深入推進(jìn)我國(guó)機(jī)械業(yè)的綠色設(shè)計(jì)與綠色制造

佛山市金浪機(jī)械制造有限公司 梁 賢

深入推進(jìn)我國(guó)機(jī)械業(yè)的綠色設(shè)計(jì)與綠色制造

佛山市金浪機(jī)械制造有限公司 梁 賢

闡述了在機(jī)械行業(yè)中推進(jìn)綠色設(shè)計(jì)與綠制造的目的及必要性，解釋了綠色設(shè)計(jì)與綠色制造的概念，分析了我國(guó)目前機(jī)械業(yè)的“綠色”現(xiàn)狀，對(duì)綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容及綠色制造技術(shù)作了綜述及展望。

機(jī)械行業(yè) 綠色設(shè)計(jì) 綠色制造

引言

邁進(jìn)21世紀(jì)的今天，制造業(yè)的高速發(fā)展帶給了人類(lèi)巨大的物質(zhì)材富。然而，由于人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)采取較為粗放的、大規(guī)模的發(fā)展模式，導(dǎo)致了環(huán)境的惡化及資源的枯竭。解決全球變暖、資源緊缺等問(wèn)題已刻不容緩。綠色設(shè)計(jì)與綠色制造就是消除和避免制造業(yè)經(jīng)濟(jì)惡化性發(fā)展的后果，尋求新的發(fā)展戰(zhàn)略而提出的新概念，是最優(yōu)化地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢物，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。

一、綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的概念

綠色設(shè)計(jì)是“可持續(xù)生產(chǎn)”的設(shè)計(jì)，也稱(chēng)生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)，它著重考慮產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的環(huán)境屬性(可拆卸回收、可維護(hù)及重復(fù)利用、低秏能、低污染、無(wú)公害等)，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)在滿(mǎn)足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、質(zhì)量等。綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源利用率的現(xiàn)代制造模式,其目的是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢整個(gè)產(chǎn)品生命周期中,對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)化。綠色設(shè)計(jì)與綠色制造是制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),是現(xiàn)代企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路。

二、我國(guó)機(jī)械制造的“綠色”現(xiàn)狀

在可持續(xù)發(fā)展的要求背景和國(guó)家科委和有關(guān)部門(mén)的支持下，我國(guó)一些高等院校和研究院所對(duì)綠色制造技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究探索。機(jī)械科學(xué)研究院已完成了國(guó)家科委“九五”攻關(guān)項(xiàng)目。圍繞機(jī)械工業(yè)中九個(gè)行業(yè)對(duì)綠色技術(shù)需求和綠色設(shè)計(jì)技術(shù)自身發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了調(diào)研，在國(guó)內(nèi)首次提出適合機(jī)械工業(yè)的綠色設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展體系，同時(shí)還進(jìn)行了車(chē)輛的拆卸和回收技術(shù)的研究。目前正在開(kāi)展國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“環(huán)境綠色技術(shù)評(píng)價(jià)體系的研究”。在機(jī)械制造企業(yè)方面也取得一定進(jìn)展，比如海爾的節(jié)能環(huán)保的無(wú)氟變頻空調(diào)、冰箱,翔博的機(jī)械應(yīng)力消除設(shè)備,汽車(chē)行業(yè)的以塑代鋼的研究等。

三、綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1. 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的描述與建模。首先設(shè)計(jì)人員要準(zhǔn)確全面地描述綠色產(chǎn)品，建立系統(tǒng)的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型，采用多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)，參照綠色產(chǎn)品的最新評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)原則，利用模糊評(píng)價(jià)法去衡量所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的“綠色程度”，然后確定適宜的設(shè)計(jì)方案。

2. 綠色產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在滿(mǎn)足產(chǎn)品的基本性能要求外，主要考慮所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要易于拆卸。良好的可拆卸性使得維修和護(hù)理方便，并在產(chǎn)品報(bào)廢后可重用部分能充分有效地回收和重用，以達(dá)到節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的目的?？刹鹦缎允蔷G色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，它要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初級(jí)階段就將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。它研究的內(nèi)容包括：（1）產(chǎn)品拆卸設(shè)計(jì)方法研究；（2）拆卸評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立；（3）拆卸結(jié)構(gòu)模塊的劃分及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（4）回收工藝及方式的研究。

