新時(shí)期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法探析

朱靜

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)獲得了新的發(fā)展空間，呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。但在該行業(yè)發(fā)展過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)，行業(yè)的新產(chǎn)品制造與環(huán)境破壞竟然有著正向關(guān)系，在制造新產(chǎn)品的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物與污染物，這些物質(zhì)若不能夠得到及時(shí)、有效的處理，會(huì)造成環(huán)境污染、影響環(huán)保。為改變機(jī)械設(shè)計(jì)與制造存在的這一發(fā)展問(wèn)題，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的良性發(fā)展。行業(yè)負(fù)責(zé)人就必須充分認(rèn)識(shí)綠色設(shè)計(jì)法的重要概念，要將綠色設(shè)計(jì)法帶入到新時(shí)期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)中，從綠色角度審視機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的“可持續(xù)發(fā)展”。

關(guān)鍵詞：新時(shí)期;機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;綠色設(shè)計(jì)法;應(yīng)用對(duì)策

中圖分類號(hào)：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）06-0174-02

0? 引言

在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造的過(guò)程中倘若沒(méi)有遵循綠色理念，很容易在設(shè)計(jì)過(guò)程中選用非綠色、破壞化的綠色原材料，且制作出來(lái)的制作品不具備可回收性、可拆卸性，本身具有環(huán)境危害性，且在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的廢水、廢渣等廢棄物，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生直接負(fù)面影響。這不利于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的“可持續(xù)發(fā)展”，嚴(yán)重影響了環(huán)境、生態(tài)平衡。為解決這一問(wèn)題，行業(yè)負(fù)責(zé)人必須以全新的視角審視機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)，要將綠色設(shè)計(jì)法理念引入到行業(yè)設(shè)計(jì)與制造中，從綠色角度探析機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的新路徑。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的綠色理念

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)發(fā)展初期，人們更注重經(jīng)濟(jì)效益，并未認(rèn)識(shí)到機(jī)械設(shè)計(jì)與制造所產(chǎn)生的環(huán)境影響，沒(méi)有做好必要的環(huán)境保護(hù)工作，既導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)出現(xiàn)了大量資源浪費(fèi)的問(wèn)題，又導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)出現(xiàn)了環(huán)境污染。在新時(shí)期，越來(lái)越多的人開始注意到機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的這一問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)要從綠色的角度出發(fā)開展工作，即要求機(jī)械設(shè)計(jì)與制造人員能夠在保證產(chǎn)品本質(zhì)特征的基礎(chǔ)上能夠根據(jù)實(shí)際情況，盡可能的從設(shè)計(jì)與制造層面降低材料的消耗，要以長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期利益與當(dāng)前利益的平衡，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益與社會(huì)利益的平衡。

2? 綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的作用價(jià)值探析

首先，是工業(yè)化“可持續(xù)發(fā)展”的要求。工業(yè)化要想在未來(lái)的數(shù)十年內(nèi)仍然保持生命周期，就要解決能源問(wèn)題。綠色設(shè)計(jì)法恰好能夠節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，它要求設(shè)計(jì)者從資源的循環(huán)利用角度、環(huán)境保護(hù)角度去設(shè)計(jì)工業(yè)化產(chǎn)品，能夠推動(dòng)工業(yè)化的長(zhǎng)期發(fā)展，滿足時(shí)代的要求;

其次，是社會(huì)健康發(fā)展的要求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的人將關(guān)注點(diǎn)放在環(huán)境污染上，更有許多人提出不能讓經(jīng)濟(jì)的發(fā)展立足于環(huán)境的犧牲，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間的生態(tài)平衡性受到重視。為順應(yīng)社會(huì)健康發(fā)展的需要，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)就必須采用綠色設(shè)計(jì)法，要轉(zhuǎn)變?cè)械臋C(jī)械工作模式，避免在落實(shí)開展機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中產(chǎn)生各種各樣的廢物危害環(huán)境。這樣才能夠從根本上適應(yīng)社會(huì)健康發(fā)展需要，既推動(dòng)自身的良性發(fā)展，又從行業(yè)層面推動(dòng)我國(guó)社會(huì)環(huán)境的發(fā)展;

