綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

李碩

綠色理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

李碩

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及工業(yè)化進程的不斷推進，環(huán)境污染問題日益嚴峻，“綠色環(huán)保”已經(jīng)成為當(dāng)今社會發(fā)展的主題。機械制造業(yè)是我國工業(yè)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，對于推動我國國民經(jīng)濟的發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實意義，為了實現(xiàn)機械制造業(yè)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展，促進自然與社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，加強機械制造工藝的綠色理念顯得尤為重要。產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計階段是產(chǎn)品生命周期的源頭，70~80%的產(chǎn)品性能都是由這一階段決定，因此機械制造綠色工藝的核心在于綠色設(shè)計。文章主要介紹了基于綠色理念下機械設(shè)計的基本概念及內(nèi)容，分析綠色理念在機械設(shè)計制造中的重要性，探討綠色理念在機械設(shè)計制造中的具體應(yīng)用。

分析我國經(jīng)濟的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，“綠色環(huán)保”、“節(jié)能”是我們必然的選擇，也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的唯一有效策略，目前綠色理念已經(jīng)滲入到各行各業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。機械制造業(yè)是我國工業(yè)發(fā)展的重要標志，從某種程度上而言，機械制造的水平代表了一個國家、地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平以及科學(xué)技術(shù)水平，在我國的經(jīng)濟發(fā)展中占有舉足輕重的地位。綠色理念設(shè)計是一種全新的發(fā)展戰(zhàn)略，符合當(dāng)前時代的發(fā)展需求以及人們的生活要求，傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造并沒有融入環(huán)保意識，不僅造成資源的嚴重浪費，后期加工廢品也并未得到正確的處理，極大的破壞了自然環(huán)境，也極大的限制了機械制造業(yè)的長久、健康發(fā)展，因此在機械設(shè)計制造中注入綠色設(shè)計這一全新元素，顯得非常重要，也非常必要。

綠色理念設(shè)計的基本概念以及內(nèi)容

機械設(shè)計是機械生產(chǎn)的第一步，機械設(shè)計水平直接決定機械性能，其主要是結(jié)合機械產(chǎn)品的使用要求，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、零件材料、零件形狀、零件大小、運作原理、運行方式、能量傳遞等各方面內(nèi)容進行分析和精密的計算，進而設(shè)計出符合使用要求的機械產(chǎn)品。綠色設(shè)計理念貫穿于產(chǎn)品生命周期的全過程，在考慮產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、成本以及開發(fā)周期等問題的同時，充分考慮設(shè)計產(chǎn)品對資源以及環(huán)境的影響，以產(chǎn)品的可循環(huán)使用為導(dǎo)向優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計的各方面因素，最大限度地降低產(chǎn)品及其制造過程中消耗資源總量以及對環(huán)境的危害程度。綠色設(shè)計主要將產(chǎn)品的設(shè)計眼光投放在未來的可持續(xù)發(fā)展上，將綠色產(chǎn)品設(shè)計的要求作為設(shè)計約束條件，提倡無廢物、可回收的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)。綠色設(shè)計的核心內(nèi)容是減少環(huán)境污染，降低能源消耗，實現(xiàn)產(chǎn)品以及零部件的回收以及循環(huán)利用，降低機械的更換頻率，大體可概括為“Reduce（減少）”、“Recycle（循環(huán)）”以及“Reuse（重新利用）”——3R理念。

基于綠色理念的機械設(shè)計制造的重要性

近年來，我國機械制造業(yè)對于綠色機械設(shè)計的研究內(nèi)容比較多，研究的深度和廣度也不斷拓寬，很多人將綠色機械設(shè)計也稱為“生態(tài)設(shè)計”、“自然環(huán)境設(shè)計”、“環(huán)境意識設(shè)計”等。和傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造理念相比，在產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)過程中，傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造首先立足于市場需求分析，根據(jù)市場需求設(shè)計產(chǎn)品的使用功能、使用壽命等基本屬性，并且需求反復(fù)的修改，往往會導(dǎo)致設(shè)計過程以及產(chǎn)品制造周期延長，生產(chǎn)后不易拆卸，產(chǎn)品以及回收難度較大，部分產(chǎn)品在報廢之后，可能無法回收，造成資源大量浪費以及環(huán)境污染。綠色設(shè)計的重要性主要表現(xiàn)在可節(jié)省原材料，減少能源消耗，減少使用過程中廢水、廢氣、廢料的排放，進而保護自然生態(tài)環(huán)境。更加符合可持續(xù)發(fā)展要求主題，實現(xiàn)更大的經(jīng)濟價值以及社會價值。

