綠色理念在機械設計制造中的應用

裘星

：機械設計制造整個過程復雜度比較高，各個環節之間相互關聯，只有保證每個細節合理，才能夠得到與設計一致的產品。基于綠色理念，對機械設計制造體系進行調整與優化，不僅能夠進一步提高生產效率與產品質量，還可以降低對環境的危害，推動整個行業持續健康發展。本文主要介紹了綠色理念的基本概念，分析了機械設計中綠色理念的優勢，并探討綠色理念在機械設計制造中的具體運用。

：機械設計、綠色理念、應用分析

機械設計制造專業性強，整個過程復雜度高，不僅容易受外界因素影響，同時還會對環境帶來一定污染。面對社會發展速度不斷加快的情況，為實現整個行業持續發展，在提高生產效率的同時，還必須要兼顧環保要求，以先進的理念和技術作為支持，真正意義上實現綠色生產。

綠色概念的重點是“節能”，減少能源和資源的浪費和使用，選擇綠色環保的設計解決方案，環保材料以及綠色生產方法。如今綠色理念廣泛表現于制造業和工業建筑，人們對綠色理念的理解發展日趨成熟。把機械自動化設計和綠色概念融合，可以從設計方面來做到降低能耗和材料使用，并減少生產廢料。降低人力、物力、財力和能源的浪費。在機械制造和自動化行業中施行綠色理念能夠使得能源和資源都得到節約，所以發展綠色理念是非常重要也是非常有必要的。

機械生產的第一步是機械設計，機械性能的高低很大程度上取決于機械設計水平，其主要是與機械產品的使用要求進行結合，對產品的構造、運作原理、零件材料、零件型號、運行形式、能量傳遞等相關內容開展分析與精密的計算，進一步設計出滿足使用條件的機械產品。而可持續發展是綠色理念的主要核心，是有效保障產品從0到1所有環節的質量，在機械設計制造中運用綠色理念，能夠提高效率、降低機械制造成本、最大化提高企業的經濟效益和社會效益。因此，通過在機械設計制造中結合綠色理念，堅持以“健康、可持續”進行生產，減少和有效控制有害物質的排放，保護生態環境，從而促進機械制造行業的長遠發展。

1.環保、低公害

我國經濟的迅速增長，帶來了大量能源消耗，節能環保成為發展過程中最熱門話題。目前節能設計理念已經逐步應用到各個行業，工業生產制造更是首當其沖，環保和低公害，甚至無公害成為設計目標的一部分。在設計理念中融入節能環保理念，將整個機械使用效率提升的同時應用一些先進的技術手段控制能耗，是機械與自動化行業發展的一個方向。例如：快速發展的汽車制造行業中，混合動力汽車的出現，就是在發動機制造的過程中加了入環保理念，其產品能夠有效地減輕環境污染，降低尾氣的排放量，實現環保低公害目標。

2.使用環保型材料

在機械制造與自動化控制時，環保型材料的應用是關鍵，各種環保型材料必須保證低排放，低耗能。所以選擇材料要靈活，低耗能的材料不一定是最適合的材料，彈性、塑性、硬度、抗沖擊性等指標都要考慮在內。要盡量避免選擇熱量交換過多的材料，并注意可回收和重復利用性。許多復合材料都能不同程度的滿足設計需要，而環保型材料的機械零部件也在研發當中，通過以上資源整合，可以設計出更加多元化的產品。

1.降低原料消耗

在市場經濟環境下，企業對生產成本與經營成本的降低追求從未停止過。要想使企業生產、經營成本降低，就要在原料環節進行管控。在企業的生產過程中，要利用先進的現代工藝技術，降低對原料使用的浪費，使每一種原料使用合理，從而降低整個生產過程中對原料的需要。利用先進的生產工藝不僅可以節省原材料，還可以提升產品合格率，使產品質量得到保障，這也使持續發展的重要因素之一。所以，在生產中要關注原材料的使用情況，避免生產中出現浪費原材料的現象，實現對原材料的節約使用，在節省原料基礎上，把提升產品質量與生產效率放在首位。不能為了節省原材料盲目進行材料選取，使產品質量出現問題。這種材料選取不當引發的質量問題違背綠色發展理念，也會對企業形象造成不利影響，得不償失。

