绿色理念在机械设计制造中的应用

裘星

：机械设计制造整个过程复杂度比较高，各个环节之间相互关联，只有保证每个细节合理，才能够得到与设计一致的产品。基于绿色理念，对机械设计制造体系进行调整与优化，不仅能够进一步提高生产效率与产品质量，还可以降低对环境的危害，推动整个行业持续健康发展。本文主要介绍了绿色理念的基本概念，分析了机械设计中绿色理念的优势，并探讨绿色理念在机械设计制造中的具体运用。

：机械设计、绿色理念、应用分析

机械设计制造专业性强，整个过程复杂度高，不仅容易受外界因素影响，同时还会对环境带来一定污染。面对社会发展速度不断加快的情况，为实现整个行业持续发展，在提高生产效率的同时，还必须要兼顾环保要求，以先进的理念和技术作为支持，真正意义上实现绿色生产。

绿色概念的重点是“节能”，减少能源和资源的浪费和使用，选择绿色环保的设计解决方案，环保材料以及绿色生产方法。如今绿色理念广泛表现于制造业和工业建筑，人们对绿色理念的理解发展日趋成熟。把机械自动化设计和绿色概念融合，可以从设计方面来做到降低能耗和材料使用，并减少生产废料。降低人力、物力、财力和能源的浪费。在机械制造和自动化行业中施行绿色理念能够使得能源和资源都得到节约，所以发展绿色理念是非常重要也是非常有必要的。

机械生产的第一步是机械设计，机械性能的高低很大程度上取决于机械设计水平，其主要是与机械产品的使用要求进行结合，对产品的构造、运作原理、零件材料、零件型号、运行形式、能量传递等相关内容开展分析与精密的计算，进一步设计出满足使用条件的机械产品。而可持续发展是绿色理念的主要核心，是有效保障产品从0到1所有环节的质量，在机械设计制造中运用绿色理念，能够提高效率、降低机械制造成本、最大化提高企业的经济效益和社会效益。因此，通过在机械设计制造中结合绿色理念，坚持以“健康、可持续”进行生产，减少和有效控制有害物质的排放，保护生态环境，从而促进机械制造行业的长远发展。

1.环保、低公害

我国经济的迅速增长，带来了大量能源消耗，节能环保成为发展过程中最热门话题。目前节能设计理念已经逐步应用到各个行业，工业生产制造更是首当其冲，环保和低公害，甚至无公害成为设计目标的一部分。在设计理念中融入节能环保理念，将整个机械使用效率提升的同时应用一些先进的技术手段控制能耗，是机械与自动化行业发展的一个方向。例如：快速發展的汽车制造行业中，混合动力汽车的出现，就是在发动机制造的过程中加了入环保理念，其产品能够有效地减轻环境污染，降低尾气的排放量，实现环保低公害目标。

2.使用环保型材料

在机械制造与自动化控制时，环保型材料的应用是关键，各种环保型材料必须保证低排放，低耗能。所以选择材料要灵活，低耗能的材料不一定是最适合的材料，弹性、塑性、硬度、抗冲击性等指标都要考虑在内。要尽量避免选择热量交换过多的材料，并注意可回收和重复利用性。许多复合材料都能不同程度的满足设计需要，而环保型材料的机械零部件也在研发当中，通过以上资源整合，可以设计出更加多元化的产品。

1.降低原料消耗

在市场经济环境下，企业对生产成本与经营成本的降低追求从未停止过。要想使企业生产、经营成本降低，就要在原料环节进行管控。在企业的生产过程中，要利用先进的现代工艺技术，降低对原料使用的浪费，使每一种原料使用合理，从而降低整个生产过程中对原料的需要。利用先进的生产工艺不仅可以节省原材料，还可以提升产品合格率，使产品质量得到保障，这也使持续发展的重要因素之一。所以，在生产中要关注原材料的使用情况，避免生产中出现浪费原材料的现象，实现对原材料的节约使用，在节省原料基础上，把提升产品质量与生产效率放在首位。不能为了节省原材料盲目进行材料选取，使产品质量出现问题。这种材料选取不当引发的质量问题违背绿色发展理念，也会对企业形象造成不利影响，得不偿失。

