綠色設計理念在機械設計制造中的應用

趙凱

摘要：在新時期，我國生產制造領域發展迅猛，工業化程度逐漸提升，在很大程度上帶動了國民經濟的飛速發展。但與此同時，也產生很大的環境污染，不僅使城市遭遇污染嚴重問題，還影響了生態建設，與節能減排理念相違背。本文分析了綠色制造工藝的內涵及綠色理念在機械設計制造中的應用，并對機械設計制造行業未來的發展方向進行了展望。

關鍵詞：綠色設計理念;機械設計制造;應用

全球變暖、霧霾傷害等都在提醒著人們，環境污染與每個人息息相關，工業生產帶來巨大經濟利益的同時，也給環境帶來巨大負擔，改變傳統的工業生產行業，引入綠色理念、探索新的經濟模式勢在必行。機械設計制造水平是衡量一個國家綜合國力的重要標準，傳統的機械設計制造行業缺乏環保意識，在機械設計加工過程中存在資源浪費等現象，綠色理念的提出有利于機械設計制造行業健康、可持續的發展。

一、機械設計制造中的綠色理念

機械設計制造是機械設備完整性的加工制造階段，由設計、加工、生產等環節組成。機械設計制造中的綠色理念是指，將綠色理念貫徹到機械產品的概念形成、設計制造、機械運行、產品回收和報廢處理等各個環節，在考慮產品質量、能耗、成本等因素的同時，兼顧環境影響和資源效率，在整個機械產品的生命周期中節約資源和能源，盡量不產生環境污染，或將環境污染最小化。綠色理念的最終目的是降低能源消耗對環境的影響，推動資源的可持續發展。綠色機械設計也叫生態設計，其主要特點是：第一，節能;降低原材料的消耗，提升材料的可回收利用率。第二，減排;通過污染物凈化設備加強過濾效果，減少工業三廢的排放。綠色理念的提出使機械設計制造將重點放在資源的循環利用方面，在機械設計環節，除了滿足企業生產需要，還要注重產品的循環使用，例如傳統機械設計中存在的拆卸困難、不可拆卸問題，為了解決這一問題，在機械設備設計之初就需要設計人員進行深入研究、反復驗證。

二、運用綠色理念在機械設計制造中的優勢

1.推動經濟快速發展

雖然傳統的機械設計制造為經濟發展做出了巨大貢獻，但考慮到可持續發展，綠色理念因此被廣泛運用在機械設計制造行業中，隨之而來的是一系列新型產業如雨后春筍般誕生，并帶動其它綠色產業發展，例如，與材料的回收與再利用、新型綠色材料的研發等相匹配的行業。新行業的產生，不僅可以為社會提供就業崗位，緩解失業問題，還可以促進當地的經濟發展，帶動與生產行業相配套的服務業發展。

2.推動技術創新發展

隨著綠色理念的加入，結合生命周期設計、模塊化設計和可拆卸設計這3種方案，可以根據行業需求研發出新的技術。在新技術的生產發展階段中，必然還會引起其它機械行業的模仿，或行業之間的合作。以最初的新技術為基礎制造企業還會繼續根據綠色理念研發出有效性和科學性更好的技術，提高生產效率和產品質量及環保性，實現技術創新升級，在保護環境的前提下獲取最大利益。

3.減少原材料和能源的耗費

機械設計制造行業是一個很消耗材料和能源的行業，其在綠色理念的引導下，可以提高產品的合格率和循環使用率，延長機械設備的使用壽命，并使能源最大程度地得到利用。但是應該注意的是，在整個生產與設計的過程中，不能為了降低成本而偷工減料，影響到機械和產品的質量。

