綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

袁國(guó)慶

（南陽(yáng)職業(yè)學(xué)院，河南 南陽(yáng) 474500）

綠色模式是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要戰(zhàn)略，是時(shí)代進(jìn)步的必然要求，綠色理念作為現(xiàn)代化發(fā)展理念，能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益的共同實(shí)現(xiàn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用綠色理念，能使機(jī)械產(chǎn)品在全生命周期都不對(duì)自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大影響，并且利用資源的效率很高。應(yīng)用綠色理念的機(jī)械設(shè)計(jì)制造具有綠色設(shè)計(jì)、綠色材料及綠色制造等特點(diǎn)，由于人們?cè)趥鹘y(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中缺少環(huán)保意識(shí)，忽視對(duì)綠色理念的應(yīng)用，對(duì)自然環(huán)境造成破壞，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造中加強(qiáng)綠色理念的應(yīng)用勢(shì)在必行。

1 綠色理念應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的價(jià)值

人、環(huán)境和其他事項(xiàng)在綠色理念的作用下均處于和諧統(tǒng)一的狀態(tài)，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造而言，工作人員和自然環(huán)境、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造等工作也要滿足統(tǒng)一、可持續(xù)的要求，這就需要人們基于綠色理念，通過(guò)各種途徑優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整個(gè)過(guò)程，使其凸顯環(huán)保和綠色特性，這對(duì)資源、生態(tài)和環(huán)境都是友好的。機(jī)械設(shè)計(jì)制造本身就有一定的標(biāo)準(zhǔn)，并且國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)存在差異，國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員在應(yīng)用綠色理念時(shí)做出全面的考慮，讓機(jī)械工業(yè)煥發(fā)綠色生機(jī)。這其中不但包含機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)，還涉及機(jī)械產(chǎn)品的造型和回收率、材料重復(fù)使用率等，通過(guò)綠色理念的全過(guò)程滲透，極大地提升資源利用率，打造綠色環(huán)保機(jī)械，突出綠色理念的巨大應(yīng)用價(jià)值。

2 綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用途徑

（1）應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械生產(chǎn)制造的基礎(chǔ)和前提，在其中應(yīng)用綠色理念至關(guān)重要，基于先進(jìn)的綠色理念設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保目的。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中要考慮多方面因素，例如，體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的綠色性，致力于減輕對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的污染；體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)用性，致力于滿足市場(chǎng)需求；體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，致力于降低成本，獲取最大化的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)等。

在設(shè)計(jì)綠色機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，還要考慮對(duì)產(chǎn)品的回收、二次利用，特別是二次利用要花費(fèi)的成本、處理污染物的方法與成本等；基于綠色理念提升機(jī)械設(shè)計(jì)的可拆裝性，即考慮拆卸機(jī)械產(chǎn)品時(shí)可能發(fā)生的問(wèn)題、損傷等，預(yù)防因拆卸零件而對(duì)機(jī)械的整體使用性能產(chǎn)生負(fù)面影響，從而通過(guò)較高的拆卸率循環(huán)使用零件，減少資源浪費(fèi)與損耗，提升機(jī)械部件實(shí)用價(jià)值；提高對(duì)回收利用機(jī)械產(chǎn)品廢棄物的重視程度，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)通過(guò)綠色理念節(jié)約能耗，提高機(jī)械的可回收率，在保證機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少環(huán)境破壞；針對(duì)綠色機(jī)械設(shè)計(jì)建立對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)，把設(shè)計(jì)綠色機(jī)械涉及的所有數(shù)據(jù)與信息完整記錄下來(lái)，方便設(shè)計(jì)人員在數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取所需數(shù)據(jù)、信息，對(duì)相關(guān)資源使用情況及開(kāi)支等進(jìn)行分析，提供機(jī)械綠色設(shè)計(jì)的可靠依據(jù)。

