《机械工程学报》近期佳作集锦 | “双碳”绿色制造技术

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1. 机械装备可再制造性评价研究综述

王金龙, 高斯博, 杨宇星, 鲍永杰, 张元良

机械工程学报 2022, 58 (3): 221-234. DOI: 10.3901/JME.2022.03.221

摘要（664）

PDF（pc）（743KB）（767）

可再制造性评价是机械装备再制造工程的重要组成部分，关系到再制造产品的服役安全性与可靠性。由于机械装备再制造的特殊性，使得可再制造性评价面临众多挑战。介绍了可再制造性评价特点，详细阐述了目前可再制造性评价研究的现状，归纳讨论了可再制造性评价方法、可再制造性评价基础科学问题等研究热点。分析目前可再制造性评价研究存在的问题与难点，指出机械装备可再制造性评价的发展趋势，为今后丰富可再制造性评价研究提供可以借鉴的研究方向。

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2. 面向核电装备的全生命周期价值链协同模式研究

胡炳涛, 冯毅雄, 密尚华, 赵泽田, 司恒远, 雷玮剑, 谭建荣

机械工程学报 2022, 58 (13): 213-227. DOI: 10.3901/JME.2022.13.213

摘要（372）

PDF（pc）（1389KB）（302）

在总结核电装备高安全、长役期和巨系统特征的基础上，分析了核电装备价值链与产业链的区别，提出核电装备全生命周期价值链具有多核多阶段特征，每个阶段的价值链协同参与主体都可分为领军型企业、跟随型企业和参与型企业，总结了现有核电装备价值链的不足。设计了一种面向核电装备的全生命周期价值链协同体系架构，从正逆协同、时空协同和虚实协同三个方面构建了满足核电装备横向贯通和纵向联动要求的价值链协同模式，分别解决核电装备质量控制可溯性、数据表征可信性和对象管理可控性问题。阐述了核电装备全生命周期价值链研究与应用融合发展、互相影响的运行机制，并总结了运行过程中涉及到的各类关键技术与软件构件。搭建了协同管控平台并在核电装备领域开展了初步应用，为小批量多品种复杂产品的价值链协同提供了参考。

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3. 面向“双碳”战略目标的锂离子电池生命周期评价：框架、方法与进展

来鑫, 陈权威, 顾黄辉, 韩雪冰, 郑岳久

机械工程学报 2022, 58 (22): 3-18. DOI: 10.3901/JME.2022.22.003

摘要（880）

PDF（pc）（52919KB）（1096）

在国家“双碳”重大战略驱动下,锂离子电池在迎来了重大发展机遇的同时,它的全生命周期碳足迹追踪与环境指标评价成为研究热点,在碳排放计算及减碳措施方面遇到严峻挑战。首先,对全生命周期评价的基本框架、基本方法、评价指标等基础共性问题进行简要概述。然后,从锂离子电池可持续发展出发,提出从“摇篮”到“摇篮”的全生命周期闭环评价路线,对电池全生命周期内(包括电池生产、电池使用、梯次利用、电池回收与再制造等环节)各阶段碳排放计算的研究现状与进展进行详细综述,总结各阶段潜在的研究热点与难点,提出一种“技术-生态-价值”综合评价框架。在此基础上,对锂离子电池生命周期价值评价存在的机遇与挑战进行讨论,对资源风险与供应链风险进行分析与梳理。最后,总结与展望了能源脱碳、体系创新、智能制造、优化管理、材料回收、碳捕集等六大潜在的锂离子电池全生命周期减碳措施。

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4. 静电雾化微量润滑研究进展与应用

许文昊, 李长河, 张彦彬, 杨敏, 周宗明, 陈云, 刘波, 张乃庆, 许雪峰

机械工程学报 2023, 59 (7): 110-138. DOI: 10.3901/JME.2023.07.110

摘要（224）

PDF（pc）（2523KB）（248）

微量润滑作为替代浇注式供液冷却的可行性方案之一，得到了数十年的发展。然而，气动雾化微量润滑雾滴的表面能逐渐降低；射流的穿透力、吸附力和浸润性能不足，雾滴的漂移和飞溅丧失严重，加大了对环境的污染。静电雾化微量润滑是解决工业生产应用面临技术瓶颈和环保压力的有效方式。首先，系统综述了静电雾化微量润滑关键装置、赋能原理与绿色雾化介质(纳米生物润滑剂)。其次，揭示了微液滴的雾化性能对切削区浸润性能的影响机制，并从荷电液滴静力学的角度阐述了静电雾化微量润滑优异的雾化性能，通过表征雾化介质的荷电性能分析了不同参数对雾化能力的影响机制。进一步地，基于纳米生物润滑剂的脂肪酸分子结构、黏度等理化性质，以及荷电液滴表面状态、空间多能场等，揭示了静电雾化微量润滑改善液滴浸润、渗透以及成膜性能的作用机制，并综述了其在车削、铣削、磨削等工况下对降低刀具磨损、提高加工表面质量的优异性能。在此基础上分析得到：静电雾化优异的雾化特性以及纳米生物润滑剂独特的润滑传热机制，不仅降低了加工环境油雾浓度，还提升了微量润滑的加工性能，具体表现在，与传统微量润滑相比PM2.5/PM10降低约6.2%～68.3%，刀具寿命增加约48.1%～100%，Ra降低约12.6%～39.3%。最后，展望了未来的发展趋势，以此希望为制造业双碳转型提供技术支撑和理论参考。

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5. 碳达峰碳中和背景下低碳制造研究现状与技术路径研究

李洪丞, 曹华军, 刘兰微, 邢镔, 潘新, 文旋豪, 葛威威

机械工程学报 2023, 59 (7): 225-240. DOI: 10.3901/JME.2023.07.225

摘要（356）

PDF（pc）（67218KB）（634）

通过对国内外低碳制造发展分析，系统探讨低碳制造内涵、低碳制造理论体系，从碳排放核算与碳足迹评估、产品低碳设计与开发、低碳制造工艺与装备、数据驱动的碳排放动态监测、制造系统低碳优化运行、制造过程碳效率优化与精益管控以及低碳制造模式等几个方面分析了国内外低碳制造技术创新现状，进而针对我国碳达峰碳中和需求，提出基于工业互联网、大数据等新一代信息技术的“碳核算、碳诊断、碳减排”低碳制造技术路径，建立了工业双碳大数据平台。

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6. 航空航天先进复合材料三维预制体成形技术与装备研究

单忠德, 周征西, 孙正, 黄浩, 刘阳

机械工程学报 2023, 59 (20): 64-79. DOI: 10.3901/JME.2023.20.064

摘要（463）

PDF（pc）（1577KB）（537）

面向国家航空航天高端装备对先进复合材料的重大需求，着眼于高性能复合材料构件三维预制体成形技术与装备基础研究，例举先进复合材料三维预制体成形技术及装备在航空航天领域的应用情况，分析典型三维预制体成形技术的基本原理，介绍国内外先进复合材料研究机构在三维预制体成形装备研制方面的进展，提炼现阶段三维预制体成形技术及装备面临的重难点问题，并对先进复合材料三维预制体成形技术及装备的发展提出建议和展望。为先进复合材料三维预制体成形技术的进一步发展总结旧经验，提供新思路，使之更好地助力祖国航空航天高端装备研发。

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