最后，是環(huán)境保護(hù)的要求。隨著世界環(huán)境生態(tài)問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，世界各國(guó)逐漸將環(huán)境保護(hù)放置在國(guó)家發(fā)展、人民發(fā)展的重要位置。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)在工作過(guò)程中對(duì)環(huán)境所造成的空氣、水質(zhì)、土壤等污染，會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造行業(yè)逐漸喪失市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。利用綠色設(shè)計(jì)法，轉(zhuǎn)變機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)存在的環(huán)境污染問(wèn)題，滿足環(huán)境保護(hù)需要，能夠促進(jìn)自身可持續(xù)發(fā)展，適應(yīng)變化。

3? 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中綠色設(shè)計(jì)法的具體應(yīng)用探析

3.1 選擇綠色原材料

面對(duì)復(fù)雜的原材料，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中設(shè)計(jì)者就要從環(huán)保的角度進(jìn)行篩選。一方面，環(huán)保材料更劃算，能夠節(jié)約成本且節(jié)約資源;另一方面，環(huán)保材料更安全、更綠色，能夠避免在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中材料所造成的環(huán)境污染等負(fù)面影響。如含有鉛、汞等有害物質(zhì)的材料若被利用在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，后期不僅無(wú)法回收，還會(huì)造成環(huán)境有害影響。

因此，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工作人員必須遵循綠色設(shè)計(jì)法，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中所選擇的材料應(yīng)當(dāng)遵循綠色標(biāo)準(zhǔn)要求，并且要在對(duì)比之下盡可能選擇危害較小的材料，如降解材料、可回收材料等。且要加強(qiáng)材料原材料的檢驗(yàn)活動(dòng)，避免在制造過(guò)程中有不符合綠色標(biāo)準(zhǔn)的原材料混入其中，這樣才能夠從原材料層面為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造提供綠色基礎(chǔ)[2]。

3.2 進(jìn)行產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械生產(chǎn)制造的核心，它決定機(jī)械的性能、壽命與使用。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)改變?cè)械脑O(shè)計(jì)模式。要加強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)的考察，了解各種機(jī)械產(chǎn)品的使用、回收狀況，同時(shí)基于綠色理念針對(duì)產(chǎn)品的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性進(jìn)行產(chǎn)品制造分析。再次僅略述兩點(diǎn)：

3.2.1 可拆卸性設(shè)計(jì)? 現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中并不會(huì)只用到一種材料，材料的多種組合性必須具備可拆分性。不可拆卸會(huì)導(dǎo)致大量可重復(fù)利用零部件浪費(fèi)，也會(huì)加大廢棄物處理的難度。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)必須將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則之一，要通過(guò)改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)原有的傳統(tǒng)連接方式，采取易于拆卸的連接方式進(jìn)行產(chǎn)品制作。

這里所說(shuō)的已經(jīng)成熟的拆卸方式主要包括兩種形式：第一，是利用成熟結(jié)構(gòu)的連接方法，如螺栓連接、鍵連接等多種方式進(jìn)行產(chǎn)品拆卸;第二，則是利用計(jì)算機(jī)所開發(fā)的可拆卸性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行拆卸軟件的利用。

如平板包裝的鼻祖“thonet椅子”，由奧地利人索耐特設(shè)計(jì)，即thonet214，該椅子利用蒸汽曲目技術(shù)制作，能夠?qū)⒏鱾€(gè)零部件拆卸組合，既能夠方便運(yùn)輸也能夠方便工業(yè)化生產(chǎn)，是綠色設(shè)計(jì)理念的踐行者。

