綠色理念在機械設計制造中的應用

摘要：機械設計與制造屬于工業(yè)設計與制造范疇，人們熟知，工業(yè)生產加工對自然資源的使用與消耗非常大，而其帶來的污染也非常嚴重。當今社會的主流趨勢就是節(jié)能環(huán)保，綠色之風深入到各行各業(yè)。對于機械設計與制造中的綠色理念也自然形成了。面對世界自然環(huán)境的要求，國家發(fā)展的長遠要求，機械的綠色設計理念以及綠色的制造理念都在慢慢的成熟起來。機械制造業(yè)帶來的強大經濟利益，是一些其他行業(yè)無法比擬的。但是其帶來的環(huán)境問題也非常嚴重。因此，綠色設計與制造的理念，在機械工業(yè)中急需實行。

關鍵詞：綠色理念;機械設計制造;應用

前言

傳統(tǒng)的機械設計制造，由于缺乏一定的環(huán)保意識，對于資源的使用以及后期加工廢品的處理等方面都缺乏相關的理論支持與實際經驗。造成了自然環(huán)境的破壞，對于機械設計制造的長期發(fā)展極為不利。因此，在當代科技高度發(fā)達的今天，人們開始重視了綠色設計與制造的理念。

1.機械設計制造中綠色理念的優(yōu)勢分析

綠色的機械設計與制造理念其優(yōu)勢分析，主要在于優(yōu)先于傳統(tǒng)的機械設計制造理念。近年來，我國對于綠色機械設計的研究比較多，發(fā)展的也比較深入。對于綠色機械設計理念而言，從某種程度上可以理解為自然環(huán)境設計、生態(tài)設計以及環(huán)境意識設計等等。其主要的內涵在于對制造所需要的自然資源進行循環(huán)再利用，減少對環(huán)境的影響以及機械的循環(huán)利用等等。機械的產品設計要滿足可回收、可拆裝并能夠重復利用等等，這是綠色機械設計理念的新要求。

而傳統(tǒng)的機械產品都是從產品的功能以及壽命等產品的基本屬性進行考慮的，產品在設計與開發(fā)的過程中，先是進行市場分析，然后再進行圖紙的設計以及方案的制定。此外，還需要反復的修改以及審定，最終才能真正的進行生產。這樣的設計理念，造成了較長的設計與制造周期，產品生產后拆卸較為困難，回收的難度也較大。有些產品在報廢后，甚至不能進行回收，造成了大量的資源和能源的浪費，甚至會污染影響環(huán)境。

通過與傳統(tǒng)的機械設計進行對比，可以了解到綠色的機械設計理念的優(yōu)勢在于綠色的設計理念能夠根據(jù)自然環(huán)境以及原料的合理選擇等多個方面進行設計。不僅能夠發(fā)揮傳統(tǒng)設計中的優(yōu)勢，更能降低原料的損耗以及資源的合理使用，便于回收，并滿足持續(xù)性發(fā)展的要求。

2.綠色理念在機械設計制造中的應用

2.1 綠色設計的材料選擇

（1）綠色材料的概念及選擇

綠色材料又稱環(huán)境協(xié)調性材料或生態(tài)材料，是指那些具有良好使用性能或功能，并對資源和能源消耗少，對生態(tài)與環(huán)境污染小，有利于人類健康，再生利用率高或可降解循環(huán)利用，在制備、使用、廢棄直到再生循環(huán)利用的整個過程中，與環(huán)境協(xié)調共存的一大類材料。

傳統(tǒng)的材料選擇方法已不能適應綠色產品及綠色設計的要求，必須從更廣泛的角度考慮材料的選擇，不僅應考慮基本性能要求，更要著重考慮材料的環(huán)境屬性。環(huán)境材料應具備先進性、環(huán)境協(xié)調性和舒適性的特點。環(huán)境材料所追求的不僅僅是優(yōu)異的使用性能，而且在材料的制造、使用，廢棄直到再生的整個壽命周期中，必須具備與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調共存性。

（2）綠色材料的評價

產品設計中所選材料是否為綠色材料，綠色程度有多大，這對材料的比較和選擇具有重要作用，其選擇決策就是綠色材料評價。如何正確評價材料的環(huán)境屬性，即判斷材料是否是綠色材料有許多不同的方法，其中最常用的有生命周期評價法、模糊層次法及材料的再生循環(huán)利用度評價法等。

2.2 產品的可拆卸性設計

所謂拆卸就是從產品或部件上有規(guī)律地拆下可用零部件的過程，同時保證不因拆卸過程而造成該零部件的損傷。面向拆卸的設計是一種使產品最容易拆卸并能從材料回收和零件重新使用中獲得最高利潤的設計方法，它研究如何設計產品才能高效率、低成本地進行組件、零件的拆卸以及材料的分類拆卸，以便重新使用及回收，產品的可拆卸性是產品回收再生產的前提。

2.3 產品的可回收性設計

回收設計就是在進行產品設計初期，充分考慮產品零部件及材料的回收可能性、回收價值大小、回收處理方法、回收處理結構工藝性等與可回收有關的一系列問題，以達到零部件及材料資源和能源的充分有效利用，并在回收過程中對環(huán)境污染為最小的一種設計思想和方法。

2.4 綠色設計評價

綠色產品設計評價最重要的環(huán)節(jié)就是研究開發(fā)對產品整個生命周期進行評價的方法和工具。綠色設計評價可以利用各種工具，如DFDA（計算機輔助拆卸分析）、LCA 及各種數(shù)據(jù)庫等，以支持生命周期各個階段設計過程的進行，其中最為有效的方法為生命周期評價。生命周期評價或稱“環(huán)境協(xié)調性評價”是對產品系統(tǒng)在整個生命周期中物質和能源的投入產出和潛在的環(huán)境影響進行定量分析和評價的一種方法，是對綠色產品進行認證的最有效方法。

2.5 綠色制造

綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環(huán)境的負面影響最小，資源效率最高，并使企業(yè)經濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。

綠色制造領域研究的主要原則是強調采用能減輕對環(huán)境產生有害影響的制造過程，包括減少有害廢棄物和排放物、降低能量消耗、提高材料利用率及增加操作安全性等。簡言之，綠色制造應是在不犧牲質量、成本、可靠性、功能或能量利用率的前提下，盡量減少工業(yè)活動對生態(tài)環(huán)境造成的影響，綠色制造的結構層次框圖如1 所示。

圖1 綠色制造結構框圖

從圖1中可以看出，要實現(xiàn)綠色制造目標，必須使用綠色能源，采用綠色制造過程，最終生產出綠色產品。在這個過程中必須考慮能源利用率、綠色材料、綠色制造工藝、綠色制造設備與工藝裝備、生產成本及環(huán)境影響等因素。

3.結束語

總之，綠色理念是一種符合當前經濟社會發(fā)展的重要發(fā)展戰(zhàn)略，可以實現(xiàn)機械制造產品的低耗能、低成本、高利用率以及高回收率，大大的提高機械產品的經濟價值以及社會價值，推動我國可持續(xù)發(fā)展觀的實施路徑，是未來世界發(fā)展的主流。

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作者簡介：

關錦榮（1992.03.07-），本科，邵陽學院機械系。