綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

王 力

（浙江陀曼智能科技股份有限公司， 浙江 紹興 312500）

引言

我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，機(jī)械制造業(yè)也得到了廣闊的發(fā)展空間，很多制造企業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，但是，隨之而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也給人們的生活造成了很大的威脅。由于企業(yè)使用的設(shè)備較為落后，且在工藝技術(shù)方面也更新緩慢，不少機(jī)械制造企業(yè)將重心僅僅放在盈利上，并沒(méi)有過(guò)多地重視環(huán)保問(wèn)題，導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題日益加重。近年來(lái)，綠色設(shè)計(jì)法得到了廣泛的應(yīng)用，極大程度地改善了當(dāng)前的環(huán)保問(wèn)題，同時(shí)也提升了機(jī)械制造企業(yè)的工作質(zhì)量以及效率，為企業(yè)帶來(lái)了更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，有必要針對(duì)綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用展開(kāi)深入的探究。

1 綠色設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用必要性

1.1 社會(huì)發(fā)展的需要

綠色設(shè)計(jì)理念的提出是推動(dòng)企業(yè)走向環(huán)保的必經(jīng)之路，也是企業(yè)綠色發(fā)展的靈魂。企業(yè)只有認(rèn)識(shí)到環(huán)保的重要性，才能夠在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中本著維護(hù)生態(tài)環(huán)境的觀念運(yùn)行下去。隨著工業(yè)方面在設(shè)計(jì)過(guò)程中逐漸趨于商業(yè)化，漫無(wú)目的地設(shè)計(jì)也讓人們?cè)跓o(wú)節(jié)制的消費(fèi)中逐漸迷失自我，隨之企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也接踵而來(lái)。目前，內(nèi)燃機(jī)作為國(guó)家發(fā)展過(guò)程中必不可缺的部分，對(duì)于提升工業(yè)機(jī)械運(yùn)行有著關(guān)鍵的作用，因此，它的設(shè)計(jì)必然要確保低碳環(huán)保。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，綠色設(shè)計(jì)理念也是國(guó)家發(fā)展的需要，通過(guò)綠色設(shè)計(jì)理念的融入，能夠最大程度地改善制造業(yè)對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染，最終促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)健康發(fā)展[1-2]。

1.2 機(jī)械行業(yè)發(fā)展的需要

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用率越來(lái)越高，為進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展，必須要深入推廣綠色設(shè)計(jì)，進(jìn)而改善傳統(tǒng)能源消耗以及浪費(fèi)的情況，對(duì)于傳統(tǒng)式的機(jī)械設(shè)計(jì)方式要進(jìn)行優(yōu)化，倘若存在過(guò)于消耗資源的設(shè)計(jì)方式要做好改良。例如：在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)柴油燃燒不充分導(dǎo)致浪費(fèi)的情況，并在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大量濃煙對(duì)外界環(huán)境造成污染。因此，可以應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)法，在對(duì)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，在機(jī)動(dòng)車(chē)的油箱輸油管道外部安裝電熱設(shè)備，并使用材料將其包裹好，或者是在機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)部安裝環(huán)保型的節(jié)油設(shè)備，綠色設(shè)計(jì)法的投入應(yīng)用，不僅能夠有效地改善柴油分子霧化不良的情況，還滿足了機(jī)械行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的需要。

1.3 生態(tài)保護(hù)的需要

使用綠色設(shè)計(jì)法是現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造的總體要求，由于工業(yè)發(fā)展迅猛，過(guò)度的商業(yè)化也導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)生了大量的固體廢料、水污染等情況，對(duì)生態(tài)造成了一定程度的破壞。但是使用綠色設(shè)計(jì)法能夠規(guī)避這一系列的情況。當(dāng)一件機(jī)械產(chǎn)品被定義后，就會(huì)投入生產(chǎn)、使用，當(dāng)其價(jià)值利用完畢就會(huì)進(jìn)行回收，二次加工再利用，每一個(gè)階段都需要深入貫徹綠色設(shè)計(jì)的理念，這樣才能更好地促進(jìn)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并起到保護(hù)環(huán)境的作用。例如：采用綠色設(shè)計(jì)法的相關(guān)理念設(shè)計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，需要使用一些環(huán)保的輕質(zhì)材料，同時(shí)在零件以及整體結(jié)構(gòu)上也作了優(yōu)化和調(diào)整，使其與傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃油量也得到了很好的改善，整體質(zhì)量也下降了20 kg 以上，此外，由于使用了環(huán)保輕質(zhì)的材料，不僅使得內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在燃油消耗方面也比原來(lái)的下降了10%左右[3-4]，也減少了二氧化碳等物質(zhì)的排放量。這一方法的使用，成功地提升了工業(yè)企業(yè)的運(yùn)行效率，也對(duì)環(huán)境保護(hù)起到了很好的推動(dòng)作用。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)法的途徑