三、綠色理念在機械設計制造中的應用分析

1.綠色設計方案

對于機械產品而言，設計方案也起到一定作用，如果設計方案缺乏合理性，不僅會使制造階段受到影響，還會導致資源發生嚴重浪費。所以，在設計時，要充分應用綠色理念，通過綠色設計理論作為指導，運用先進設計思想進行構思以及設計，達到機械設計綠色目的。具體而言包括以下兩個方面：1）產品成本分析。在設計之前，應該考慮所設計的產品能否能夠回收再利用，如果不能，需要及時轉變設計思路，這是因為回收再利用既符合綠色理念，還能使成本得以大大減少，讓經濟效益得以明顯提升。因此，在以綠色理念為前提條件下，思考產品回收所需要的成本，從而達到節約成本這一目的。2）設計方案。從目前機械設計情況來看，主要包括三種：其一，模塊化設計。該種方案需要設計者對產品模塊所具有的功能進行考慮，并對各產品充分掌握，這樣當產品進行重新組合時，才能形成新的系統，其不僅可以讓零部件得以有效利用，還能使產品及時的更新換代，具有實效性。其二，生命周期。該種方案主要從環境保護因素來考慮，與此同時，也會考慮產品整體性能，兼顧對廢棄物處理所需的成本，生命周期包含產品設計的全過程，既要對產品所需時間以及成本進行細致的考慮，還要確定產品性能是否達標，符合規定要求，可謂是一個復雜過程。其三，可拆卸設計。此種方案考慮的是要確保產品功能完好，可以根據設計要求進行拆卸，這樣既可以確保產品后期得到維護，還能讓產品得以全面再利用。

2.綠色環保材料的選擇

傳統機械設計制造中，對材料的要求基本是三個方面：安全性、經濟性和適配性。對材料的重金屬含量、對使用人員的傷害和設備回收等方面并無特別要求。選用綠色環保材料，除了對材料進行審核，確保材料能夠達到設計要求外，還要盡量降低對人體的傷害。綠色材料的特點主要體現在兩方面：第一，在材料獲取、生產、加工、使用、廢棄、再生這一生命周期的全程中，具有很低的環境負荷值。再生利用率高、對環境污染小的材料環境負荷值相對較低，是對綠色材料評價的綜合指標。第二，循環再生率高。循環再生率高的材料本身就可以節約資源和能源，是環境負荷值低的表現之一。美國卡耐基梅隆大學Rosy教授提出將環境因素融入材料選擇，在滿足功能、幾何形狀、材料等特性和環境等需求的前提下降低成本。機械產品選擇綠色材料的原則主要包括以下幾個方面：第一，材料本身性能的先進性。第二，材料與環境的相容性，即低毒害、污染小等。第三，易回收、可再生、可降解。第四，盡量選擇回收率高的材料。第五，盡量減少材料種類和數量。

3.綠色設計理念對配套設施的要求

機械設計制造過程中，需要更好的應用綠色設計理念，為了綠色設計理念能支撐起設計制造的全過程，就需要相關的配套設施來輔助其發揮出作用。綠色設計理念下相關的配套設施，要借助相關的政策、科學和人才等方面的支持，來進行設計和制造。首先，設計人員要加強相關知識技能的培訓，加強對于綠色理念的認識和了解。其次，企業要注重對先進科學技術的引進和投入，向技術密集型方向發展，打造屬于自己的設計理念，從而更好的為資源的節約、環境的保護、綠色設計理念的應用提供技術上的支持。最后，政府要加強相關政策的扶持力度，從而促進綠色機械設計制造的發展，還要建立和完善相關的企業監督體制，保證綠色設計理念在機械設計制造中的應用，對于不達標的綠色機械產品，要做出嚴肅的處理，使綠色設計理念更進一步的應用和發展。只有不斷的完善和創新機械設計制造工藝，才能保證成本的降低和能源消耗的減少。

結束語

根據我國節能減排政策，綠色設計理念會成為機械設計制造可持續健康發展的指路牌。因此，機械設計制造應用綠色設計理念是社會發展趨勢的必然要求。使其成為我國重要支柱產業，進而提升對環境的整體保護。

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