綠色理念在機械設(shè)計中的具體應(yīng)用

綠色設(shè)計方案。目前比較常用的綠色理念設(shè)計方案包括生命周期設(shè)計、可拆卸性設(shè)計以及模塊化設(shè)計三種，生命周期設(shè)計主要是基于環(huán)境保護、機械產(chǎn)品的成本需求以及產(chǎn)品性能等方面考慮，包括產(chǎn)品的回收、再利用成本、產(chǎn)品代替以及污染物的處理等問題；可拆卸性設(shè)計主要是在保證產(chǎn)品功能不受影響的前提下，進行有規(guī)律拆卸，主要針對產(chǎn)品的再利用設(shè)計以便產(chǎn)品生產(chǎn)后期的維護；模塊化設(shè)計主要是考慮產(chǎn)品的功能以及模塊，通過產(chǎn)品模塊的重新組合從而形成新的系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，也可以提高零部件的充分利用率。最后應(yīng)建立健全綠色機械設(shè)計數(shù)據(jù)庫，設(shè)計人員可將機械設(shè)計制造過程中用到的數(shù)據(jù)以及需要的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化儲存，以便日后查詢以及綠色設(shè)計的理論基礎(chǔ)。

綠色機械設(shè)計制造中的材料選擇。材料是綠色設(shè)計的主要內(nèi)容，在機械設(shè)計制造過程中應(yīng)首選環(huán)保、健康的制造材料，綜合考慮材料與材料之間的相容性、材料的經(jīng)濟性和安全性，分析材料對環(huán)境的影響。傳統(tǒng)的機械制造產(chǎn)品材料主要包括汞、鉛等特殊的有害化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成，產(chǎn)品在使用報廢后，回收利用率低，對環(huán)境有極大的損害，為了實現(xiàn)綠色機械制造工藝，應(yīng)從源頭開始抓起，慎重選擇機械制造材料。機械設(shè)計的綠色選材應(yīng)選擇能夠滿足產(chǎn)品需求的基本性能，保證材料的可用性，選擇高溫性能、抗沖擊性能以及耐腐蝕性能材料，避免選擇有毒材料。其次應(yīng)加強綠色材料的管理工作，認真審核材料的性能、根據(jù)不同的材料進行分類管理并加以標注，在材料投入實際生產(chǎn)后應(yīng)實現(xiàn)材料的動態(tài)管理，及時回收和有效利用設(shè)計中產(chǎn)生的副產(chǎn)品以及廢棄物。

綠色機械設(shè)計實現(xiàn)的基本要求

在機械設(shè)計制造中，若想要真正實現(xiàn)綠色理念設(shè)計，需要國家政策的支持、產(chǎn)品設(shè)計人才以及先進的設(shè)計技術(shù)，人才是實現(xiàn)綠色設(shè)計的核心力量，首先應(yīng)加強對機械設(shè)計人才的培養(yǎng)，重點培養(yǎng)的對象應(yīng)該是高中職院校中機械設(shè)計專業(yè)的學(xué)生，加強綠色理念設(shè)計的概念，讓他們重視綠色設(shè)計。其次，國家應(yīng)制定相關(guān)的綠色機械產(chǎn)品支持政策，加強社會以及廣大群眾對機械產(chǎn)品設(shè)計的監(jiān)督力度。同時應(yīng)不斷學(xué)習(xí)、引進一些先進發(fā)達國家先進的技術(shù)，積極實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新，盡量優(yōu)化設(shè)計方案。

綜上所述，綠色理念是一種符合當(dāng)前經(jīng)濟社會發(fā)展的重要發(fā)展戰(zhàn)略，可以實現(xiàn)機械制造產(chǎn)品的低耗能、低成本、高利用率以及高回收率，大大的提高機械機械產(chǎn)品的經(jīng)濟價值以及社會價值，推動我國可持續(xù)發(fā)展觀的實施路徑，是未來世界發(fā)展的主流。

（作者單位：航空工業(yè)西安飛機工業(yè)（集團）責(zé)任有限公司）