2.降低能源消耗

在快速发展的时代中，诸多行业迅速发展，都对自然能源造成大量消耗，一些自然资源是属于不可再生的，快速消耗自然资源，使世界资源储备越来越少。所以，为了降低对自然能源的消耗，要不断创新行业制造工艺，使制造工艺不断进步，实现对自然资源的合理使用，降低发展对自然能源的消耗。绿色理念可以使机械设计制造行业降低对自然资源的需求，从而降低能源消耗。所以在机械制造行业中，要优先考虑降低能源消耗，使每种能源可以最大程度发挥自身作用，提升自然能源的利用率，在降低企业生产成本的同时，有效降低能源消耗。

3.保护环境

绿色理念对机械设计制造具有重要作用，绿色理念可以使机械制造行业降低对环境的污染，使机械设计制造行业中废水、废气等污染问题得到控制。为了保护自然生态环境，就要研发多种制造工艺，不断地对现有技术进行创新，降低污染物排放，保护自然环境，使人类社会发展与自然和谐共处，实现互利共存的绿色发展理念。

1.加快技术创新

将绿色设计理念应用在机械设计制造中，可以实现对自然生态环境的保护。作为全新的技术形式，新式机械设计制造能够密切与其他行业之间的关系，为其他行业的长久发展指引方向。另外，绿色理念还能够引导机械制造行业实现对新技术的研究，加快技术更新的速度，在提高设计制造效率的同时，确保产品的质量。通过这种方式，可以带动整个行业健康发展，并与环保行业相互协调。如果在生产过程中，实现对绿色理念的合理运用，能够增强机械产品的环保性，并有利于实现技术创新与技术升级。也就是说，只有加大对绿色理念的关注、应用，才能够为行业的发展创造更多空间，并赢得更多的生态效益。

2.实现废弃物循环使用

绿色理念可以使机械设计制造废弃物循环使用，这也是废弃物再利用的全新发展方向。传统机械设计制造行业不具备对废弃物循环使用能力。传统机械设计制造行业不具备这方面的意识，没有相关废弃物提炼设备，不能对废弃原料进行回收与再利用。而绿色理念可以促进回收再利用企业发展，提升废弃物利用率，在保护自然生态环境的同时，对生产中的废弃物进行再次利用，使企业生产成本得到控制甚至降低。废弃物出现就是因为缺少可以对其再利用的企业，但是，这不代表所有企业都不能对其进行再次利用。绝大多数工业制造废弃物中含有化学物质与金属残渣，对这些废弃物的回收不仅是为了提升企业经济效益，还可以保护不可再生资源。所以，在绿色理念作用下，出现了许多新型循环工业，实现废弃物循环处理，为循环工业发展创造良好发展环境。

3.减少能源消耗

目前来看，能源消耗问题日益严重，而人们向环境中投放的污染物越来越大，严重威胁社会环境和人类生存环境。绿色理念的提出能够有效的缓解资源过量耗费现状。在机械设计及制造领域，能够结合产品生产需求及市场需求，合理分配生产资源，利用绿色理念可以提高产品生产效率，实现产品的高效回收与应用，同时能够增强产品质量，提升产品使用品质，大大提升能源利用率，降低能源耗费。

4.促进经济发展

在新时期的发展中，一个产业或者一个技术的出现、应用，必然会对整个行业的进步产生直接影响。对于绿色理念的形成、落实，能够产生与之相对应的绿色工业，实现对传统工业模式的调整，对于促进经济发展具有深远意义。例如：在对原材料进行回收、再利用的过程中，能够产生与之相匹配的企业，从而实现绿色发展目标。在形成新兴行业的前提下，可以带动地方经济的发展，使得更多企业投入到环保原料产品的设计与研发中。长此以往，能够促进回收行业的发展，使其成为国民经济市场中的支柱产业。另外，以绿色理念为前提，也会提高机械设计制造的环保性，确保企业、行业实现可持续发展目标。同时企业还可以拓展企业的业务范围，将与环保相配套的服务、业务渗透在经营发展中。

