹磨（精磨端面）上油入库。主轴再制造工艺流程：主轴再制造工艺流程：清洗除
10、油冷态重熔焊补（修复凸凹槽或磨损面）刷镀（轴承位、内锥部位）磨（精磨轴承位）磨（上磨床，精磨轴承位、外锥、端面、内锥）。再制造后的车床主轴再制造后的车床主轴指标指标生产工生产工序步数序步数加工时加工时间间（小时）（小时）钢材材钢材材料消耗料消耗(kg)(kg)能源消耗能源消耗（度数）（度数）碳排放量碳排放量（kgCO2kgCO2）成本成本(元元)新制造新制造3636222232.732.7270027002210.570 2210.570 657.6657.6再制造再制造5 518.218.20 0212116.485 16.485 327.6327.6备注：仅计算材料及能耗碳排放，钢材碳系数
11、取备注：仅计算材料及能耗碳排放，钢材碳系数取2785kgCO2/2785kgCO2/吨；能源碳吨；能源碳系数：系数：0.785kgCO2/0.785kgCO2/度度 床身再制造新车床床身的制造工艺流程如下：新车床床身的制造工艺流程如下：坯件退火铣刨退火刨铣刨钳热G50振动失效刨铣刨钳钳钳油漆磨导轨检查上油入库。车床床身再制造工艺过程如下：车床床身再制造工艺过程如下：清洗除油冷态重熔焊补（修复导轨拉伤面锈蚀面）刷镀磨导轨上油入库。拆卸后的旧床身再制造后床身指标指标工序工序（步数）（步数）加工时加工时间间（小时）（小时）加工周加工周期期（天）（天）铸铁材铸铁材料消耗料消耗（kg）电能消电能消耗耗（
12、度数）（度数）碳排放量碳排放量（KgCO2）成本成本（元）（元）新制造新制造2048303619561627.329 3850再制造再制造618.2306047.100 580备注：仅计算材料及能耗碳排放，铸铁碳系数取备注：仅计算材料及能耗碳排放，铸铁碳系数取2429kgCO2/吨；能源吨；能源碳系数：碳系数：0.785kgCO2/kWh。表1 C616床身再制造与新制造对比应用案例应用案例 在高速重切条件下，加工会产生大在高速重切条件下，加工会产生大量的油雾，对车间造成严重的环境污染量的油雾，对车间造成严重的环境污染，采用油雾分离器可以对所排出的油雾，采用油雾分离器可以对所排出的油雾进行净化
13、，大大减小油雾对车间环境的进行净化，大大减小油雾对车间环境的污染，同时，分离出来的油流回机床可污染，同时，分离出来的油流回机床可继续使用。继续使用。油雾分离器应用案例应用案例 大量的油污被粘附在铁屑中带走，由于铁屑大量的油污被粘附在铁屑中带走，由于铁屑体积小，数量多，总的表面积很大，而且通常铁体积小，数量多，总的表面积很大，而且通常铁屑形状不规则，容易吸附大量的油污，因此铁屑屑形状不规则，容易吸附大量的油污，因此铁屑带走的油污量很大。但在一般情况下，这个问题带走的油污量很大。但在一般情况下，这个问题并没有得到重视，大量油污都被混在铁屑中带走并没有得到重视，大量油污都被混在铁屑中带走，最终造成环
14、境污染，因此需要对铁屑和油，最终造成环境污染，因此需要对铁屑和油污污进进行分离。行分离。机床再制造前后节能效果对比机床再制造前后节能效果对比（1 1）实现甩图纸功能；）实现甩图纸功能；（2 2）加工过程动画示教；）加工过程动画示教；（3 3）加工过程仿真；）加工过程仿真；（4 4）为）为ERPERP提供动态数据和信息交互支持；提供动态数据和信息交互支持；（5 5）支持装备联网运行和调度优化；）支持装备联网运行和调度优化；（6 6）加工过程远程监视管理；）加工过程远程监视管理；（7 7）加工过程状态监控；）加工过程状态监控；（8 8）远程设备维护和故障诊断。）远程设备维护和故障诊断。功能作用功能
15、作用废旧机床回收废旧机床测试与评价技术废旧机床再制造方案及再设计(1)废旧机床绿色修复处理与再制造技术(2)机床环境友好性改进技术(3)废旧机床信息化提升技术(4)机床的节能性提升技术(5)废旧机床数控化改造与功能提升技术(6)其他关键技术再制造新机床（性能更优、功能更强）机床再制造与提升成套技术目目 录录1 问题的提出2 机床绿色再制造的内涵3 机床绿色再制造技术的主要内容4 4 重庆市机床绿色再制造工作情重庆市机床绿色再制造工作情况况5 机床绿色再制造的产业化前景分析6 结束语 （1）在）在“十五十五”期间，重庆市经委曾实期间，重庆市经委曾实施千台机床数控化改造工程，重庆机床（集施千台机床
