基于綠色理念在機械設計制造中的實踐分析

黃明輝

（福建正得鑫貿易有限公司，福建 福州 350003）

0 引言

在以綠色理念進行機械設計與制造時，應根據生產清潔化、廢物資源化、能源低碳化等特點，通過采用綠色技術完善機械設計內容，推廣綠色設計和綠色采購，開發生產綠色產品，采用先進適用的清潔生產工藝技術和高效末端治理裝備，建立資源回收循環利用機制，推動用能機構優化，實現機械設計與制造企業的綠色發展。

1 綠色理念概述

綠色設計的核心思想是生態觀，追求的最高理想是保護生態環境，也是尋求積極和進步的保護主義設計，即強調以保護主義風格為出發點和立足點，在設計中倡導更富有風格化，更加優良的加工品質，和更加具有耐久性的造型風格。首先，機械設計制造是一個相對完整的加工制造領域，在這個領域中從最基礎的機械設計到加工與生產階段，每一個環節都對綠色設計理念提出了一定的需要，為最終形成一個合格的產品，應根據機械設計內部原理、內部結構、尺寸、形狀等進行把控，進而將內部整體以及運作方式與綠色理念相結合。其次，綠色理念可有效幫助設計人員精準地把握出機械設計制造的內部數據，并綜合考慮到整體的產品質量，在目前利益與長遠利益相結合的情況下，可根據綠色理念不斷達到機械設計制造的標準化與可持續性發展性[1]。最后，在機械設計制造行業中，為促進綠色理念發揮成效，應突出其中的實用價值也就是指技術性，同時也要符合人文關懷，彰顯我國現代化設計核心理念。以此，在設計中通過科學合理的設計理念結合人機工程學、設計心理學等多學科知識的應用，營造出舒適安全的機械設計環境。例如，在我國臨工、柳工和中聯重科等工程機械生產企業中，紛紛成立回收與再制造部門，實現了低資源浪費和廢物產出，既是一種高收益的回報，也是一種綠色設計，這種綠色設計將技術美中的人文關懷體現得淋漓盡致。

2 將綠色理念運用在機械設計制造中的優勢

2.1 推動技術創新發展

在符合科學發展觀點和可持續性發展要求時，為有效推動技術創新發展，應充分利用綠色理念進行機械設計與制造。首先，綠色設計理念的核心觀念是指，在發揮經濟效益的同時節約成本，提高對環境的保護。同時，應以可持續設計以及低碳設計為原則，使用綠色材料、嘗試模塊化與標準化。在進行機械產品設計時，其設計人員應根據綠色理念尋找最佳的設計辦法，并進行反復試驗，在按照設計生產成品結構結合綠色理念進行制造時，可充分節約資源，降低損耗。其次，在以最新的技術為基礎進行機械制造時，可根據綠色理念研發出具有科學性、有效性的技術，并以此提高機械設計與制造效率，確保產品質量的同時實現技術創新升級，確保環境與綠色相結合后產生的最大效能[2]。

2.2 實現廢棄物循環回收利用

在綠色理念的推動下，可有效實現廢棄物循環再回收的效果。應充分結合綠色理念實現機械回收與化學回收的工藝效果，從而促進更多有機材料循環利用。例如，在使用新型綠色材料進行制造時，應考慮到材料的回收與再利用效能，可從產業規模合理布局、提高產品競爭力，突出技改升級等方面給予企業轉型發展帶來便利，推動企業智能化改造、設備更新，為企業發展提振信心，進而發揮回收再利用效能，促進當地的經濟發展，進而帶動機械生產配套服務發展。 此外，在自身生產工藝中，增加以循環原則生產的可持續原料的使用比例，以此增加企業經濟利潤，促進生態環境保護效果，提高行業的可持續性發展。與此同時，還可以利用機械循環達到化學循環的效果。

2.3 減少原材料與能源的消耗

在進行機械設計時，需要使用大量的能源材料如金屬材料，其中金屬材料主要有碳鋼、不銹鋼等，在不斷消耗這些材料時不僅對生態環境造成了破壞，也導致利潤下滑的情況出現。因此，在進行機械設計與制造中，應要求節約原材料與能源，淘汰有毒原材料，減降所有廢棄物的數量與毒性；對于產品，要求減少從原材料提煉到產品最終處置的全生命周期的不利影響；對服務，要求將環境因素納入設計與所提供的服務中。以此，有效發揮綠色設計引領作用，不斷減少原材料與能源的消耗，提高企業綠色設計鏈條，并彰顯企業綠色亮點，以工業產品綠色設計，逐步將機械設計與市場機制相結合，促進生產方式、消費模式、能源再生發展要求，積極向綠色低碳轉型。同時，在利用綠色理念進行機械制造設計時，可采取高質量的材料進行并有效把控成本，應促進材料達到循環使用的效果，在促進機械設備的使用壽命時也可以使能源得到最大化的利用[3]。