2.1 可拆卸性設(shè)計(jì)的應(yīng)用

為進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造中綠色設(shè)計(jì)法的應(yīng)用，可以在進(jìn)行機(jī)械的可拆卸性設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行運(yùn)用。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的核心部分，能夠?qū)C(jī)械的工作效率以及使用壽命起到?jīng)Q定性的作用。但是機(jī)械設(shè)計(jì)日益復(fù)雜，使用的機(jī)械設(shè)計(jì)材料也多種多樣，在機(jī)械零件的使用方面難免會(huì)造成浪費(fèi)的情況，相關(guān)人員在處理廢棄物也會(huì)更加困難。因此，相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行綠色機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，在零件設(shè)計(jì)方面提升其可拆卸性能夠大大提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。提高機(jī)械的可拆卸性能夠提升機(jī)械零件的二次使用，避免浪費(fèi)。因此，不少企業(yè)也將機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中零件是否可以拆卸作為評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)機(jī)械產(chǎn)品報(bào)廢以后，其自身的很多零件通過(guò)拆卸，能夠應(yīng)用到其他設(shè)備中來(lái)，這樣有利于材料和零件的循環(huán)使用。而可拆卸設(shè)計(jì)的原則也要確保零部件有多種功能，避免材料中的零件受到損壞而影響設(shè)計(jì)，從而減少零件的多樣化特點(diǎn)[5-6]。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要盡量規(guī)避鉚接、焊接等方式。同時(shí)，在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，要使用較為成熟的拆卸方式，因此，要盡可能地使用螺紋連接的方式，這樣能夠方便后期機(jī)械產(chǎn)品的拆卸?？傮w上來(lái)看，在零件的可拆卸設(shè)計(jì)中運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)法不僅能夠更加突出節(jié)能環(huán)保的效果，而且還能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 綠色設(shè)計(jì)方案的制定

當(dāng)對(duì)機(jī)械制造產(chǎn)品制定綠色設(shè)計(jì)方案時(shí)，也要使用綠色設(shè)計(jì)理念，并將設(shè)計(jì)理念運(yùn)用到產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)以及生命周期設(shè)計(jì)中來(lái)。模塊化設(shè)計(jì)往往是指產(chǎn)品本身以及其功能的設(shè)計(jì)，這需要設(shè)計(jì)人員提前做好充分的考量，當(dāng)模塊進(jìn)行重新組合后形成一個(gè)全新的系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。同時(shí)，也能夠逐步提升產(chǎn)品零部件的利用率。生命周期設(shè)計(jì)需要在機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，將環(huán)境保護(hù)，產(chǎn)品的性能以及成本需求等方面考慮在內(nèi)。這就需要建立綠色機(jī)械設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)[7-8]。這樣一來(lái)，設(shè)計(jì)人員就能夠系統(tǒng)化地將必要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，在后期需要這些數(shù)據(jù)時(shí)也能方便查詢(xún)。

2.3 綠色設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制定

機(jī)械產(chǎn)品在進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)時(shí)，也需要制定相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步明確產(chǎn)品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格監(jiān)督產(chǎn)品生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮其他方面的因素影響，從綠色設(shè)計(jì)理念的角度出發(fā)，規(guī)范具體機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造的技術(shù)要領(lǐng)，進(jìn)而作為機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。例如：在對(duì)燃?xì)鈾C(jī)進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)制造時(shí)，要根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，如：內(nèi)燃機(jī)的能源屬性要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19001 編制；對(duì)于內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)、生命周期設(shè)計(jì)以及可拆卸性等性能要符合異性的要求；內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量管理體系也要符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)即GB/T 24256 等。通過(guò)一系列的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制定，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的綠色設(shè)計(jì)制造與綠色生產(chǎn)，進(jìn)而確保機(jī)械產(chǎn)品在投入使用后，不僅能夠滿足節(jié)能環(huán)保的要求，而且提高了工作效率，使機(jī)械產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化。

2.4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造材料的選用

在選用機(jī)械設(shè)計(jì)制造材料時(shí)，首先要確保材料的環(huán)保性，進(jìn)而再針對(duì)材料的安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行深入的考量。在材料使用前，也要詳細(xì)地考量材料對(duì)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)所使用的材料中，大多都采用一些有害的化學(xué)物質(zhì)，且對(duì)人體會(huì)造成傷害，例如含有鉛和汞等有害化學(xué)材料。當(dāng)使用有毒物質(zhì)的材料生產(chǎn)出的機(jī)械產(chǎn)品投入應(yīng)用后，報(bào)廢時(shí)大部分都不能進(jìn)行二次回收，由于材料本身含有有毒成分，對(duì)環(huán)境也造成了再次污染[9]。因此，需要從源頭監(jiān)督機(jī)械制造的材料使用情況，并自覺(jué)選用環(huán)保無(wú)污染材料制造產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)制造所用的材料既要滿足產(chǎn)品的需求，也要充分確保材料的可使用性，同時(shí)也要重點(diǎn)關(guān)注材料的耐高溫性、抗沖擊性等性能，在環(huán)保無(wú)污染的基礎(chǔ)上，確保材料能夠可循環(huán)使用。

3 結(jié)語(yǔ)

近幾年，國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保逐步重視，市場(chǎng)也對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品提出了更高要求，通過(guò)應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品，能夠更好地落實(shí)節(jié)能環(huán)保的各項(xiàng)要求。為進(jìn)一步提升綠色設(shè)計(jì)法的利用率，可以在可拆卸性設(shè)計(jì)中運(yùn)用，增加零件的重復(fù)使用率，使機(jī)械零件的拆卸工作更加簡(jiǎn)便；可以在制定綠色設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)用，能夠及時(shí)地為機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供便利；也可以在制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)用，這樣能夠確保機(jī)械制造產(chǎn)品更加符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)；也可以在選用材料時(shí)應(yīng)用，進(jìn)而規(guī)避有害、有腐蝕性材料的使用，進(jìn)一步增加機(jī)械制造產(chǎn)品的安全性。