3. 綠色設(shè)計(jì)的材料選擇。在選擇材料前必須了解材料對(duì)環(huán)境的影響，在滿(mǎn)足功能要求的前提下，選擇與環(huán)境兼容性好的綠色材料。現(xiàn)階段，選擇機(jī)械材料有五個(gè)原則：（1）材料本身性能的先進(jìn)性；（2）選擇與環(huán)境兼容性好的綠色材料，含低能耗、少污染、易加工等；（3）盡量采用不加涂鍍工藝的材料以及易于再利用回收再制造或易于降解或分解的材料；（4）盡可能采用回收率較高的零部件及材料；（5）盡量減少所用材料的種類(lèi)和數(shù)量。

4. 綠色機(jī)械產(chǎn)品的成本分析。綠色產(chǎn)品的成本分析與傳統(tǒng)的成本分析不同。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就必須考慮產(chǎn)品的回收、再利用等性能，因此成本分析就必須考慮污染物的替代、產(chǎn)品回收重復(fù)利用的成本，特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本等。同時(shí)也要考慮企業(yè)是否支出環(huán)保費(fèi)用。同樣的環(huán)境項(xiàng)目，在各國(guó)或地區(qū)間的實(shí)際費(fèi)用，也會(huì)形成企業(yè)間成本的差異。因此，在設(shè)計(jì)每一項(xiàng)目決策時(shí)都應(yīng)進(jìn)行綠色產(chǎn)品成本分析，以便設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品“綠色程度”高且總體成本低。

四、綠色制造技術(shù)的簡(jiǎn)述

1. 精密成形技術(shù)。精密成形技術(shù)是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工就可用作機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù)。它建立在新材料、新能源、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等多學(xué)科高新技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、輕量化、低成本、無(wú)公害的成形?？纱蟠罂s短制造周期和減少原材料和能源的消耗。

2. 高速干式切削技術(shù)。高速干式切削技術(shù)是在無(wú)冷卻或少許潤(rùn)滑油、劑的條件下，采用高切削速度進(jìn)行切削加工的方法。切削液傳統(tǒng)的排屑、冷卻、潤(rùn)滑作用已逐漸由刀具設(shè)計(jì)與制造及其他方法所代替。如刀具材料的發(fā)展使刀片可承受更高的溫度，減少了對(duì)潤(rùn)滑的要求；真空或噴氣系統(tǒng)可以改善排屑條件；復(fù)雜刀具的制造可解決封閉空間的排屑問(wèn)題等。

3. 微型機(jī)械加工技術(shù)。微型機(jī)械加工技術(shù)是指制作為機(jī)械裝置的微細(xì)加工技術(shù)。通過(guò)微型化、集成化、來(lái)搜索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，開(kāi)辟一個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域，形成批量化產(chǎn)業(yè)。其主要特點(diǎn)有：體積小、重量輕、耗能低、性能穩(wěn)定；有利于大批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本；慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短；集約高技術(shù)成果，附加值高。

4. 快速原型制造(RPM)技術(shù)。RPM技術(shù)是用分層切片的軟件，將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的CAD模型處理成一系列薄截面層，并根據(jù)各截面層形狀的二維數(shù)據(jù)，采用黏結(jié)、熔結(jié)、聚合作用或化學(xué)反應(yīng)等手段，逐層有選擇地固化液體或粘結(jié)固體材料，從而快速堆積制作出所要求形狀的零部件或模型。代表性技術(shù)有分層實(shí)體制造(LOM)，熔化沉積制造(FDM)，受到廣泛關(guān)注。

五、結(jié)語(yǔ)

機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是制造人類(lèi)財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)又是影響環(huán)境質(zhì)量的主要因素之一。綠色設(shè)計(jì)與綠色制造是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要，也是應(yīng)對(duì)國(guó)際上的越來(lái)越嚴(yán)厲的綠色貿(mào)易壁壘的有效途徑。

[1] 謝黎明．機(jī)械工程與技術(shù)創(chuàng)新[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.257-62[2]周增圍.關(guān)于發(fā)展機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的探討[J]．今日科苑,2008(10)