綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

裘星

：機械設(shè)計制造整個過程復雜度比較高，各個環(huán)節(jié)之間相互關(guān)聯(lián)，只有保證每個細節(jié)合理，才能夠得到與設(shè)計一致的產(chǎn)品?；诰G色理念，對機械設(shè)計制造體系進行調(diào)整與優(yōu)化，不僅能夠進一步提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，還可以降低對環(huán)境的危害，推動整個行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。本文主要介紹了綠色理念的基本概念，分析了機械設(shè)計中綠色理念的優(yōu)勢，并探討綠色理念在機械設(shè)計制造中的具體運用。

：機械設(shè)計、綠色理念、應(yīng)用分析

機械設(shè)計制造專業(yè)性強，整個過程復雜度高，不僅容易受外界因素影響，同時還會對環(huán)境帶來一定污染。面對社會發(fā)展速度不斷加快的情況，為實現(xiàn)整個行業(yè)持續(xù)發(fā)展，在提高生產(chǎn)效率的同時，還必須要兼顧環(huán)保要求，以先進的理念和技術(shù)作為支持，真正意義上實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

綠色概念的重點是“節(jié)能”，減少能源和資源的浪費和使用，選擇綠色環(huán)保的設(shè)計解決方案，環(huán)保材料以及綠色生產(chǎn)方法。如今綠色理念廣泛表現(xiàn)于制造業(yè)和工業(yè)建筑，人們對綠色理念的理解發(fā)展日趨成熟。把機械自動化設(shè)計和綠色概念融合，可以從設(shè)計方面來做到降低能耗和材料使用，并減少生產(chǎn)廢料。降低人力、物力、財力和能源的浪費。在機械制造和自動化行業(yè)中施行綠色理念能夠使得能源和資源都得到節(jié)約，所以發(fā)展綠色理念是非常重要也是非常有必要的。

機械生產(chǎn)的第一步是機械設(shè)計，機械性能的高低很大程度上取決于機械設(shè)計水平，其主要是與機械產(chǎn)品的使用要求進行結(jié)合，對產(chǎn)品的構(gòu)造、運作原理、零件材料、零件型號、運行形式、能量傳遞等相關(guān)內(nèi)容開展分析與精密的計算，進一步設(shè)計出滿足使用條件的機械產(chǎn)品。而可持續(xù)發(fā)展是綠色理念的主要核心，是有效保障產(chǎn)品從0到1所有環(huán)節(jié)的質(zhì)量，在機械設(shè)計制造中運用綠色理念，能夠提高效率、降低機械制造成本、最大化提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，通過在機械設(shè)計制造中結(jié)合綠色理念，堅持以“健康、可持續(xù)”進行生產(chǎn)，減少和有效控制有害物質(zhì)的排放，保護生態(tài)環(huán)境，從而促進機械制造行業(yè)的長遠發(fā)展。

1.環(huán)保、低公害

我國經(jīng)濟的迅速增長，帶來了大量能源消耗，節(jié)能環(huán)保成為發(fā)展過程中最熱門話題。目前節(jié)能設(shè)計理念已經(jīng)逐步應(yīng)用到各個行業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)制造更是首當其沖，環(huán)保和低公害，甚至無公害成為設(shè)計目標的一部分。在設(shè)計理念中融入節(jié)能環(huán)保理念，將整個機械使用效率提升的同時應(yīng)用一些先進的技術(shù)手段控制能耗，是機械與自動化行業(yè)發(fā)展的一個方向。例如：快速發(fā)展的汽車制造行業(yè)中，混合動力汽車的出現(xiàn)，就是在發(fā)動機制造的過程中加了入環(huán)保理念，其產(chǎn)品能夠有效地減輕環(huán)境污染，降低尾氣的排放量，實現(xiàn)環(huán)保低公害目標。

2.使用環(huán)保型材料

在機械制造與自動化控制時，環(huán)保型材料的應(yīng)用是關(guān)鍵，各種環(huán)保型材料必須保證低排放，低耗能。所以選擇材料要靈活，低耗能的材料不一定是最適合的材料，彈性、塑性、硬度、抗沖擊性等指標都要考慮在內(nèi)。要盡量避免選擇熱量交換過多的材料，并注意可回收和重復利用性。許多復合材料都能不同程度的滿足設(shè)計需要，而環(huán)保型材料的機械零部件也在研發(fā)當中，通過以上資源整合，可以設(shè)計出更加多元化的產(chǎn)品。