16、数控化改造工程，重庆机床（集团）是工程项目主要参与单位之一；团）是工程项目主要参与单位之一；重庆大重庆大学制造工程研究所所长、重庆大学原校长刘学制造工程研究所所长、重庆大学原校长刘飞教授是数控化改造工程专家组组长。飞教授是数控化改造工程专家组组长。2006年年12月在月在“十五十五”期间的工作基期间的工作基础上，重庆机床（集团）与重庆大学联合申础上，重庆机床（集团）与重庆大学联合申报承担了报承担了“十一五十一五”国家支撑计划重点课题国家支撑计划重点课题“机床再制造关键技术及应用机床再制造关键技术及应用”。（2）在重庆市政府、市经委以及）在重庆市政府、市经委以及重庆机电控股集团、重庆机电股份公重
17、庆机电控股集团、重庆机电股份公司等部门领导的大力支持下，挂牌成司等部门领导的大力支持下，挂牌成立了：立了：重庆市工业装备再造产学研合作基地；重庆市工业装备再造工程技术中心；重庆市工业装备再造产业化示范基地重庆市经委及其他单位领导参加挂牌仪式重庆市经委及其他单位领导参加挂牌仪式机床再制造应用示范展厅再制造现场再制造现场再制造新车床再制造新车床废旧滚齿机废旧滚齿机再制造新滚齿机再制造新滚齿机车床原标准与再制造后的精度对比 精度值精度值检查项目检查项目原车床标准原车床标准再制造车床实测精度再制造车床实测精度圆度圆度(mm)0.010.003圆柱度圆柱度(mm)0.016/1600.014平面度平面度
18、(mm)0.01/1600.010螺距误差螺距误差(mm)0.3000.023 精度值检查项目原滚齿机标准再制造滚齿机实测精度K个齿距积累误差0.0180.009积累误差0.0230.017螺旋线倾斜偏差0.0130.010滚齿机原标准与再制造后的精度对比滚齿机原标准与再制造后的精度对比 工艺范围工艺范围功能功能原机床原机床再制造再制造机床机床说明说明复杂零件单件、复杂零件单件、小批加工小批加工成本高成本高成本低成本低在再造后车床上改变加工零件时，在再造后车床上改变加工零件时，只需要重新编制程序就能实现对只需要重新编制程序就能实现对新零件的加工。新零件的加工。精密复杂零件精密复杂零件不能不能能
19、能由于机械精度低及无数控功能，由于机械精度低及无数控功能，旧车床无法加工精密复杂零件。旧车床无法加工精密复杂零件。加工工艺范围情况（3 3）推广应用和经济社会效益情况）推广应用和经济社会效益情况 目前，已在重庆机床（集团）有限责任公司、重庆目前，已在重庆机床（集团）有限责任公司、重庆第二机床厂有限责任公司等单位建成了推广应用基地。第二机床厂有限责任公司等单位建成了推广应用基地。已为重庆秋田齿轮有限责任公司、一汽伊顿变速箱已为重庆秋田齿轮有限责任公司、一汽伊顿变速箱有限责任公司等有限责任公司等3838家客户企业完成了家客户企业完成了800800多台废旧机床多台废旧机床的再制造，明显提升了客户企业
20、装备能力和制造能力，的再制造，明显提升了客户企业装备能力和制造能力，为客户企业节省新购同类机床设备费用为客户企业节省新购同类机床设备费用1.51.5亿元。亿元。并新增服务型产值并新增服务型产值69546954万元、利税万元、利税18151815万元；可见，万元；可见，本成果可形成一种新兴的制造服务型产业。本成果可形成一种新兴的制造服务型产业。秋田齿轮公司正在采用再制造后的车床进行生产秋田齿轮公司正在采用再制造后的车床进行生产 2007年重庆机床集团以成本价年重庆机床集团以成本价25万元将重庆蓝黛万元将重庆蓝黛实业有限公司实业有限公司6台台YBA3120机械式普通滚齿机升级再机械式普通滚齿机升级
