基于绿色理念在机械设计制造中的实践分析

2021-04-10黄明辉

新型工业化 2021年12期

黄明辉

（福建正得鑫贸易有限公司，福建福州 350003）

0 引言

在以绿色理念进行机械设计与制造时，应根据生产清洁化、废物资源化、能源低碳化等特点，通过采用绿色技术完善机械设计内容，推广绿色设计和绿色采购，开发生产绿色产品，采用先进适用的清洁生产工艺技术和高效末端治理装备，建立资源回收循环利用机制，推动用能机构优化，实现机械设计与制造企业的绿色发展。

1 绿色理念概述

绿色设计的核心思想是生态观，追求的最高理想是保护生态环境，也是寻求积极和进步的保护主义设计，即强调以保护主义风格为出发点和立足点，在设计中倡导更富有风格化，更加优良的加工品质，和更加具有耐久性的造型风格。首先，机械设计制造是一个相对完整的加工制造领域，在这个领域中从最基础的机械设计到加工与生产阶段，每一个环节都对绿色设计理念提出了一定的需要，为最终形成一个合格的产品，应根据机械设计内部原理、内部结构、尺寸、形状等进行把控，进而将内部整体以及运作方式与绿色理念相结合。其次，绿色理念可有效帮助设计人员精准地把握出机械设计制造的内部数据，并综合考虑到整体的产品质量，在目前利益与长远利益相结合的情况下，可根据绿色理念不断达到机械设计制造的标准化与可持续性发展性[1]。最后，在机械设计制造行业中，为促进绿色理念发挥成效，应突出其中的实用价值也就是指技术性，同时也要符合人文关怀，彰显我国现代化设计核心理念。以此，在设计中通过科学合理的设计理念结合人机工程学、设计心理学等多学科知识的应用，营造出舒适安全的机械设计环境。例如，在我国临工、柳工和中联重科等工程机械生产企业中，纷纷成立回收与再制造部门，实现了低资源浪费和废物产出，既是一种高收益的回报，也是一种绿色设计，这种绿色设计将技术美中的人文关怀体现得淋漓尽致。

2 将绿色理念运用在机械设计制造中的优势

2.1 推动技术创新发展

在符合科学发展观点和可持续性发展要求时，为有效推动技术创新发展，应充分利用绿色理念进行机械设计与制造。首先，绿色设计理念的核心观念是指，在发挥经济效益的同时节约成本，提高对环境的保护。同时，应以可持续设计以及低碳设计为原则，使用绿色材料、尝试模块化与标准化。在进行机械产品设计时，其设计人员应根据绿色理念寻找最佳的设计办法，并进行反复试验，在按照设计生产成品结构结合绿色理念进行制造时，可充分节约资源，降低损耗。其次，在以最新的技术为基础进行机械制造时，可根据绿色理念研发出具有科学性、有效性的技术，并以此提高机械设计与制造效率，确保产品质量的同时实现技术创新升级，确保环境与绿色相结合后产生的最大效能[2]。

2.2 实现废弃物循环回收利用

在绿色理念的推动下，可有效实现废弃物循环再回收的效果。应充分结合绿色理念实现机械回收与化学回收的工艺效果，从而促进更多有机材料循环利用。例如，在使用新型绿色材料进行制造时，应考虑到材料的回收与再利用效能，可从产业规模合理布局、提高产品竞争力，突出技改升级等方面给予企业转型发展带来便利，推动企业智能化改造、设备更新，为企业发展提振信心，进而发挥回收再利用效能，促进当地的经济发展，进而带动机械生产配套服务发展。此外，在自身生产工艺中，增加以循环原则生产的可持续原料的使用比例，以此增加企业经济利润，促进生态环境保护效果，提高行业的可持续性发展。与此同时，还可以利用机械循环达到化学循环的效果。

2.3 减少原材料与能源的消耗

在进行机械设计时，需要使用大量的能源材料如金属材料，其中金属材料主要有碳钢、不锈钢等，在不断消耗这些材料时不仅对生态环境造成了破坏，也导致利润下滑的情况出现。因此，在进行机械设计与制造中，应要求节约原材料与能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量与毒性；对于产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计与所提供的服务中。以此，有效发挥绿色设计引领作用，不断减少原材料与能源的消耗，提高企业绿色设计链条，并彰显企业绿色亮点，以工业产品绿色设计，逐步将机械设计与市场机制相结合，促进生产方式、消费模式、能源再生发展要求，积极向绿色低碳转型。同时，在利用绿色理念进行机械制造设计时，可采取高质量的材料进行并有效把控成本，应促进材料达到循环使用的效果，在促进机械设备的使用寿命时也可以使能源得到最大化的利用[3]。