1.降低原料消耗

在市場經(jīng)濟環(huán)境下，企業(yè)對生產(chǎn)成本與經(jīng)營成本的降低追求從未停止過。要想使企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營成本降低，就要在原料環(huán)節(jié)進行管控。在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，要利用先進的現(xiàn)代工藝技術(shù)，降低對原料使用的浪費，使每一種原料使用合理，從而降低整個生產(chǎn)過程中對原料的需要。利用先進的生產(chǎn)工藝不僅可以節(jié)省原材料，還可以提升產(chǎn)品合格率，使產(chǎn)品質(zhì)量得到保障，這也使持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。所以，在生產(chǎn)中要關(guān)注原材料的使用情況，避免生產(chǎn)中出現(xiàn)浪費原材料的現(xiàn)象，實現(xiàn)對原材料的節(jié)約使用，在節(jié)省原料基礎(chǔ)上，把提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率放在首位。不能為了節(jié)省原材料盲目進行材料選取，使產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題。這種材料選取不當引發(fā)的質(zhì)量問題違背綠色發(fā)展理念，也會對企業(yè)形象造成不利影響，得不償失。

2.降低能源消耗

在快速發(fā)展的時代中，諸多行業(yè)迅速發(fā)展，都對自然能源造成大量消耗，一些自然資源是屬于不可再生的，快速消耗自然資源，使世界資源儲備越來越少。所以，為了降低對自然能源的消耗，要不斷創(chuàng)新行業(yè)制造工藝，使制造工藝不斷進步，實現(xiàn)對自然資源的合理使用，降低發(fā)展對自然能源的消耗。綠色理念可以使機械設(shè)計制造行業(yè)降低對自然資源的需求，從而降低能源消耗。所以在機械制造行業(yè)中，要優(yōu)先考慮降低能源消耗，使每種能源可以最大程度發(fā)揮自身作用，提升自然能源的利用率，在降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時，有效降低能源消耗。

3.保護環(huán)境

綠色理念對機械設(shè)計制造具有重要作用，綠色理念可以使機械制造行業(yè)降低對環(huán)境的污染，使機械設(shè)計制造行業(yè)中廢水、廢氣等污染問題得到控制。為了保護自然生態(tài)環(huán)境，就要研發(fā)多種制造工藝，不斷地對現(xiàn)有技術(shù)進行創(chuàng)新，降低污染物排放，保護自然環(huán)境，使人類社會發(fā)展與自然和諧共處，實現(xiàn)互利共存的綠色發(fā)展理念。

1.加快技術(shù)創(chuàng)新

將綠色設(shè)計理念應(yīng)用在機械設(shè)計制造中，可以實現(xiàn)對自然生態(tài)環(huán)境的保護。作為全新的技術(shù)形式，新式機械設(shè)計制造能夠密切與其他行業(yè)之間的關(guān)系，為其他行業(yè)的長久發(fā)展指引方向。另外，綠色理念還能夠引導機械制造行業(yè)實現(xiàn)對新技術(shù)的研究，加快技術(shù)更新的速度，在提高設(shè)計制造效率的同時，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。通過這種方式，可以帶動整個行業(yè)健康發(fā)展，并與環(huán)保行業(yè)相互協(xié)調(diào)。如果在生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)對綠色理念的合理運用，能夠增強機械產(chǎn)品的環(huán)保性，并有利于實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)升級。也就是說，只有加大對綠色理念的關(guān)注、應(yīng)用，才能夠為行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更多空間，并贏得更多的生態(tài)效益。

2.實現(xiàn)廢棄物循環(huán)使用

綠色理念可以使機械設(shè)計制造廢棄物循環(huán)使用，這也是廢棄物再利用的全新發(fā)展方向。傳統(tǒng)機械設(shè)計制造行業(yè)不具備對廢棄物循環(huán)使用能力。傳統(tǒng)機械設(shè)計制造行業(yè)不具備這方面的意識，沒有相關(guān)廢棄物提煉設(shè)備，不能對廢棄原料進行回收與再利用。而綠色理念可以促進回收再利用企業(yè)發(fā)展，提升廢棄物利用率，在保護自然生態(tài)環(huán)境的同時，對生產(chǎn)中的廢棄物進行再次利用，使企業(yè)生產(chǎn)成本得到控制甚至降低。廢棄物出現(xiàn)就是因為缺少可以對其再利用的企業(yè)，但是，這不代表所有企業(yè)都不能對其進行再次利用。絕大多數(shù)工業(yè)制造廢棄物中含有化學物質(zhì)與金屬殘渣，對這些廢棄物的回收不僅是為了提升企業(yè)經(jīng)濟效益，還可以保護不可再生資源。所以，在綠色理念作用下，出現(xiàn)了許多新型循環(huán)工業(yè)，實現(xiàn)廢棄物循環(huán)處理，為循環(huán)工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好發(fā)展環(huán)境。

