簡述模具設計與制造中綠色設計理念的應用

聶嘉杰

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，能夠使用的能源和資源不斷地減少，甚至某些資源已經(jīng)到了瀕臨枯竭的程度，為了更好地構建可持續(xù)發(fā)展社會，就必須走人與自然和諧相處的發(fā)展模式?，F(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟的發(fā)展仍然呈現(xiàn)出高損耗、高污染、低效益和低水準的特點，模具行業(yè)是我國制造業(yè)的基礎產業(yè)，每年消耗的能源占全國能源消耗量的一半以上，并且稀缺能源在一定程度上已經(jīng)嚴重制約了我國經(jīng)濟的發(fā)展。為了確保我國模具設計與制造行業(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展，那么就必須引進綠色設計理念，只有將兩者緊密地結合起來，才能創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。本文主要系統(tǒng)性地闡述了模具設計與制造中綠色設計理念的應用，具有重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：簡述；模具設計；制造；綠色設計；理念；應用；現(xiàn)實意義

自從工業(yè)革命以來，由于制造業(yè)設計偏向于商業(yè)化，造成了能源和資源的嚴重損耗，已經(jīng)嚴重危及到了地球上的自然生態(tài)平衡。我國經(jīng)濟雖然取得了跨越式發(fā)展的成就，但是仍然處于資源消耗型階段，高消耗已經(jīng)嚴重限制了我國制造業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展，同時也對我國的能源安全和可持續(xù)發(fā)展造成了極大的威脅，針對這種現(xiàn)狀，有必要將綠色設計理念運用到模具設計與制造行業(yè)中，這樣才能夠建設節(jié)約環(huán)保、綠色安全的社會，進而發(fā)展我國的綠色經(jīng)濟社會。

1. 綠色設計和綠色模具的基本概念

綠色設計也可以稱之為可持續(xù)設計、生態(tài)設計等，綠色設計的基本出發(fā)點是保護環(huán)境并實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，在進行產品設計時要兼顧產品的環(huán)境屬性和基礎屬性，其中環(huán)境屬性主要是指產品的可回收和可循環(huán)使用等特性，基礎屬性主要是指產品的功能屬性和生命使用壽命，兩種屬性更好地體現(xiàn)了現(xiàn)代化先進的設計模式。綠色模具的本質就是在模具設計的過程中融入綠色設計的基本理念，以環(huán)境屬性作為模具的核心內容，進而結合模具材料、使用周期、生產流程、循環(huán)利用等基本屬性來衡量模具對生態(tài)環(huán)境可能產生的影響，進而進行綠色模具的系統(tǒng)性設計。

2 模具設計與制造中綠色設計理念的應用

2.1 綠色模具的設計

綠色模具的設計主要包括綠色模具架構、綠色模具材料、綠色模具技術等方面，綠色模具架構的設計主要是基于可拆卸、可循環(huán)使用的基本原則和目的，例如對于模具易于磨損的部件，為了能夠在維修時的便利性，那么就可以針對維修部分進行重點設計，可以在設計時選用便于拆卸的拼接結構，最大程度上規(guī)避系統(tǒng)性的緊固結構，從而避免在拆卸時僅能采用破壞性的方法，并且應該規(guī)避焊接、鉚接等焊接方式，這些焊接方式都是不利于模具的拆卸操作。此外，為了便于模具在使用周期內便于更換零部件，那么就要確保選用的零件是通用性零件，采用標準化的設計模式，盡可能地實現(xiàn)系列化；綠色材料的選用時綠色模具設計中的核心內容，這是進行綠色制造的基本前提，綠色材料的內涵囊括了綠色材料的生產、選擇、加工等環(huán)節(jié)。和常規(guī)的機械零件不同的是，模具是用于制造機械產品的主要工具，在產品制造的過程中基本都是處于高溫、高壓的狀態(tài)，這就要求模具具有耐腐蝕、耐損耗等性能特點，這就給綠色材料的選擇帶來了極大的挑戰(zhàn)，因為不僅要兼顧材料的綠色性能，還應該考慮材料的經(jīng)濟性和可使用性能，。在進行綠色材料的選型時，一般都需要遵循減量化、循環(huán)利用和可降解等原則；在進行綠色模具設計階段，除了要兼顧綠色架構和綠色材料設計之外，還應該重視先進綠色技術的開發(fā)和優(yōu)化，例如在進行塑料模具的制造時，那么就應該采取熱流道技術，這樣就能夠有效地避免資源的浪費，從而實現(xiàn)模具的二次利用，還能夠達到簡化工藝、設備和人員的目的，進而實現(xiàn)良好的社會效益和經(jīng)濟效益。此外，模具制造單位還應該重視GAX數(shù)字化平臺的建設，這樣有助于實現(xiàn)綠色模具的電子化生產，從而實現(xiàn)集成模具設計、制造和管控技術于一體的流程化設計模式，這樣將會顯著地提高綠色模具生產的效率，并且能夠極大地縮短綠色產品的研究和開發(fā)周期[1]。