3 綠色理念在機械設計制造中的實踐分析

3.1 材料選取中的應用

在進行機械設計制造時，其材料的選取是非常重要的環節。在以綠色理念進行設計時，其材料的選取應滿足綠色設計要求，并符合機械功能需求。例如，可將粉末材料替代為銅材，進而改進造孔、噴漆等相關技術，有效減少了能耗與環境污染。首先，綠色材料在制造、使用、回收、循環中具有資源利用高、環境污染小等優勢特點，因此設計人員在進行選擇時應根據材料特點遵循原則如優先選擇再生材料；可拆卸可回收的材料；能源消耗低的材料；污染小的材料；不會對環境產生破壞的材料，進而以材料選擇原則促進企業的可持續性發展。其次，企業應不斷提高設計人員的綠色環保理念，促使設計人員在選擇材料時充分考慮到環境保護特點，并選擇與環境兼容性較強的材料以及零部件進行機械設計與制造工作[4]。

3.2 設計方案的應用

在以綠色理念進行機械設計與制造時，應根據設計方案進行分析。首先，設計人員在設計方案時，應考慮到綠色材料的生命周期，并以可拆卸性設計、模塊化設計為基礎，基于環境保護原理在符合機械產品制造成品以及需求時應考慮到產品的回收、利用等問題。其次，在注重綠色設計、可持續設計以及低碳設計時，應充分結合綠色材料、嘗試模塊化與標準化技術。例如，美國卡特彼勒公司對裝載機添加獨立式駐車加熱器的設計，使裝載機在寒冷氣候下未啟動引擎時能夠對座椅和操作艙提前升溫，操作員進入操作艙時不必受寒冷之苦，即可以馬上展開作業。將高級轎車的功能移植到大型工程機械中，雖然比較復雜，但是這種細節設計正是人文關懷與綠色化理念的體現。同時在我國臨工、柳工和中聯重科等工程機械生產企業也紛紛成立回收與再制造部門，實現了低資源浪費和廢物產出，既是一種高收益的回報，也是一種綠色設計，這種綠色設計將技術美中的人文關懷體現得淋漓盡致。

3.3 配套設施的應用

綠色設計理念目前已經深入落實到機械設計與制造當中，為有效發揮配套設施的應用應采取校企合作的方式，促進機械設計制造專業的學生充分了解綠色設計理念，并以理論與實踐并行，加大研發力度，使綠色理念有效地應用在機械設計制造領域中，并以此實現可持續性發展。

3.4 視覺環境中的綠色設計

近幾年來，我國在眾多市政基礎設置建設中呈現出了前所未有的發展趨勢，其中我國工程機械市場銷售額也有明顯的增長。在機械設計制造中，其視覺環境中的綠色設計可從綠色包裝技術進行。首先，設計人員應根據工程機械整體結構的標準化與通用化進行設計，并從中形成獨具自身特色的設計內容。其次，設計人員可在有效的周期范圍內，對包裝材料進行循環與再回收，并以降解程度、生產成本、視覺效益等方面進行綜合考量[5]。

3.5 液壓系統中的綠色設計

在液壓系統中應結合綠色設計原則進行。首先，在少用短缺或稀有的原材料時，應盡量尋求其代用的材料，其代用材料可為廢料、余料或可回收的材料。其次，在遵循能量損耗原則時，應保證其產品的耐用性，并賦予產品合理的使用壽命，進而努力減少液壓系統在使用過程中的能源消耗。與此同時，在不斷優化產品性能時，在設計中應去除多余的包裝，并減輕產品的重量，在綠色設計原則下可減少零部件數目等，進而充分采取模塊化設計理念，提高產品各功能模塊的組成效果，并利于裝配、拆卸、再回收處理。最后，在進行液壓系統設計時，應考慮到整體效益最佳原則，為有效提高材料的資源利用效率，可選擇能源消耗低且污染較少的材料，在這種材料進行使用時可達到再生效果，進而在有關于產品的組成信息時提高對材料的循環與利用[6]。

3.6 產品制造中的綠色理念

目前，在綠色理念的帶動下，生產企業提出了修舊如新、變廢為寶理念，其通過制造以綠色化理念與科學技術讓廢舊產品重新煥發活力，實施“制造+智造”強區戰略，重點發展礦山機械、工程機械、汽車部件、風電部件等高端鑄件及石材產品精深加工等新材料產業，加快傳統產業轉型升級步伐，促進長遠可持續發展。以此不僅符合當下綠色發展的新理念，更催生了新的經濟增長點，有效實現了綜合性能穩定、回收方便、復用率高、無毒、無腐蝕、無污染，助推企業高效、綠色發展的產品制造內容。

4 結語

綜上所述，在綠色理念的推動下，其機械設計應根據環保、綠色為原則，不斷促進原材料的循環利用效果。與此同時，為真正發揮創新設計理念，應將機械結構設計內容不斷完善，從而使設計人員在發展的同時最大限度節約我們寶貴的資源，進而提高目前城市生態環保效益，為人與機械設備、產品協調發展的設計提供有價值的參考。