3.減少能源消耗

目前來看，能源消耗問題日益嚴重，而人們向環(huán)境中投放的污染物越來越大，嚴重威脅社會環(huán)境和人類生存環(huán)境。綠色理念的提出能夠有效的緩解資源過量耗費現(xiàn)狀。在機械設(shè)計及制造領(lǐng)域，能夠結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)需求及市場需求，合理分配生產(chǎn)資源，利用綠色理念可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，實現(xiàn)產(chǎn)品的高效回收與應(yīng)用，同時能夠增強產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)品使用品質(zhì)，大大提升能源利用率，降低能源耗費。

4.促進經(jīng)濟發(fā)展

在新時期的發(fā)展中，一個產(chǎn)業(yè)或者一個技術(shù)的出現(xiàn)、應(yīng)用，必然會對整個行業(yè)的進步產(chǎn)生直接影響。對于綠色理念的形成、落實，能夠產(chǎn)生與之相對應(yīng)的綠色工業(yè)，實現(xiàn)對傳統(tǒng)工業(yè)模式的調(diào)整，對于促進經(jīng)濟發(fā)展具有深遠意義。例如：在對原材料進行回收、再利用的過程中，能夠產(chǎn)生與之相匹配的企業(yè)，從而實現(xiàn)綠色發(fā)展目標。在形成新興行業(yè)的前提下，可以帶動地方經(jīng)濟的發(fā)展，使得更多企業(yè)投入到環(huán)保原料產(chǎn)品的設(shè)計與研發(fā)中。長此以往，能夠促進回收行業(yè)的發(fā)展，使其成為國民經(jīng)濟市場中的支柱產(chǎn)業(yè)。另外，以綠色理念為前提，也會提高機械設(shè)計制造的環(huán)保性，確保企業(yè)、行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。同時企業(yè)還可以拓展企業(yè)的業(yè)務(wù)范圍，將與環(huán)保相配套的服務(wù)、業(yè)務(wù)滲透在經(jīng)營發(fā)展中。

1.綠色理念的機械設(shè)計

應(yīng)用設(shè)計方案對于機械設(shè)計非常重要，而綠色機械設(shè)計的主要內(nèi)容包括機械產(chǎn)品的設(shè)計理論，以先進的技術(shù)以及設(shè)計理論作為依托，結(jié)合實際的自然環(huán)境條件，實現(xiàn)優(yōu)化資源配置和可持續(xù)發(fā)展。必須要從多個角度出發(fā)，充分考慮對環(huán)境、經(jīng)濟和實用等各個方面。要結(jié)合綠色理念，機械設(shè)計應(yīng)用需要從以下幾個方面入手。（1）綠色機械產(chǎn)品的成本需求分析。在機械產(chǎn)品制造前，必須先進行合理的設(shè)計，尤其是在產(chǎn)品進行使用后，還要著重考慮回收和重復利用等相關(guān)問題?；貧w綠色理念的機械產(chǎn)品成本需求分析，需要重點分析產(chǎn)品是否可以回收、循環(huán)利用的成本以及在處理其污染物質(zhì)等。（2）機械產(chǎn)品的可拆裝設(shè)計分析。對于機械產(chǎn)品，拆卸環(huán)節(jié)不可忽視，沿用傳統(tǒng)設(shè)計方法會導致機械產(chǎn)品在拆卸過程中不可避免地損傷各個部件。為了提高產(chǎn)品的拆卸效率，降低損傷度，在產(chǎn)品設(shè)計中要重點考慮拆卸過程對產(chǎn)品部件的保護性，避免浪費資源，循環(huán)利用部件。（3）注重產(chǎn)品的可回收性設(shè)計。產(chǎn)品的可回收性是機械設(shè)計制造中重點考慮的因素。在經(jīng)歷了一系列的更新?lián)Q代后，產(chǎn)品勢必要面臨回收的問題。因此，要仔細分析產(chǎn)品的每個零部件，權(quán)衡其材料在回收中的成本高低，包括產(chǎn)品具體的工藝和方法等。在機械設(shè)計制造中，使產(chǎn)品不同零部件及材料的價值做到“物盡其用”，最大化地發(fā)揮其價值，同時降低和控制回收過程對環(huán)境所造成的污染。（4）建立完整的綠色機械設(shè)計數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫是充分掌握設(shè)計參數(shù)的重要方式。在數(shù)據(jù)庫當中，設(shè)計人員能夠?qū)崿F(xiàn)機械制造過程中相關(guān)參數(shù)的備份。同時，通過系統(tǒng)化的存儲和分析設(shè)計數(shù)據(jù)，以了解和掌握機械設(shè)計當中資源的選用和相關(guān)開支等，有利于綠色設(shè)計的實踐。