2.2 綠色模具的制造

從宏觀的角度出發(fā)，綠色模具制造的內涵非常廣泛，涉及到的內容非常多，綠色模具不僅僅代表綠色模具產品的自身屬性，更多的是關注模具零部件制造過程所能達到的綠色程度，從一定程度上講，綠色模具制造是綠色模具的基本前提，只有擁有成熟的綠色模具制造技術，才能夠把綠色設計概念付諸于實踐當中。

通常情況下，模具的零部件具有精細度高、表層質量好、材料硬度大、結構復雜等特點，這就導致模具的生產加工制造過程和常規(guī)的機械零部件制造有著本質上的區(qū)別，例如線切割、磨削、數(shù)控銑等工藝技術已經(jīng)廣泛地應用到了模具的制造過程中，但是上述加工技術通常是濕式加工，需要使用到切削液，并且切削液的使用將會不可避免地會造成環(huán)境污染，情況嚴重時還會危及工人的身體健康；通過使用模具的電加工技術，會造成電極材料的大量使用，從而造成資源上的浪費，不難發(fā)現(xiàn)，關于模具零部件的綠色制造，還應該加強研究，現(xiàn)階段已經(jīng)有不同的綠色制造技術應用到了模具生產的過程中，比如潔凈處理技術，在進行模具生產時，能夠極大地減少切削液的使用，甚至是不使用切削液，而是采取干切削或者是綠色切削的方式，這樣就能從根本上杜絕切削液對環(huán)境造成污染，促進了模具加工技術由原先大量使用切削液的模式向無切削液和綠色切削等模式轉變，，從而實現(xiàn)高效切削、節(jié)能環(huán)保和綠色制造的根本目的[2]。目前，國外已經(jīng)廣泛地開始使用干切削、干銑削等綠色制造技術，我國已經(jīng)在此方面的研究取得了顯著的成就。此外，還可以使用原型快速制造、快速切削、虛擬制造等技術來實現(xiàn)模具的綠色制造，這樣不僅能夠降低生產升本，還能夠實現(xiàn)模具的綠色生產。

結語：

綜上所述，綠色設計理念的廣泛應用是未來模具設計與制造行業(yè)的主流趨勢，綠色產品也將會成為未來市場的主力軍，并且人們的消費觀念也將更加地傾向于綠色化，由此發(fā)現(xiàn)，為了建設綠色社會，為了能夠更好地發(fā)展綠色經(jīng)濟，那么將綠色設計理念融入到模具設計與制造當中是必然的趨勢。

參考文獻：

[1] 李小明.基于綠色設計理念下的模具設計與制造[J].湖南農機.2012（09）：35-36.

[2]常虹，張巍.基于綠色制造的模具設計探討[J].裝備制造技術.2016（09）：189-190.