1.绿色理念的机械设计

应用设计方案对于机械设计非常重要，而绿色机械设计的主要内容包括机械产品的设计理论，以先进的技术以及设计理论作为依托，结合实际的自然环境条件，实现优化资源配置和可持续发展。必须要从多个角度出发，充分考虑对环境、经济和实用等各个方面。要结合绿色理念，机械设计应用需要从以下几个方面入手。（1）绿色机械产品的成本需求分析。在機械产品制造前，必须先进行合理的设计，尤其是在产品进行使用后，还要着重考虑回收和重复利用等相关问题。回归绿色理念的机械产品成本需求分析，需要重点分析产品是否可以回收、循环利用的成本以及在处理其污染物质等。（2）机械产品的可拆装设计分析。对于机械产品，拆卸环节不可忽视，沿用传统设计方法会导致机械产品在拆卸过程中不可避免地损伤各个部件。为了提高产品的拆卸效率，降低损伤度，在产品设计中要重点考虑拆卸过程对产品部件的保护性，避免浪费资源，循环利用部件。（3）注重产品的可回收性设计。产品的可回收性是机械设计制造中重点考虑的因素。在经历了一系列的更新换代后，产品势必要面临回收的问题。因此，要仔细分析产品的每个零部件，权衡其材料在回收中的成本高低，包括产品具体的工艺和方法等。在机械设计制造中，使产品不同零部件及材料的价值做到“物尽其用”，最大化地发挥其价值，同时降低和控制回收过程对环境所造成的污染。（4）建立完整的绿色机械设计数据库。数据库是充分掌握设计参数的重要方式。在数据库当中，设计人员能够实现机械制造过程中相关参数的备份。同时，通过系统化的存储和分析设计数据，以了解和掌握机械设计当中资源的选用和相关开支等，有利于绿色设计的实践。

2.在机械制造和自动化方面，选择节能、环保的材料

首先，使用可回收、可再生和可回收的能源和资源。在机械制造和自动化行业的节能优化设计中，材料的选择应遵循回收，再生，回收，易降解，小污染的基本原则。这些绿色材料的使用和其制造流程能使它们排放相对较少的有害物质并消耗更少的能量，成本也会相对较低，有利于实施绿色发展和可持续发展[4]。同时，我们要明确禁止使用有毒物质，能源密集型材料，以及使用耐久性低的材料。在各方面，我们尽可能使用环保材料，不断提高资源的回收率。其次，妥善处理不能重复使用的报废零件和零件。在优化机器制造和自动化设计过程的过程中，对于不可回收的报废零件和零件，我们要做到在最小化加工成本的前提下，进行合理的处理，且不能污染环境[5]。要遵守节能、环保的理念。此外，我们还要做到尽量避免使用有毒或污染较严重的材料，如石棉、氟利昂、树脂和其他材料。这些与绿色理念不符，且对环境危害大的材料，坚决不能使用。

3.机械产品绿色制造

机械产品的制造环节中，需要不断的进行设计论证、反复实践，再投入到相对应的制造环节中，在制造的过程中应融入绿色理念，以独特的制造环节，结合设计创新性，实现高效率、高品质的生产及制造，不断吸引消费者。例如机械产品的外观包装，在设计及生产制造的过程中，可充分的利用绿色理念的优势，有效减少外界环境因素的影响。在机械产品制造的过程中，会大量应用金属原材料，难免会对环境造成污染，利用绿色理念，应从材料供应的源头做起，控制金属材料污染源的蔓延。其次，应加大绿色制造技术的应用范围，应以减少制造能耗为依据，大力研发和创新绿色技术，切实保障机械产品绿色制造的实现。 此外，在绿色理念实践与应用的过程中，应对机械产品中的重金属材料使用量进行严格的检验，选材过程中主要关注材料的毒性，应选择无毒材料，增加材料的环保性和无害化，因此在设计和制造的流程上应结合绿色理念，改善各工序，有效开展相关的检验检测工作。例如在汽车涂装作业中，应选择环保性的水性化材料，改进流平室、烘干室等结构，并结合绿色理念，坚持环保涂装的原则进行作业。

