綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用初探

肖俊杰

【摘 要】將綠色理念應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造之中，能夠有效的推動(dòng)“減少原料、物品回收、重新利用”3R目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。本文首先介紹了在在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用綠色理念的優(yōu)勢(shì)，隨后以生物質(zhì)環(huán)保材料為例，分析了綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用。希望這些觀點(diǎn)能夠有效推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】綠色理念；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；優(yōu)化設(shè)計(jì)

綠色理念也稱為生態(tài)理念，是指在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，以人為本，善待環(huán)境，保障產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)提升產(chǎn)品的使用周期和利用效率。將綠色理念融合在機(jī)械設(shè)計(jì)制造之中，能夠推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，從源頭優(yōu)化機(jī)械制造設(shè)計(jì)方案，為我國(guó)的供給側(cè)改革和生態(tài)文明建設(shè)提供有力支持。

一、在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用綠色理念的優(yōu)勢(shì)

（一）優(yōu)化原材料的選擇

綠色設(shè)計(jì)理念是可持續(xù)發(fā)展理念的延伸，要求制造的機(jī)械能夠最大限度的減少對(duì)能源的消耗，降低對(duì)環(huán)境的破壞和污染，因此，挑選原材料的過(guò)程中，應(yīng)明確環(huán)境、安全等多項(xiàng)指標(biāo)，優(yōu)先選擇可循環(huán)使用的環(huán)保材料，削減原材料的種類(lèi)，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，降低對(duì)能源的消耗程度。

（二）優(yōu)化生產(chǎn)成本投入

綠色理念要求在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的初期就考慮到機(jī)械的回收、再利用以及污染處理預(yù)案。因而其在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必然會(huì)在保障生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，從源頭優(yōu)化材料的配置和相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從而提高原材料的利用效率，以無(wú)毒無(wú)輻射的設(shè)計(jì)取代會(huì)給環(huán)境造成負(fù)擔(dān)的設(shè)計(jì)，從而減少能源和資本的投入，降低機(jī)械的生產(chǎn)成本，增強(qiáng)機(jī)械制造的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)

綠色理念優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)包含兩個(gè)方面：拆卸性設(shè)計(jì)和包裝設(shè)計(jì)。首先，在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用可拆卸設(shè)計(jì)是對(duì)綠色理念的有力響應(yīng)，應(yīng)用可拆卸設(shè)計(jì)可以有效地保障機(jī)械產(chǎn)品的各個(gè)零件在機(jī)械報(bào)廢之后仍然能夠被回收使用，從而提升了機(jī)械零件的循環(huán)使用性能。此次，在包裝設(shè)計(jì)方面，應(yīng)用綠色理念能夠減少包裝材料的使用量，降低對(duì)物質(zhì)材料的浪費(fèi)和包裝材料堆積而給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)擔(dān)。此外，出于對(duì)人民群眾身體健康的考量，在包裝材料的選擇上也應(yīng)以綠色的可循環(huán)材料的為主。

（四）優(yōu)化產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)

應(yīng)用綠色理念能夠有效的豐富機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的資料，將機(jī)械的使用壽命、機(jī)械的節(jié)能環(huán)保性能以及機(jī)械的經(jīng)濟(jì)效益等多種信息錄入到產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫(kù)中去，增強(qiáng)數(shù)據(jù)共享機(jī)制，方便維修養(yǎng)護(hù)人員根據(jù)客觀的數(shù)據(jù)參數(shù)，合理調(diào)整機(jī)械性能和工作方式，提高機(jī)械的使用效率，同時(shí)也為后期的環(huán)境影響調(diào)查提供便利。

二、綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用——基于生物質(zhì)環(huán)保材料的機(jī)械設(shè)計(jì)

（一）生物質(zhì)環(huán)保材料

生物質(zhì)環(huán)保材料主要由玉米秸稈、稻草、花生殼、樹(shù)枝、鋸末等農(nóng)林廢棄物經(jīng)過(guò)粉碎、加壓、增密所形成的是一種價(jià)格低廉的可再生能源，相對(duì)于石油、煤炭等傳統(tǒng)的制造材料，生物質(zhì)環(huán)保材料能夠有效降低環(huán)境污染，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。將生物質(zhì)環(huán)保材料與機(jī)械制造相結(jié)合，挖掘材料的特殊性能與機(jī)械加工方法之間的契合點(diǎn)，生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品能夠符合節(jié)能環(huán)保的要求，當(dāng)產(chǎn)品超過(guò)壽命周期之后仍然可以回收再利用或者自動(dòng)降解回歸土壤，避免對(duì)環(huán)境的破壞。例如，在汽車(chē)制造的過(guò)程中，可以將納米纖維這種生物質(zhì)材料運(yùn)用到汽車(chē)輪胎的骨架設(shè)計(jì)之中，從而提高橡膠骨架材料的抗壓強(qiáng)度，增強(qiáng)其高阻燃性，從而延長(zhǎng)汽車(chē)輪胎的使用壽命；在航空制造的過(guò)程中，將生物質(zhì)石墨化多孔碳材料應(yīng)用到飛機(jī)制造的過(guò)程中，從而降低飛機(jī)兩翼的質(zhì)量，提升飛機(jī)的安全性能[1]。