（2）應(yīng)用于材料選擇。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中所用的材料是千差萬(wàn)別的，使用材料的種類、數(shù)量及方式等的區(qū)別均會(huì)使環(huán)境受到不同程度的破壞，尤其是一些材料含有有毒化學(xué)物質(zhì)，在材料選擇中，應(yīng)用綠色理念就是要考慮把材料對(duì)環(huán)境的不利影響降到最低。在選擇機(jī)械設(shè)計(jì)制造的材料時(shí)應(yīng)做到以下幾方面。

首先，優(yōu)化選擇材料的方案。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中選擇材料時(shí)必須符合綠色環(huán)保要求，這是使用材料的前提，即要關(guān)注材料的性能與環(huán)保性，選擇與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符的可行性材料，同時(shí)找到可替代污染性材料。其次，保證改造材料的方案具備可行性。在確定機(jī)械設(shè)計(jì)方案后，應(yīng)用綠色理念可能需要改造或替換一些材料，通過(guò)各種改造策略去除材料里會(huì)破壞環(huán)境的因素。所以在選擇材料時(shí)或者在改良材料后，要做好機(jī)械設(shè)計(jì)方案的技術(shù)和可行性論證工作，確保順利實(shí)施改良之后的方案。再次，保證材料的選擇與機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的特殊工藝要求相符。在生產(chǎn)某些機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，會(huì)遇到高溫、高壓或高腐蝕的工藝情況，若選擇的材料性能無(wú)法適應(yīng)這些條件，就會(huì)直接影響機(jī)械設(shè)計(jì)制造的順利實(shí)施，材料在制造過(guò)程中受到損壞，嚴(yán)重時(shí)，還容易引發(fā)工業(yè)事故。所以在保證材料選擇方案可行的同時(shí)，要確定所選材料適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的任何特殊工藝，為生產(chǎn)綠色機(jī)械提供保障。

例如，在汽車制造之中所使用的鎂合金材料，鎂合金是以鎂為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金，是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其不僅吸震性能強(qiáng)、重量輕，而且能夠滿足機(jī)械的自動(dòng)化生產(chǎn)，同時(shí)，尺寸相對(duì)穩(wěn)定，是目前汽車主要的鑄造零部件，是最有效的輕量化材料，其不僅可以滿足當(dāng)前綠色發(fā)展理念對(duì)汽車的整體性要求，也可以滿足人們對(duì)環(huán)保型汽車的要求。諸如奧迪A4和A6的離合器殼體、閥蓋、閥板、變速器殼體等都使用了這類材料，進(jìn)而滿足機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的綠色環(huán)保需求。

（3）應(yīng)用于產(chǎn)品制造。在機(jī)械產(chǎn)品制造中，應(yīng)用綠色理念主要是將綠色技術(shù)融入傳統(tǒng)加工制造工藝，使機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程滿足減少資源消耗、減小環(huán)境影響這兩個(gè)基本要求。機(jī)械產(chǎn)品制造的綠色工藝類型包括：①節(jié)約型制造工藝，也就是把資源消耗較低的制造工藝應(yīng)用于制造機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程；②節(jié)能型制造工藝，即簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品制造工藝流程，通過(guò)能耗較低的生產(chǎn)制造技術(shù)及開(kāi)發(fā)新材料、更新產(chǎn)品制造技術(shù)等途徑實(shí)現(xiàn)機(jī)械綠色節(jié)能制造，盡可能減少生產(chǎn)成本；③環(huán)保型制造工藝，這是機(jī)械產(chǎn)品制造中應(yīng)用綠色理念最關(guān)鍵的部分，通過(guò)對(duì)最新制造工藝的使用，嚴(yán)格控制對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的污染物排放，即在機(jī)械制造的最終環(huán)節(jié)加入處理廢棄物的工藝，通過(guò)科學(xué)合理的方法使用廢棄物，減少環(huán)境破壞。