2.降低能源消耗

在快速發展的時代中，諸多行業迅速發展，都對自然能源造成大量消耗，一些自然資源是屬于不可再生的，快速消耗自然資源，使世界資源儲備越來越少。所以，為了降低對自然能源的消耗，要不斷創新行業制造工藝，使制造工藝不斷進步，實現對自然資源的合理使用，降低發展對自然能源的消耗。綠色理念可以使機械設計制造行業降低對自然資源的需求，從而降低能源消耗。所以在機械制造行業中，要優先考慮降低能源消耗，使每種能源可以最大程度發揮自身作用，提升自然能源的利用率，在降低企業生產成本的同時，有效降低能源消耗。

3.保護環境

綠色理念對機械設計制造具有重要作用，綠色理念可以使機械制造行業降低對環境的污染，使機械設計制造行業中廢水、廢氣等污染問題得到控制。為了保護自然生態環境，就要研發多種制造工藝，不斷地對現有技術進行創新，降低污染物排放，保護自然環境，使人類社會發展與自然和諧共處，實現互利共存的綠色發展理念。

1.加快技術創新

將綠色設計理念應用在機械設計制造中，可以實現對自然生態環境的保護。作為全新的技術形式，新式機械設計制造能夠密切與其他行業之間的關系，為其他行業的長久發展指引方向。另外，綠色理念還能夠引導機械制造行業實現對新技術的研究，加快技術更新的速度，在提高設計制造效率的同時，確保產品的質量。通過這種方式，可以帶動整個行業健康發展，并與環保行業相互協調。如果在生產過程中，實現對綠色理念的合理運用，能夠增強機械產品的環保性，并有利于實現技術創新與技術升級。也就是說，只有加大對綠色理念的關注、應用，才能夠為行業的發展創造更多空間，并贏得更多的生態效益。

2.實現廢棄物循環使用

綠色理念可以使機械設計制造廢棄物循環使用，這也是廢棄物再利用的全新發展方向。傳統機械設計制造行業不具備對廢棄物循環使用能力。傳統機械設計制造行業不具備這方面的意識，沒有相關廢棄物提煉設備，不能對廢棄原料進行回收與再利用。而綠色理念可以促進回收再利用企業發展，提升廢棄物利用率，在保護自然生態環境的同時，對生產中的廢棄物進行再次利用，使企業生產成本得到控制甚至降低。廢棄物出現就是因為缺少可以對其再利用的企業，但是，這不代表所有企業都不能對其進行再次利用。絕大多數工業制造廢棄物中含有化學物質與金屬殘渣，對這些廢棄物的回收不僅是為了提升企業經濟效益，還可以保護不可再生資源。所以，在綠色理念作用下，出現了許多新型循環工業，實現廢棄物循環處理，為循環工業發展創造良好發展環境。

3.減少能源消耗

目前來看，能源消耗問題日益嚴重，而人們向環境中投放的污染物越來越大，嚴重威脅社會環境和人類生存環境。綠色理念的提出能夠有效的緩解資源過量耗費現狀。在機械設計及制造領域，能夠結合產品生產需求及市場需求，合理分配生產資源，利用綠色理念可以提高產品生產效率，實現產品的高效回收與應用，同時能夠增強產品質量，提升產品使用品質，大大提升能源利用率，降低能源耗費。

4.促進經濟發展

在新時期的發展中，一個產業或者一個技術的出現、應用，必然會對整個行業的進步產生直接影響。對于綠色理念的形成、落實，能夠產生與之相對應的綠色工業，實現對傳統工業模式的調整，對于促進經濟發展具有深遠意義。例如：在對原材料進行回收、再利用的過程中，能夠產生與之相匹配的企業，從而實現綠色發展目標。在形成新興行業的前提下，可以帶動地方經濟的發展，使得更多企業投入到環保原料產品的設計與研發中。長此以往，能夠促進回收行業的發展，使其成為國民經濟市場中的支柱產業。另外，以綠色理念為前提，也會提高機械設計制造的環保性，確保企業、行業實現可持續發展目標。同時企業還可以拓展企業的業務范圍，將與環保相配套的服務、業務滲透在經營發展中。