21、再造为两轴数控滚齿机造为两轴数控滚齿机Y3120CNC2，同比新购机床，同比新购机床162万元节约万元节约5倍。倍。本项目符合国家发展循环经济及实施本项目符合国家发展循环经济及实施“节能减排节能减排”战略的需要，具有重要社会效益。战略的需要，具有重要社会效益。资源循环利用率达资源循环利用率达8080左右，从而显著减少了钢左右，从而显著减少了钢材等资源生产过程中所消耗的能量和造成的环境污材等资源生产过程中所消耗的能量和造成的环境污染。染。再制造后的机床绿色性能显著提升。再制造机床再制造后的机床绿色性能显著提升。再制造机床噪声可降低噪声可降低10%10%以上，油雾、粉尘等环境污染排放可以上，油雾、
22、粉尘等环境污染排放可减少减少9090以上，显著改善了车间工作环境。同时，以上，显著改善了车间工作环境。同时，再制造机床能耗平均降低再制造机床能耗平均降低20%20%左右，空载能耗平均降左右，空载能耗平均降低低30%30%以上。以上。授权发明授权发明专利专利3 3项项 计算机软件著作权计算机软件著作权4 4项；项；SCI SCI及及EIEI核心检索论文核心检索论文2626篇；篇；在科学出版社出版专著在科学出版社出版专著1 1本本；承担机床再制造技术标准承担机床再制造技术标准1 1项。项。（4）技术成果及工作新进展序号序号专利类型专利类型专利名称专利名称专利号专利号1国家发明专利国家发明专利基于机
23、床功率信息自动采集机械加工任务进度状态的方法基于机床功率信息自动采集机械加工任务进度状态的方法ZL200710078406ZL2007100784062国家发明专利国家发明专利一种数控机床相邻工步间空载运行时停机节能实施方法一种数控机床相邻工步间空载运行时停机节能实施方法ZL200810070302ZL2008100703023国家发明专利国家发明专利网络化制作系统中的多功能交互式信息终端网络化制作系统中的多功能交互式信息终端ZL02113585ZL02113585序号序号软件名称软件名称登记号登记号1废旧机床再制造综合评价与再设计支持系统废旧机床再制造综合评价与再设计支持系统2008SR07
24、8762面向绿色制造的工艺规划应用支持系统面向绿色制造的工艺规划应用支持系统2003SR93863面向绿色制造的机械加工任务优化调度支持系统面向绿色制造的机械加工任务优化调度支持系统2008SR011724面向磨床再制造的砂轮修整器数控系统面向磨床再制造的砂轮修整器数控系统2009SR045318 2009年年12月月11日，日，机床再制造产业机床再制造产业技术创新战略联盟技术创新战略联盟成立大会在北京如期召成立大会在北京如期召开，该联盟开，该联盟30余家发起单位、余家发起单位、50多位代多位代表出席了会议。会议选举产生了第一届联表出席了会议。会议选举产生了第一届联盟理事会，讨论通过盟理事会，
25、讨论通过机床再制造产业技机床再制造产业技术创新战略联盟协议书术创新战略联盟协议书，选举，选举中国机电中国机电装备维修与改造技术协会装备维修与改造技术协会理事长魏连成为理事长魏连成为联盟理事长、联盟理事长、重庆大学制造工程研究所重庆大学制造工程研究所曹曹华军等为副理事长。华军等为副理事长。机床再制造产业技术创新联盟成立目目 录录1 机床绿色再制造的内涵2 机床绿色再制造技术的主要内容3重庆市机床绿色再制造工作情况4 机床绿色再制造的产业化前景分析前景分析5结束语产业化模式产业化模式废旧机床再制造与提升工程实施的产业化模式目目 录录1 机床绿色再制造的内涵2 机床绿色再制造技术的主要内容3重庆市机
26、床绿色再制造工作情况4 机床绿色再制造的产业化前景分析5 结束语 废旧机床绿色再制造工程废旧机床绿色再制造工程（1）废旧机床资源循环利用，降低我国机床制造业）废旧机床资源循环利用，降低我国机床制造业的材料和能源消耗；的材料和能源消耗；（2）提升老旧机床能效，减少制造业能耗；）提升老旧机床能效，减少制造业能耗；（3）提升老旧机床加工效率及精度，低成本实现制）提升老旧机床加工效率及精度，低成本实现制造能力的跨越式提升；造能力的跨越式提升；（4）降低旧机床噪声及油污排放，实现制造过程的）降低旧机床噪声及油污排放，实现制造过程的绿色化、清洁化；绿色化、清洁化；（5）形成新兴产业，提供大量就业岗位）形成新兴产业，提供大量就业岗位意义重大，具有广阔发展前景。意义重大，具有广阔发展前景。谢谢！谢谢！