4.在企业方面的应用

为了保障机械设计制造行业产品质量，降低机械设计制造行业对自然生态环境的破坏，就要在产品影响因素上加以控制。企业的机械设计人员，可以利用绿色的设计理念，降低对自然资源的损耗，使企业生产出的产品可以具有更高質量。这也要不断提升机械设计制造人员的综合素质，使其可以更好地掌握机械制造技术。随着现代社会经济的快速发展，绿色设计理念并不是一成不变的，绿色理念只有符合时代发展要求，不断改进更新绿色设计生产制造技术，才可以提升工作人员的效率。在企业的生产过程中，运用先进的绿色生产制造技术，不仅有利于企业生产效率的提升，还可以降低对自然环境的污染，得到更多高质量的产品。所以，机械设计人员，要不断强化自身综合能力，加大对绿色理念的理解，对绿色理念不断进行应用与更新，使企业产品的生产周期更短，同时满足生态环境的要求。绿色的生产技术主要建立在原料选择基础上，原料采购人员在原料选择上要充分考虑材料的价格与质量。要想企业材料选购人员具有更高绿色生产意识，就要加大对材料选购人员的培训，在培训中不断强化选购人员的专业知识。还要明确企业内部制度，建立良好的企业管理体系，使企业工作人员积极性不断提升，使绿色生产制造技术可以更好地应用在机械设计制造行业中。

5.绿色理念在液压系统中的应用

采用传统的机械设计制造方式生产的液压系统，通常会出现泄露问题。为了有效避免此种问题的发生，实现对周边环境的保护，应该对液压系统予以合理设计。这一过程中，设计人员可以将绿色理念应用在其中，增强液压系统的环保能力、绿色能力。具体而言，在设计液压系统时，需要对污染处理方式进行优化，确保在系统运行期间不会对周围环境造成影响。依据国家相关规定，液压系统的设计应该考虑回收因素，实现对系统中的各个零部件的提炼，强化液压系统的附加价值。另外，设计人员还应该重视液压系统的危害，分析具体的原因，并制定相应的管理措施。例如：在设计液压轴的过程中，必须符合国家要求，减少液压轴所造成的污染，确保液压系统具有绿色环保的功能。

6.优化机械内置结构

一般来说，机械部件的构造与最终使用效果呈正相关性，机械部件的支承情况与机械力学性能紧密相连。要想提升机械内置结构的科学性，就需要优化内部配件，必须保证各个配件的质量达到相应的标准，只有在一定标准内才能够支撑机械正常运转，有效地减少能耗，提高机械生产效率。如：在外墙保温及装饰中的EIFS系统，建筑保温绝热中的SIPS系统，隔热水泥模板中的ICFS外墙系统等，都是通过优化内置结构来实现节能环保目标的。

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在绿色理念应用过程中，要加大对绿色设计环节控制。在产品设计过程中，应用绿色生产制造技术，降低机械设计制造行业对自然生态环境的污染。因此相关部门不仅可以减少前期资源投入，同时通过对设计制造工艺改进，还可以增强产品以及废弃物回收;在降低对环境污染的同时，提高材料回收再利用，获得更高社会及经济效益。

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[1]刘明哲，初文博.绿色理念在机械设计制造中的渗透分析[J].山东工业技术，2019，（10）：47.

[2]边东岩.探析绿色理念在机械设计制造中的应用[J].山东工业技术，2019，（8）：16.

[3]刘海鹏.分析绿色理念在机械设计制造中的应用[J].居舍，2019，（2）：181.

[4]章熠辰.绿色理念在机械设计制造中的应用[J].科技风，2018，（34）：134.