3.2.2 可回收性設(shè)計(jì)? 在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者必須充分考查產(chǎn)品內(nèi)部的零件材料回收的可能性、必要性以及回收方法、回收處理工藝等。要盡可能的在設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)零件材料資源、能源的最大利用化，遵循可回收性設(shè)計(jì)原則進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。其可回收性設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括可回收材料及其標(biāo)志、可回收工藝與方法、可回收性經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、可回收性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]。

此外在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造者還應(yīng)當(dāng)考慮產(chǎn)品的后期維修性、可重復(fù)利用性等多個(gè)內(nèi)容，只有確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的每一個(gè)環(huán)節(jié)都帶有綠色色彩，綠色設(shè)計(jì)法才能夠真正發(fā)揮自身作用。

3.3 進(jìn)行產(chǎn)品成本分析

在完成機(jī)械設(shè)計(jì)后，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的產(chǎn)品分析工作。該工作要求相關(guān)人員必須考慮產(chǎn)品回收、產(chǎn)品再利用、產(chǎn)品拆卸所帶來(lái)的各種成本費(fèi)用。要通過(guò)對(duì)比不同的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成本，進(jìn)行最佳綠色產(chǎn)品的選擇。以確保所設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品既能夠具備綠色理念，又能夠具備較低成本，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益平衡，才能夠真正將綠色設(shè)計(jì)法引入到機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)中。

就我國(guó)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行范圍，柴油量使用單耗始終在3.6kg/萬(wàn)tkm左右。除操縱原因外，還包括柴油分子霧化不良、燃燒不充分等多種原因。為降低內(nèi)燃機(jī)的柴油量使用成本，真正遵循綠色設(shè)計(jì)法理念。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)機(jī)車柴油箱輸油管到車上管路外側(cè)燃燒1m、50w的電伴熱裝置，利用妨害材料包裹。同時(shí)要安裝WLS-TJ的環(huán)保型機(jī)車柴油節(jié)油器，通過(guò)該節(jié)油器內(nèi)設(shè)的6個(gè)壓電陶瓷裝置進(jìn)行分解柴油，提高霧化功能的同時(shí)降低其成本使用。

3.4 利用綠色制造技術(shù)

當(dāng)然，在完成綠色設(shè)計(jì)工作后制造人員要想實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)，就必須具備一定的綠色實(shí)現(xiàn)技術(shù)。這里所說(shuō)的綠色制造的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要包括四個(gè)內(nèi)容：第一，干切削技術(shù)：該技術(shù)能夠改變?cè)械臐袂邢骷夹g(shù)過(guò)程中清除切削液的費(fèi)用支出，避免切削液在使用過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。即該技術(shù)可以不適用切削液，通過(guò)進(jìn)行道具材料的精細(xì)選擇、真空或噴氣系統(tǒng)的利用，解決在產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程中出現(xiàn)的潤(rùn)滑、排屑等問(wèn)題;第二，微機(jī)械技術(shù)：該技術(shù)即通過(guò)體積小、精度高、性能穩(wěn)定性特征，進(jìn)行大批量產(chǎn)品制造，既能夠?qū)崿F(xiàn)資源的節(jié)約，又能夠確保制造成本的成本低廉;第三，快速原型制造（RPM）技術(shù)：即能夠利用計(jì)算機(jī)的CAD模型，形成系統(tǒng)的各界面層形狀的二維數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)提供的基礎(chǔ)上利用熔結(jié)、聚合等各種化學(xué)手段，迅速的形成與數(shù)據(jù)相關(guān)的模型零件。它能夠任意形成各種模型的復(fù)雜情況，實(shí)現(xiàn)了“材料生長(zhǎng)”，是機(jī)械制造領(lǐng)域的突破，同時(shí)蘊(yùn)含綠色理念[4];第四，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：該技術(shù)即利用信息技術(shù)營(yíng)造一個(gè)真實(shí)的、虛擬的線上空間，在這一線上空間內(nèi)人處于其中，仿佛如臨其境，能夠進(jìn)行各種各樣的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造模擬。它加快了機(jī)械設(shè)計(jì)人員的加工、設(shè)計(jì)、裝備、產(chǎn)品開發(fā)的過(guò)程，在虛擬空間內(nèi)減少了資源的浪費(fèi)，是綠色設(shè)計(jì)法的重要應(yīng)用實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一。