2.在機械制造和自動化方面，選擇節(jié)能、環(huán)保的材料

首先，使用可回收、可再生和可回收的能源和資源。在機械制造和自動化行業(yè)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中，材料的選擇應(yīng)遵循回收，再生，回收，易降解，小污染的基本原則。這些綠色材料的使用和其制造流程能使它們排放相對較少的有害物質(zhì)并消耗更少的能量，成本也會相對較低，有利于實施綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展[4]。同時，我們要明確禁止使用有毒物質(zhì)，能源密集型材料，以及使用耐久性低的材料。在各方面，我們盡可能使用環(huán)保材料，不斷提高資源的回收率。其次，妥善處理不能重復使用的報廢零件和零件。在優(yōu)化機器制造和自動化設(shè)計過程的過程中，對于不可回收的報廢零件和零件，我們要做到在最小化加工成本的前提下，進行合理的處理，且不能污染環(huán)境[5]。要遵守節(jié)能、環(huán)保的理念。此外，我們還要做到盡量避免使用有毒或污染較嚴重的材料，如石棉、氟利昂、樹脂和其他材料。這些與綠色理念不符，且對環(huán)境危害大的材料，堅決不能使用。

3.機械產(chǎn)品綠色制造

機械產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)中，需要不斷的進行設(shè)計論證、反復實踐，再投入到相對應(yīng)的制造環(huán)節(jié)中，在制造的過程中應(yīng)融入綠色理念，以獨特的制造環(huán)節(jié)，結(jié)合設(shè)計創(chuàng)新性，實現(xiàn)高效率、高品質(zhì)的生產(chǎn)及制造，不斷吸引消費者。例如機械產(chǎn)品的外觀包裝，在設(shè)計及生產(chǎn)制造的過程中，可充分的利用綠色理念的優(yōu)勢，有效減少外界環(huán)境因素的影響。在機械產(chǎn)品制造的過程中，會大量應(yīng)用金屬原材料，難免會對環(huán)境造成污染，利用綠色理念，應(yīng)從材料供應(yīng)的源頭做起，控制金屬材料污染源的蔓延。其次，應(yīng)加大綠色制造技術(shù)的應(yīng)用范圍，應(yīng)以減少制造能耗為依據(jù)，大力研發(fā)和創(chuàng)新綠色技術(shù)，切實保障機械產(chǎn)品綠色制造的實現(xiàn)。 此外，在綠色理念實踐與應(yīng)用的過程中，應(yīng)對機械產(chǎn)品中的重金屬材料使用量進行嚴格的檢驗，選材過程中主要關(guān)注材料的毒性，應(yīng)選擇無毒材料，增加材料的環(huán)保性和無害化，因此在設(shè)計和制造的流程上應(yīng)結(jié)合綠色理念，改善各工序，有效開展相關(guān)的檢驗檢測工作。例如在汽車涂裝作業(yè)中，應(yīng)選擇環(huán)保性的水性化材料，改進流平室、烘干室等結(jié)構(gòu)，并結(jié)合綠色理念，堅持環(huán)保涂裝的原則進行作業(yè)。