1.綠色理念的機械設計

應用設計方案對于機械設計非常重要，而綠色機械設計的主要內容包括機械產品的設計理論，以先進的技術以及設計理論作為依托，結合實際的自然環境條件，實現優化資源配置和可持續發展。必須要從多個角度出發，充分考慮對環境、經濟和實用等各個方面。要結合綠色理念，機械設計應用需要從以下幾個方面入手。（1）綠色機械產品的成本需求分析。在機械產品制造前，必須先進行合理的設計，尤其是在產品進行使用后，還要著重考慮回收和重復利用等相關問題。回歸綠色理念的機械產品成本需求分析，需要重點分析產品是否可以回收、循環利用的成本以及在處理其污染物質等。（2）機械產品的可拆裝設計分析。對于機械產品，拆卸環節不可忽視，沿用傳統設計方法會導致機械產品在拆卸過程中不可避免地損傷各個部件。為了提高產品的拆卸效率，降低損傷度，在產品設計中要重點考慮拆卸過程對產品部件的保護性，避免浪費資源，循環利用部件。（3）注重產品的可回收性設計。產品的可回收性是機械設計制造中重點考慮的因素。在經歷了一系列的更新換代后，產品勢必要面臨回收的問題。因此，要仔細分析產品的每個零部件，權衡其材料在回收中的成本高低，包括產品具體的工藝和方法等。在機械設計制造中，使產品不同零部件及材料的價值做到“物盡其用”，最大化地發揮其價值，同時降低和控制回收過程對環境所造成的污染。（4）建立完整的綠色機械設計數據庫。數據庫是充分掌握設計參數的重要方式。在數據庫當中，設計人員能夠實現機械制造過程中相關參數的備份。同時，通過系統化的存儲和分析設計數據，以了解和掌握機械設計當中資源的選用和相關開支等，有利于綠色設計的實踐。

2.在機械制造和自動化方面，選擇節能、環保的材料

首先，使用可回收、可再生和可回收的能源和資源。在機械制造和自動化行業的節能優化設計中，材料的選擇應遵循回收，再生，回收，易降解，小污染的基本原則。這些綠色材料的使用和其制造流程能使它們排放相對較少的有害物質并消耗更少的能量，成本也會相對較低，有利于實施綠色發展和可持續發展[4]。同時，我們要明確禁止使用有毒物質，能源密集型材料，以及使用耐久性低的材料。在各方面，我們盡可能使用環保材料，不斷提高資源的回收率。其次，妥善處理不能重復使用的報廢零件和零件。在優化機器制造和自動化設計過程的過程中，對于不可回收的報廢零件和零件，我們要做到在最小化加工成本的前提下，進行合理的處理，且不能污染環境[5]。要遵守節能、環保的理念。此外，我們還要做到盡量避免使用有毒或污染較嚴重的材料，如石棉、氟利昂、樹脂和其他材料。這些與綠色理念不符，且對環境危害大的材料，堅決不能使用。

3.機械產品綠色制造

機械產品的制造環節中，需要不斷的進行設計論證、反復實踐，再投入到相對應的制造環節中，在制造的過程中應融入綠色理念，以獨特的制造環節，結合設計創新性，實現高效率、高品質的生產及制造，不斷吸引消費者。例如機械產品的外觀包裝，在設計及生產制造的過程中，可充分的利用綠色理念的優勢，有效減少外界環境因素的影響。在機械產品制造的過程中，會大量應用金屬原材料，難免會對環境造成污染，利用綠色理念，應從材料供應的源頭做起，控制金屬材料污染源的蔓延。其次，應加大綠色制造技術的應用范圍，應以減少制造能耗為依據，大力研發和創新綠色技術，切實保障機械產品綠色制造的實現。 此外，在綠色理念實踐與應用的過程中，應對機械產品中的重金屬材料使用量進行嚴格的檢驗，選材過程中主要關注材料的毒性，應選擇無毒材料，增加材料的環保性和無害化，因此在設計和制造的流程上應結合綠色理念，改善各工序，有效開展相關的檢驗檢測工作。例如在汽車涂裝作業中，應選擇環保性的水性化材料，改進流平室、烘干室等結構，并結合綠色理念，堅持環保涂裝的原則進行作業。

