绿色设计理念在机械设计制造中的融入

张廷栋

摘 要：所谓绿色设计理念，就是在设计产品的过程中将环境属性作为重点考虑因素，降低产品生产、使用和回收过程中对环境的污染，实现产品重复利用。将这种理念应用于机械设计制造中，可以改变机械制造业高能耗、高污染的现状，促进这一领域的可持续发展。本文对绿色设计理念进行概述，分析了这种理念在机械设计制造中的融入方法。

关键词：绿色设计理念；机械设计制造；融入

传统的机械设计制造中会产生大量氧化物、悬浮物等，对生态环境造成污染，在政府大力倡导可持续发展理念的背景下，这种设计方式显然已经不能满足实际需要。为了缓解资源与环境危机，人们提出了绿色设计理念，并将该理念应用于机械设计制造中，取得了不错的成果。但是受到种种因素的限制，应用范围还不够广，如何解决这一问题，是机械设计技术人员需要长期思考的问题。

1 绿色设计理念概述

1.1 绿色设计理念的含义

以往在发展工业经济时，人们将目光放在经济利益上，将生态环境作为代价，先污染、再治理，陷入一种恶性循环。绿色设计理念是在可持续发展背景下提出的，旨在改变工业生产中高能耗、高污染现状，将资源利用率最大化，促进工业经济的可持续发展。“3R原则”是绿色设计理念的核心，第一个R是Reduce，就是通过科学设计减少产品制造和使用过程中对环境的污染；第二个R是Recycle，就是要实现资源以及产品的循环利用；第三个R是Reuse，就是要实现产品的回收利用。总结来说，设计中遵循“3R原则”，就是要减少产品制造和生产过程中的能源消耗以及环境污染，实现产品的回收利用。这种理念提出以后，得到了各个领域的认可，应用越来越广泛[1]。

1.2 绿色设计理念应用于机械设计制造中的重要意义

首先是提高机械设计制造行业的经济效益，一是经过精密设计可以降低对原材料的消耗，二是产品可以回收、循环利用，降低材料消耗。发展工业经济的目的就是获取经济利益，提高人民生活水平，这种设计理念刚好可以满足这些需要。其次是可以实现环境效益，我国自改革开放以来，工业经济迅速发展，取得了举世瞩目的成绩，人民生活水平也明显提升，但是生态环境的破坏程度也越来越严重，尤其是机械制造过程中，存在严重的能源损耗和环境污染问题。21世纪低碳与环保已经成为全球发展主题，各个领域发展过程中必须要将环境效益作为首要考虑因素。将绿色设计理念应用于机械设计制造中，可以兼顾经济效益与生态效益，减少机械设计制造过程挥发物、悬浮物以及氧化物等有害物质的产生，同时还可以通过循环利用降低生产制造频率，取得良好的生态效益[2]。

2 绿色设计理念在机械设计制造中的融入方法

2.1 绿色设计理念在机械材料选择中的应用

材料的选择是机械设计制造中的重要环节，将绿色设计理念应用于材料选择中，需要注意以下几个问题：首先，所选择的材料要能够满足机械设计基本性能要求，这是最重要的，也是最基本的要求；其次，材料要具有可用性，一是结构上，二是形状上，保证材料可以被应用于实际制造中；第三，要考察材料基本性能，要将机械设备的使用环境作为根本依据，要求材料具备良好的耐腐蚀、耐高温性能。除了这些因素之外，还要从长远的角度考虑这些材料是否有可能会对环境造成损害，如铅、汞等有害物质是否超标。还要考虑这些材料的回收价值，机械产品废弃以后，哪些材料或者说零件可以再次利用，哪些零件经过简单的二次加工以后可以继续使用，哪些需要报废处理，这些都是选材环节需要思考的问题。

2.2 机械产品的绿色设计

机械产品的功能性以及生态性都是通过设计实现的，将绿色设计理念应用于机械产品设计中，要考虑到产品的生命周期，包括具体使用的要求、维护要求、拆卸要求以及回收要求等。一方面要考虑到产品性能和质量；另一方面要考虑产品制作和使用过程中的资源消耗情况和对环境污染的情况，要求设计者将这些因素综合起来考虑，满足绿色设计要求。产品设计方案中要明确以下几个问题：一是对成本需求进行分析，在不影响产品功能的前提下，尽量选择回收利用率高的材料，充分考虑产品的后期利用问题；二是设计方案中要明确机械产品拆装问题，为后续维护、零件更换做好准备，避免出现资源浪费问题；三是设计方案的确定要将绿色机械设计数据库作为依据，根据这些资源明确不同设计方法的优势以及劣势，做好设计方案优化工作[3]。

2.3 绿色制造的实现

设计方案确定以后，需要对方案进行反复实践、检验，确认其可以满足设计要求以后，方可进入实际制造环节。这一环节中，要求技术人员严格按照设计方案进行，合理利用材料，避免出现原材料浪费现象。要对制造进行全过程监督、评价，一是监督和评价材料使用情况是否与设计相符，二是对制造过程中产生的氧化物、悬浮物等进行监控，明确制造过程中是否按照计划有效控制环境污染问题。如果评价结果不理想，就要重新审视制造过程，看哪一个环节没有达到设计要求，并及时改进。产品投入使用以后，也要对性能、环境效益以及维护情况进行跟踪评价，在保证使用安全的前提下延长其使用寿命。产品超过使用年限对其进行拆解，对没有发生严重损坏的零件进行二次利用[4]。

3 总结

当前资源与环境危机是全世界各个国家共同面临的问题，低碳与环保已经成为工业经济发展中的主题。为了实现机械设计制造业的可持续发展，研究人员提出了绿色设计理念，将这种理念应用于选择、设计以及制造的全过程，取得了理想效果。

参考文献

[1]刘瑞素，郭兰申.绿色设计和绿色制造是机械行业的发展趋势[J].江苏机械制造与自动化，2001，12（14）：8-9，13.

[2]田坤文.解析新时期背景下机械设计与制造中的绿色设计法[J].电子制作，2015，15（10）：191.

[3]郭云龙.机械制造与自动化中的节能设计理念分析[J].科技与创新，2015，11（13）：26，30.

[4]王秋里.基于可持续发展理念的煤矿机械绿色设计探析[J].科技创新与应用，2012，10（12）：2.

（作者单位：重庆化工设计研究院）