4.在企業(yè)方面的應(yīng)用

為了保障機械設(shè)計制造行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，降低機械設(shè)計制造行業(yè)對自然生態(tài)環(huán)境的破壞，就要在產(chǎn)品影響因素上加以控制。企業(yè)的機械設(shè)計人員，可以利用綠色的設(shè)計理念，降低對自然資源的損耗，使企業(yè)生產(chǎn)出的產(chǎn)品可以具有更高質(zhì)量。這也要不斷提升機械設(shè)計制造人員的綜合素質(zhì)，使其可以更好地掌握機械制造技術(shù)。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，綠色設(shè)計理念并不是一成不變的，綠色理念只有符合時代發(fā)展要求，不斷改進更新綠色設(shè)計生產(chǎn)制造技術(shù)，才可以提升工作人員的效率。在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，運用先進的綠色生產(chǎn)制造技術(shù)，不僅有利于企業(yè)生產(chǎn)效率的提升，還可以降低對自然環(huán)境的污染，得到更多高質(zhì)量的產(chǎn)品。所以，機械設(shè)計人員，要不斷強化自身綜合能力，加大對綠色理念的理解，對綠色理念不斷進行應(yīng)用與更新，使企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期更短，同時滿足生態(tài)環(huán)境的要求。綠色的生產(chǎn)技術(shù)主要建立在原料選擇基礎(chǔ)上，原料采購人員在原料選擇上要充分考慮材料的價格與質(zhì)量。要想企業(yè)材料選購人員具有更高綠色生產(chǎn)意識，就要加大對材料選購人員的培訓，在培訓中不斷強化選購人員的專業(yè)知識。還要明確企業(yè)內(nèi)部制度，建立良好的企業(yè)管理體系，使企業(yè)工作人員積極性不斷提升，使綠色生產(chǎn)制造技術(shù)可以更好地應(yīng)用在機械設(shè)計制造行業(yè)中。

5.綠色理念在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

采用傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造方式生產(chǎn)的液壓系統(tǒng)，通常會出現(xiàn)泄露問題。為了有效避免此種問題的發(fā)生，實現(xiàn)對周邊環(huán)境的保護，應(yīng)該對液壓系統(tǒng)予以合理設(shè)計。這一過程中，設(shè)計人員可以將綠色理念應(yīng)用在其中，增強液壓系統(tǒng)的環(huán)保能力、綠色能力。具體而言，在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，需要對污染處理方式進行優(yōu)化，確保在系統(tǒng)運行期間不會對周圍環(huán)境造成影響。依據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，液壓系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該考慮回收因素，實現(xiàn)對系統(tǒng)中的各個零部件的提煉，強化液壓系統(tǒng)的附加價值。另外，設(shè)計人員還應(yīng)該重視液壓系統(tǒng)的危害，分析具體的原因，并制定相應(yīng)的管理措施。例如：在設(shè)計液壓軸的過程中，必須符合國家要求，減少液壓軸所造成的污染，確保液壓系統(tǒng)具有綠色環(huán)保的功能。

6.優(yōu)化機械內(nèi)置結(jié)構(gòu)

一般來說，機械部件的構(gòu)造與最終使用效果呈正相關(guān)性，機械部件的支承情況與機械力學性能緊密相連。要想提升機械內(nèi)置結(jié)構(gòu)的科學性，就需要優(yōu)化內(nèi)部配件，必須保證各個配件的質(zhì)量達到相應(yīng)的標準，只有在一定標準內(nèi)才能夠支撐機械正常運轉(zhuǎn)，有效地減少能耗，提高機械生產(chǎn)效率。如：在外墻保溫及裝飾中的EIFS系統(tǒng)，建筑保溫絕熱中的SIPS系統(tǒng)，隔熱水泥模板中的ICFS外墻系統(tǒng)等，都是通過優(yōu)化內(nèi)置結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標的。

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在綠色理念應(yīng)用過程中，要加大對綠色設(shè)計環(huán)節(jié)控制。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，應(yīng)用綠色生產(chǎn)制造技術(shù)，降低機械設(shè)計制造行業(yè)對自然生態(tài)環(huán)境的污染。因此相關(guān)部門不僅可以減少前期資源投入，同時通過對設(shè)計制造工藝改進，還可以增強產(chǎn)品以及廢棄物回收;在降低對環(huán)境污染的同時，提高材料回收再利用，獲得更高社會及經(jīng)濟效益。

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[1]劉明哲，初文博.綠色理念在機械設(shè)計制造中的滲透分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019，（10）：47.

[2]邊東巖.探析綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019，（8）：16.

[3]劉海鵬.分析綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用[J].居舍，2019，（2）：181.

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