3.5 確定綠色設(shè)計(jì)規(guī)范

從綠色層面入手進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，必須具備明確的產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，要針對(duì)具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)從綠色層面做產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范，以此作為最后產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作的檢驗(yàn)與使用標(biāo)準(zhǔn)。

如就內(nèi)燃機(jī)而言，在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)期設(shè)計(jì)規(guī)范具體如下：①內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中產(chǎn)品中不含有害物質(zhì)的零部件重量應(yīng)當(dāng)占產(chǎn)品凈質(zhì)量的90%;②內(nèi)燃機(jī)的能源屬性指標(biāo)應(yīng)當(dāng)按照GB/T 32159要求編制;③內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)品使用燃料類型其排放限值基準(zhǔn)值為國(guó)家規(guī)定排放限值80%，且可再利用率必須≥85%;④其內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)品清潔度顆粒基準(zhǔn)值必須在0.6層面，尿素燃料消耗比為6.5%。

4? 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中綠色設(shè)計(jì)法的應(yīng)用保障探析

4.1 加大投入，加大綠色設(shè)計(jì)法支持力度

綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的應(yīng)用需要多方面主體的支持，既要求國(guó)家科技、政策的傾斜，又要求社會(huì)、企業(yè)的科技、資金支撐。只有國(guó)家、社會(huì)、企業(yè)都加大等對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)綠色設(shè)計(jì)法的支持，加強(qiáng)資金、科技投入，這樣才能夠不斷推進(jìn)綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的應(yīng)用。

4.2 進(jìn)行培訓(xùn)，發(fā)展設(shè)計(jì)人員的綠色意識(shí)

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造人員作為直接參與者，是綠色設(shè)計(jì)法的應(yīng)用、執(zhí)行人。從工作人員層面，必須具備較高的綠色意識(shí)。企業(yè)可以通過(guò)集中培訓(xùn)的方式，加強(qiáng)對(duì)綠色設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)，同時(shí)招聘、選擇具有專業(yè)化素養(yǎng)的人才，進(jìn)入到企業(yè)隊(duì)伍中。這樣能夠從人才隊(duì)伍上保證綠色設(shè)計(jì)法的有效應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械與制造行業(yè)的發(fā)展。

4.3 必要監(jiān)督，確保綠色與設(shè)計(jì)制造并行

這里所說(shuō)的監(jiān)督包括三個(gè)主體的監(jiān)督：第一，國(guó)家要定期對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)進(jìn)行必要的監(jiān)督，可以采用抽查方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題;第二，企業(yè)要遵循綠色設(shè)計(jì)理念設(shè)定監(jiān)督部門，及時(shí)把握設(shè)計(jì)與制造動(dòng)向，確保綠色設(shè)計(jì)理念作為第一指導(dǎo)理念;第三，群眾對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造長(zhǎng)具有監(jiān)督作用。機(jī)械制造廠要隨時(shí)隨地接受群眾監(jiān)督。只有強(qiáng)化監(jiān)督，這樣才能夠確保綠色與整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造流程并行。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，綠色設(shè)計(jì)理念為新時(shí)期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造開辟了新的路徑，它集合能源節(jié)約、保護(hù)環(huán)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)“可持續(xù)發(fā)展”有著積極作用。雖然目前綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用仍然處于初步探索狀態(tài)，但只要廣大機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作者能夠不斷的革新技術(shù)，認(rèn)知綠色設(shè)計(jì)法的概念與內(nèi)涵，就能夠發(fā)揮綠色設(shè)計(jì)法的作用與價(jià)值，讓機(jī)械設(shè)計(jì)與制造和環(huán)境保護(hù)掛鉤，實(shí)現(xiàn)平衡、穩(wěn)定、雙向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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