3 绿色理念在机械设计制造中的实践分析

3.1 材料选取中的应用

在进行机械设计制造时，其材料的选取是非常重要的环节。在以绿色理念进行设计时，其材料的选取应满足绿色设计要求，并符合机械功能需求。例如，可将粉末材料替代为铜材，进而改进造孔、喷漆等相关技术，有效减少了能耗与环境污染。首先，绿色材料在制造、使用、回收、循环中具有资源利用高、环境污染小等优势特点，因此设计人员在进行选择时应根据材料特点遵循原则如优先选择再生材料；可拆卸可回收的材料；能源消耗低的材料；污染小的材料；不会对环境产生破坏的材料，进而以材料选择原则促进企业的可持续性发展。其次，企业应不断提高设计人员的绿色环保理念，促使设计人员在选择材料时充分考虑到环境保护特点，并选择与环境兼容性较强的材料以及零部件进行机械设计与制造工作[4]。

3.2 设计方案的应用

在以绿色理念进行机械设计与制造时，应根据设计方案进行分析。首先，设计人员在设计方案时，应考虑到绿色材料的生命周期，并以可拆卸性设计、模块化设计为基础，基于环境保护原理在符合机械产品制造成品以及需求时应考虑到产品的回收、利用等问题。其次，在注重绿色设计、可持续设计以及低碳设计时，应充分结合绿色材料、尝试模块化与标准化技术。例如，美国卡特彼勒公司对装载机添加独立式驻车加热器的设计，使装载机在寒冷气候下未启动引擎时能够对座椅和操作舱提前升温，操作员进入操作舱时不必受寒冷之苦，即可以马上展开作业。将高级轿车的功能移植到大型工程机械中，虽然比较复杂，但是这种细节设计正是人文关怀与绿色化理念的体现。同时在我国临工、柳工和中联重科等工程机械生产企业也纷纷成立回收与再制造部门，实现了低资源浪费和废物产出，既是一种高收益的回报，也是一种绿色设计，这种绿色设计将技术美中的人文关怀体现得淋漓尽致。

3.3 配套设施的应用

绿色设计理念目前已经深入落实到机械设计与制造当中，为有效发挥配套设施的应用应采取校企合作的方式，促进机械设计制造专业的学生充分了解绿色设计理念，并以理论与实践并行，加大研发力度，使绿色理念有效地应用在机械设计制造领域中，并以此实现可持续性发展。

3.4 视觉环境中的绿色设计

近几年来，我国在众多市政基础设置建设中呈现出了前所未有的发展趋势，其中我国工程机械市场销售额也有明显的增长。在机械设计制造中，其视觉环境中的绿色设计可从绿色包装技术进行。首先，设计人员应根据工程机械整体结构的标准化与通用化进行设计，并从中形成独具自身特色的设计内容。其次，设计人员可在有效的周期范围内，对包装材料进行循环与再回收，并以降解程度、生产成本、视觉效益等方面进行综合考量[5]。

3.5 液压系统中的绿色设计

在液压系统中应结合绿色设计原则进行。首先，在少用短缺或稀有的原材料时，应尽量寻求其代用的材料，其代用材料可为废料、余料或可回收的材料。其次，在遵循能量损耗原则时，应保证其产品的耐用性，并赋予产品合理的使用寿命，进而努力减少液压系统在使用过程中的能源消耗。与此同时，在不断优化产品性能时，在设计中应去除多余的包装，并减轻产品的重量，在绿色设计原则下可减少零部件数目等，进而充分采取模块化设计理念，提高产品各功能模块的组成效果，并利于装配、拆卸、再回收处理。最后，在进行液压系统设计时，应考虑到整体效益最佳原则，为有效提高材料的资源利用效率，可选择能源消耗低且污染较少的材料，在这种材料进行使用时可达到再生效果，进而在有关于产品的组成信息时提高对材料的循环与利用[6]。

3.6 产品制造中的绿色理念

目前，在绿色理念的带动下，生产企业提出了修旧如新、变废为宝理念，其通过制造以绿色化理念与科学技术让废旧产品重新焕发活力，实施“制造+智造”强区战略，重点发展矿山机械、工程机械、汽车部件、风电部件等高端铸件及石材产品精深加工等新材料产业，加快传统产业转型升级步伐，促进长远可持续发展。以此不仅符合当下绿色发展的新理念，更催生了新的经济增长点，有效实现了综合性能稳定、回收方便、复用率高、无毒、无腐蚀、无污染，助推企业高效、绿色发展的产品制造内容。