4.在企業方面的應用

為了保障機械設計制造行業產品質量，降低機械設計制造行業對自然生態環境的破壞，就要在產品影響因素上加以控制。企業的機械設計人員，可以利用綠色的設計理念，降低對自然資源的損耗，使企業生產出的產品可以具有更高質量。這也要不斷提升機械設計制造人員的綜合素質，使其可以更好地掌握機械制造技術。隨著現代社會經濟的快速發展，綠色設計理念并不是一成不變的，綠色理念只有符合時代發展要求，不斷改進更新綠色設計生產制造技術，才可以提升工作人員的效率。在企業的生產過程中，運用先進的綠色生產制造技術，不僅有利于企業生產效率的提升，還可以降低對自然環境的污染，得到更多高質量的產品。所以，機械設計人員，要不斷強化自身綜合能力，加大對綠色理念的理解，對綠色理念不斷進行應用與更新，使企業產品的生產周期更短，同時滿足生態環境的要求。綠色的生產技術主要建立在原料選擇基礎上，原料采購人員在原料選擇上要充分考慮材料的價格與質量。要想企業材料選購人員具有更高綠色生產意識，就要加大對材料選購人員的培訓，在培訓中不斷強化選購人員的專業知識。還要明確企業內部制度，建立良好的企業管理體系，使企業工作人員積極性不斷提升，使綠色生產制造技術可以更好地應用在機械設計制造行業中。

5.綠色理念在液壓系統中的應用

采用傳統的機械設計制造方式生產的液壓系統，通常會出現泄露問題。為了有效避免此種問題的發生，實現對周邊環境的保護，應該對液壓系統予以合理設計。這一過程中，設計人員可以將綠色理念應用在其中，增強液壓系統的環保能力、綠色能力。具體而言，在設計液壓系統時，需要對污染處理方式進行優化，確保在系統運行期間不會對周圍環境造成影響。依據國家相關規定，液壓系統的設計應該考慮回收因素，實現對系統中的各個零部件的提煉，強化液壓系統的附加價值。另外，設計人員還應該重視液壓系統的危害，分析具體的原因，并制定相應的管理措施。例如：在設計液壓軸的過程中，必須符合國家要求，減少液壓軸所造成的污染，確保液壓系統具有綠色環保的功能。

6.優化機械內置結構

一般來說，機械部件的構造與最終使用效果呈正相關性，機械部件的支承情況與機械力學性能緊密相連。要想提升機械內置結構的科學性，就需要優化內部配件，必須保證各個配件的質量達到相應的標準，只有在一定標準內才能夠支撐機械正常運轉，有效地減少能耗，提高機械生產效率。如：在外墻保溫及裝飾中的EIFS系統，建筑保溫絕熱中的SIPS系統，隔熱水泥模板中的ICFS外墻系統等，都是通過優化內置結構來實現節能環保目標的。

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在綠色理念應用過程中，要加大對綠色設計環節控制。在產品設計過程中，應用綠色生產制造技術，降低機械設計制造行業對自然生態環境的污染。因此相關部門不僅可以減少前期資源投入，同時通過對設計制造工藝改進，還可以增強產品以及廢棄物回收;在降低對環境污染的同時，提高材料回收再利用，獲得更高社會及經濟效益。

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[1]劉明哲，初文博.綠色理念在機械設計制造中的滲透分析[J].山東工業技術，2019，（10）：47.

[2]邊東巖.探析綠色理念在機械設計制造中的應用[J].山東工業技術，2019，（8）：16.

[3]劉海鵬.分析綠色理念在機械設計制造中的應用[J].居舍，2019，（2）：181.

[4]章熠辰.綠色理念在機械設計制造中的應用[J].科技風，2018，（34）：134.