在確定綠色制造工藝及參考外部環(huán)境的情況下，要優(yōu)選機(jī)械產(chǎn)品制造工藝。由于機(jī)械零部件較多，要用到多種加工工藝，應(yīng)考慮加工工藝與設(shè)備匹配與否，只有使加工工藝匹配生產(chǎn)制造設(shè)備，才能使設(shè)備發(fā)揮正常水平，在高效使用原材料的基礎(chǔ)上，減少次品、廢品的出現(xiàn)概率，提高制造效益。例如，傳統(tǒng)的冷鍛工藝會(huì)降低金屬塑形，容易出現(xiàn)變形開(kāi)裂問(wèn)題，生產(chǎn)效率較低，而熱鍛工藝涉及很多工序，工件精度較差，并且鍛件容易脫碳、氧化、燒損等，急需加強(qiáng)對(duì)綠色鍛造工藝的使用，即消失模鑄造工藝，使用和所需鍛件的形狀、尺寸完全一致的泡沫塑料模替代鍛模進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品造型，模樣不取出呈現(xiàn)實(shí)體鍛型，澆入金屬液汽化并代替泡沫模樣后就能形成所需鍛件，精度較高，適用于生產(chǎn)大批量鍛件。再?gòu)墓?jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的方面考慮，工序少、精度高、自動(dòng)化程度高的溫鍛也是理想的選擇。之后，要考慮科學(xué)安排并調(diào)整制造工序，做到節(jié)能和高效，同時(shí)，引入清潔、高效、節(jié)能的熱處理及真空熱處理技術(shù)，有效地實(shí)現(xiàn)工件的無(wú)碳化、無(wú)氧化、無(wú)滲碳，達(dá)到脫脂除氣的目的。使用離子滲碳技術(shù)也不會(huì)有廢氣及有害煙霧的產(chǎn)生，適應(yīng)綠色環(huán)保發(fā)展需要。

3 綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用實(shí)例

電視機(jī)如今已成為家庭生活不可缺少的機(jī)械之一，這里就以生產(chǎn)電視機(jī)為例，探討綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用。在設(shè)計(jì)電視機(jī)的初期，要全面了解該生產(chǎn)行業(yè)和綠色理念應(yīng)用于電視機(jī)生產(chǎn)的程度，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷、實(shí)地考察等方式收集綠色電視機(jī)設(shè)計(jì)創(chuàng)意，同時(shí)，對(duì)消費(fèi)者可以接受的價(jià)格要有整體的把握，從專利或新聞中獲取法律、科技等信息，幫助選擇生產(chǎn)電視機(jī)所需材料，再確定制造工藝，與企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)能力相結(jié)合。即在收集市場(chǎng)信息以后要定位新型綠色電視機(jī)的消費(fèi)人群，進(jìn)而設(shè)定產(chǎn)品價(jià)格區(qū)間。

在做好這一系列準(zhǔn)備工作后，就要確定新型綠色電視機(jī)設(shè)計(jì)方案，接下來(lái)選擇完全能回收再利用的聚碳酸酯類材料，搭配木質(zhì)殼，盡可能不用有害的、有毒的材料；包裝材料應(yīng)選擇可再生回收的紙，內(nèi)襯防震物選擇泡沫類材料；電視機(jī)結(jié)構(gòu)工藝是可拆卸工藝、可回收模塊，將整個(gè)電視機(jī)產(chǎn)品分成多個(gè)部分，方便組裝、維修、回收；在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，則注意使用材料的屬性、生產(chǎn)環(huán)境等，適當(dāng)拓展生產(chǎn)點(diǎn)，以促進(jìn)運(yùn)輸效率的提高，銷售到貨后，拆除的包裝可以再利用；在其使用方面也沒(méi)有任何輻射污染，不會(huì)損害人體健康，通過(guò)綠色理念與技術(shù)達(dá)到環(huán)保目的。

總而言之，綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用既有效節(jié)省了資源，提高資源利用率，又提高了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量，促進(jìn)機(jī)械工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在今后的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，相關(guān)人員要進(jìn)一步挖掘綠色設(shè)計(jì)點(diǎn)與制造點(diǎn)，使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、材料選擇及制造等具有最大的綠色生態(tài)效益，進(jìn)而獲得最大化的綠色價(jià)值，切實(shí)做好環(huán)保工作，最終為可持續(xù)戰(zhàn)略的順利實(shí)施提供強(qiáng)有力的支撐。