綠色理念在機械設計制造中的應用初探

肖俊杰

【摘 要】將綠色理念應用到機械設計制造之中，能夠有效的推動“減少原料、物品回收、重新利用”3R目標的實現。本文首先介紹了在在機械設計制造中應用綠色理念的優勢，隨后以生物質環保材料為例，分析了綠色理念在機械設計制造中的具體應用。希望這些觀點能夠有效推動機械設計制造產業的可持續發展。

【關鍵詞】綠色理念；機械設計制造；優化設計

綠色理念也稱為生態理念，是指在生產制造的過程中，以人為本，善待環境，保障產品質量的同時提升產品的使用周期和利用效率。將綠色理念融合在機械設計制造之中，能夠推動機械制造業產業結構的調整，從源頭優化機械制造設計方案，為我國的供給側改革和生態文明建設提供有力支持。

一、在機械設計制造中應用綠色理念的優勢

（一）優化原材料的選擇

綠色設計理念是可持續發展理念的延伸，要求制造的機械能夠最大限度的減少對能源的消耗，降低對環境的破壞和污染，因此，挑選原材料的過程中，應明確環境、安全等多項指標，優先選擇可循環使用的環保材料，削減原材料的種類，在保護環境的同時，降低對能源的消耗程度。

（二）優化生產成本投入

綠色理念要求在進行機械設計的初期就考慮到機械的回收、再利用以及污染處理預案。因而其在設計的過程中必然會在保障生產質量的同時，從源頭優化材料的配置和相關產品設計，從而提高原材料的利用效率，以無毒無輻射的設計取代會給環境造成負擔的設計，從而減少能源和資本的投入，降低機械的生產成本，增強機械制造的經濟效益。

（三）優化產品設計

綠色理念優化產品設計包含兩個方面：拆卸性設計和包裝設計。首先，在機械設計中采用可拆卸設計是對綠色理念的有力響應，應用可拆卸設計可以有效地保障機械產品的各個零件在機械報廢之后仍然能夠被回收使用，從而提升了機械零件的循環使用性能。此次，在包裝設計方面，應用綠色理念能夠減少包裝材料的使用量，降低對物質材料的浪費和包裝材料堆積而給環境帶來的負擔。此外，出于對人民群眾身體健康的考量，在包裝材料的選擇上也應以綠色的可循環材料的為主。

（四）優化產品數據庫

應用綠色理念能夠有效的豐富機械設計數據庫中的資料，將機械的使用壽命、機械的節能環保性能以及機械的經濟效益等多種信息錄入到產品的數據庫中去，增強數據共享機制，方便維修養護人員根據客觀的數據參數，合理調整機械性能和工作方式，提高機械的使用效率，同時也為后期的環境影響調查提供便利。

二、綠色理念在機械設計制造中的具體應用——基于生物質環保材料的機械設計

（一）生物質環保材料

生物質環保材料主要由玉米秸稈、稻草、花生殼、樹枝、鋸末等農林廢棄物經過粉碎、加壓、增密所形成的是一種價格低廉的可再生能源，相對于石油、煤炭等傳統的制造材料，生物質環保材料能夠有效降低環境污染，節約經濟成本。將生物質環保材料與機械制造相結合，挖掘材料的特殊性能與機械加工方法之間的契合點，生產出來的機械產品能夠符合節能環保的要求，當產品超過壽命周期之后仍然可以回收再利用或者自動降解回歸土壤，避免對環境的破壞。例如，在汽車制造的過程中，可以將納米纖維這種生物質材料運用到汽車輪胎的骨架設計之中，從而提高橡膠骨架材料的抗壓強度，增強其高阻燃性，從而延長汽車輪胎的使用壽命；在航空制造的過程中，將生物質石墨化多孔碳材料應用到飛機制造的過程中，從而降低飛機兩翼的質量，提升飛機的安全性能[1]。

