绿色理念在机械设计制造中的应用

摘要：机械设计与制造属于工业设计与制造范畴，人们熟知，工业生产加工对自然资源的使用与消耗非常大，而其带来的污染也非常严重。当今社会的主流趋势就是节能环保，绿色之风深入到各行各业。对于机械设计与制造中的绿色理念也自然形成了。面对世界自然环境的要求，国家发展的长远要求，机械的绿色设计理念以及绿色的制造理念都在慢慢的成熟起来。机械制造业带来的强大经济利益，是一些其他行业无法比拟的。但是其带来的环境问题也非常严重。因此，绿色设计与制造的理念，在机械工业中急需实行。

关键词：绿色理念;机械设计制造;应用

前言

传统的机械设计制造，由于缺乏一定的环保意识，对于资源的使用以及后期加工废品的处理等方面都缺乏相关的理论支持与实际经验。造成了自然环境的破坏，对于机械设计制造的长期发展极为不利。因此，在当代科技高度发达的今天，人们开始重视了绿色设计与制造的理念。

1.机械设计制造中绿色理念的优势分析

绿色的机械设计与制造理念其优势分析，主要在于优先于传统的机械设计制造理念。近年来，我国对于绿色机械设计的研究比较多，发展的也比较深入。对于绿色机械设计理念而言，从某种程度上可以理解为自然环境设计、生态设计以及环境意识设计等等。其主要的内涵在于对制造所需要的自然资源进行循环再利用，减少对环境的影响以及机械的循环利用等等。机械的产品设计要满足可回收、可拆装并能够重复利用等等，这是绿色机械设计理念的新要求。

而传统的机械产品都是从产品的功能以及寿命等产品的基本属性进行考虑的，产品在设计与开发的过程中，先是进行市场分析，然后再进行图纸的设计以及方案的制定。此外，还需要反复的修改以及审定，最终才能真正的进行生产。这样的设计理念，造成了较长的设计与制造周期，产品生产后拆卸较为困难，回收的难度也较大。有些产品在报废后，甚至不能进行回收，造成了大量的资源和能源的浪费，甚至会污染影响环境。

通过与传统的机械设计进行对比，可以了解到绿色的机械设计理念的优势在于绿色的设计理念能够根据自然环境以及原料的合理选择等多个方面进行设计。不仅能够发挥传统设计中的优势，更能降低原料的损耗以及资源的合理使用，便于回收，并满足持续性发展的要求。

2.绿色理念在机械设计制造中的应用

2.1 绿色设计的材料选择

（1）绿色材料的概念及选择

绿色材料又称环境协调性材料或生态材料，是指那些具有良好使用性能或功能，并对资源和能源消耗少，对生态与环境污染小，有利于人类健康，再生利用率高或可降解循环利用，在制备、使用、废弃直到再生循环利用的整个过程中，与环境协调共存的一大类材料。

传统的材料选择方法已不能适应绿色产品及绿色设计的要求，必须从更广泛的角度考虑材料的选择，不仅应考虑基本性能要求，更要着重考虑材料的环境属性。环境材料应具备先进性、环境协调性和舒适性的特点。环境材料所追求的不仅仅是优异的使用性能，而且在材料的制造、使用，废弃直到再生的整个寿命周期中，必须具备与生态环境的协调共存性。

（2）绿色材料的评价

产品设计中所选材料是否为绿色材料，绿色程度有多大，这对材料的比较和选择具有重要作用，其选择决策就是绿色材料评价。如何正确评价材料的环境属性，即判断材料是否是绿色材料有许多不同的方法，其中最常用的有生命周期评价法、模糊层次法及材料的再生循环利用度评价法等。

2.2 产品的可拆卸性设计

所谓拆卸就是从产品或部件上有规律地拆下可用零部件的过程，同时保证不因拆卸过程而造成该零部件的损伤。面向拆卸的设计是一种使产品最容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法，它研究如何设计产品才能高效率、低成本地进行组件、零件的拆卸以及材料的分类拆卸，以便重新使用及回收，产品的可拆卸性是产品回收再生产的前提。

2.3 产品的可回收性设计

回收设计就是在进行产品设计初期，充分考虑产品零部件及材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与可回收有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，并在回收过程中对环境污染为最小的一种设计思想和方法。

2.4 绿色设计评价

绿色产品设计评价最重要的环节就是研究开发对产品整个生命周期进行评价的方法和工具。绿色设计评价可以利用各种工具，如DFDA（计算机辅助拆卸分析）、LCA 及各种数据库等，以支持生命周期各个阶段设计过程的进行，其中最为有效的方法为生命周期评价。生命周期评价或称“环境协调性评价”是对产品系统在整个生命周期中物质和能源的投入产出和潜在的环境影响进行定量分析和评价的一种方法，是对绿色产品进行认证的最有效方法。

2.5 绿色制造

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

绿色制造领域研究的主要原则是强调采用能减轻对环境产生有害影响的制造过程，包括减少有害废弃物和排放物、降低能量消耗、提高材料利用率及增加操作安全性等。简言之，绿色制造应是在不牺牲质量、成本、可靠性、功能或能量利用率的前提下，尽量减少工业活动对生态环境造成的影响，绿色制造的结构层次框图如1 所示。

图1 绿色制造结构框图

从图1中可以看出，要实现绿色制造目标，必须使用绿色能源，采用绿色制造过程，最终生产出绿色产品。在这个过程中必须考虑能源利用率、绿色材料、绿色制造工艺、绿色制造设备与工艺装备、生产成本及环境影响等因素。

3.结束语

总之，绿色理念是一种符合当前经济社会发展的重要发展战略，可以实现机械制造产品的低耗能、低成本、高利用率以及高回收率，大大的提高机械产品的经济价值以及社会价值，推动我国可持续发展观的实施路径，是未来世界发展的主流。

参考文献：

[1]李金明.浅析绿色制造技术在机械制造过程中的应用[J].科技致富向导， 2012（09）

[2]章志荣，苏纯.面向绿色制造的典型机械产品并行设计系统关键技术研究[J]. 软件导刊，2011（12）

[3]韩军霞.机械制造过程中绿色制造技术的应用[J]. 科技资讯，2011（36）

[4]照日格图，孟根岱.绿色环保理念下的机械产品创新设计浅探[J].科技风， 2011（20）

作者简介：

关锦荣（1992.03.07-），本科，邵阳学院机械系。