（二）在設計方案中的應用

傳統的機械設計方案不利于減少原料（reduce）、物品回收（recycle）、重新利用（reuse）目標的達成。因而在應用生物質環保材料進行機械設計時應遵綠色環保設計原則、綠色工藝設計原則、相適應性原則以及人性化原則。首先，綠色環保設計原則，要求設計人員在利用生物質材料設計機械制造方案時，在保障機械產品性能完善的同時，減少其對環境的破壞程度，從而實現對產品功能的優化。利用生物質材料能夠有效提高機械產品的輕便性和使用周期，從而達到低碳、節能、環保、循環的多維目標。其次，綠色工藝設計原則要求設計人員在挑選機械產品材料時注重生物質材料的可降解性，在尊重整體機械制造協調性的基礎上，優化其零件設計的可拆卸性，從而提升整個制造流程的層次性和有序性。此外，在機械制造的過程中還應注意的工藝廢棄物的回收和循環使用，從而增強制造業的經濟效益和社會效益。值得注意的一點是，在機械制造的過程中，要采取新技術、新工藝規避周圍環境噪音和振動對生物質材料的影響，例如，在裝載機設計種，對動力裝置進行改進，降低動力裝置系統與周圍零件的碰撞程度，從而達到減小環境噪音的目的。再次，相適應原則要求設計人員要在綜合考量生物質材料性能和產品結構的基礎上進行機械設計。要依據機械產品生產的具體環境、具體原理、具體工藝等信息，因地制宜、因勢利導，尋找生物質材料性與機械制造系統之間的契合點，合理調整生物質材料的選擇。從而保障機械制造系統的整體與局部功能之間能夠相互匹配、相互適應、相互協調。最后，人性化原則要求設計人員在設計機械產品時，要遵循“以人為本”的理念。一方面要減少復雜和重復性的工藝操作，在保障機械產品質量的同時，簡化機械制造系統的操作程序，減輕操作人員的工作壓力；另一方面，要精神考量生產材料的綠色可控性，規避含有輻射以及毒害材料對人體的損害，保障操作人員的生命財產安全。與此同時，生物質材料的使用也能夠滿足人民群眾的審美需求，例如，玻璃中加入纖維素，能夠在有效提升汽車車窗使用性能的同時，優化其外觀設計，強化人民群眾的用戶體驗，提升其生活質量和水平。

（三）在配套設施中的應用

要想提升綠色理念在機械設計制造中的推廣深度和廣度，必須將綠色理念滲透到機械設計制造的配套設計之中。首先，政府部門要提供相應的政策扶持和資金投入，立足機制導向，對綠色生態機械的研發和生產做到應補盡補，敞開補貼，推動綠色理念在機械設計制造的中的應用。其次，機械設計生產企業要加強與相關高校和研發機構的合作，不斷引進優秀的具有綠色理念的設計人才和先進綠色制造的新工藝、新技術和新材料，從而保障綠色理念在機械設計制造中的實用性、可靠性和有效性。再次，要強化對人才綜合素質的培養，提升設計人員的專業技能和思想觀念，將綠色理念深入的扎根與設計人員的思想之中，明確綠色理念的意義和重要性，從源頭深化綠色理念與機械設計制造的融合。最后，社會要強化對綠色環保理念的宣傳力度，使得綠色理念深入人心，激發廣大人民群眾對綠色理念應用的重視程度，從而監督機械制造業的良性發展，減少其對環境的污染程度。例如，近日，四川成都關工委充分發揮“五老”優勢，在推進綠色發展理念進機關、進學校、進企業、進社區、進農村之中，向人民群眾普及綠色文化和綠色發展理念并配合有關部門組織開展世界地球日、世界環境日、世界水日、全國節能宣傳周、全國低碳周等主題教育活動[2]。

三、結論

綜上所述，推動綠色理念在機械設計制造中的應用并不是一蹴而就，需要政府、社會、企業等多個方面的支持和努力。

【參考文獻】

[1]貫懷光.綠色設計理念在機械設計制造中的應用[J].內燃機與配件，2018（08）：254-255.

[2]蒲辰羽.綠色理念在機械設計制造中的應用研究[J].數字通信世界，2018（01）：164.