（二）在設(shè)計(jì)方案中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方案不利于減少原料（reduce）、物品回收（recycle）、重新利用（reuse）目標(biāo)的達(dá)成。因而在應(yīng)用生物質(zhì)環(huán)保材料進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵綠色環(huán)保設(shè)計(jì)原則、綠色工藝設(shè)計(jì)原則、相適應(yīng)性原則以及人性化原則。首先，綠色環(huán)保設(shè)計(jì)原則，要求設(shè)計(jì)人員在利用生物質(zhì)材料設(shè)計(jì)機(jī)械制造方案時(shí)，在保障機(jī)械產(chǎn)品性能完善的同時(shí)，減少其對(duì)環(huán)境的破壞程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品功能的優(yōu)化。利用生物質(zhì)材料能夠有效提高機(jī)械產(chǎn)品的輕便性和使用周期，從而達(dá)到低碳、節(jié)能、環(huán)保、循環(huán)的多維目標(biāo)。其次，綠色工藝設(shè)計(jì)原則要求設(shè)計(jì)人員在挑選機(jī)械產(chǎn)品材料時(shí)注重生物質(zhì)材料的可降解性，在尊重整體機(jī)械制造協(xié)調(diào)性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化其零件設(shè)計(jì)的可拆卸性，從而提升整個(gè)制造流程的層次性和有序性。此外，在機(jī)械制造的過(guò)程中還應(yīng)注意的工藝廢棄物的回收和循環(huán)使用，從而增強(qiáng)制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。值得注意的一點(diǎn)是，在機(jī)械制造的過(guò)程中，要采取新技術(shù)、新工藝規(guī)避周?chē)h(huán)境噪音和振動(dòng)對(duì)生物質(zhì)材料的影響，例如，在裝載機(jī)設(shè)計(jì)種，對(duì)動(dòng)力裝置進(jìn)行改進(jìn)，降低動(dòng)力裝置系統(tǒng)與周?chē)慵呐鲎渤潭?，從而達(dá)到減小環(huán)境噪音的目的。再次，相適應(yīng)原則要求設(shè)計(jì)人員要在綜合考量生物質(zhì)材料性能和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。要依據(jù)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的具體環(huán)境、具體原理、具體工藝等信息，因地制宜、因勢(shì)利導(dǎo)，尋找生物質(zhì)材料性與機(jī)械制造系統(tǒng)之間的契合點(diǎn)，合理調(diào)整生物質(zhì)材料的選擇。從而保障機(jī)械制造系統(tǒng)的整體與局部功能之間能夠相互匹配、相互適應(yīng)、相互協(xié)調(diào)。最后，人性化原則要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，要遵循“以人為本”的理念。一方面要減少?gòu)?fù)雜和重復(fù)性的工藝操作，在保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，簡(jiǎn)化機(jī)械制造系統(tǒng)的操作程序，減輕操作人員的工作壓力；另一方面，要精神考量生產(chǎn)材料的綠色可控性，規(guī)避含有輻射以及毒害材料對(duì)人體的損害，保障操作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。與此同時(shí)，生物質(zhì)材料的使用也能夠滿足人民群眾的審美需求，例如，玻璃中加入纖維素，能夠在有效提升汽車(chē)車(chē)窗使用性能的同時(shí)，優(yōu)化其外觀設(shè)計(jì)，強(qiáng)化人民群眾的用戶體驗(yàn)，提升其生活質(zhì)量和水平。

（三）在配套設(shè)施中的應(yīng)用

要想提升綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的推廣深度和廣度，必須將綠色理念滲透到機(jī)械設(shè)計(jì)制造的配套設(shè)計(jì)之中。首先，政府部門(mén)要提供相應(yīng)的政策扶持和資金投入，立足機(jī)制導(dǎo)向，對(duì)綠色生態(tài)機(jī)械的研發(fā)和生產(chǎn)做到應(yīng)補(bǔ)盡補(bǔ)，敞開(kāi)補(bǔ)貼，推動(dòng)綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的中的應(yīng)用。其次，機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)企業(yè)要加強(qiáng)與相關(guān)高校和研發(fā)機(jī)構(gòu)的合作，不斷引進(jìn)優(yōu)秀的具有綠色理念的設(shè)計(jì)人才和先進(jìn)綠色制造的新工藝、新技術(shù)和新材料，從而保障綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的實(shí)用性、可靠性和有效性。再次，要強(qiáng)化對(duì)人才綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，提升設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)技能和思想觀念，將綠色理念深入的扎根與設(shè)計(jì)人員的思想之中，明確綠色理念的意義和重要性，從源頭深化綠色理念與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的融合。最后，社會(huì)要強(qiáng)化對(duì)綠色環(huán)保理念的宣傳力度，使得綠色理念深入人心，激發(fā)廣大人民群眾對(duì)綠色理念應(yīng)用的重視程度，從而監(jiān)督機(jī)械制造業(yè)的良性發(fā)展，減少其對(duì)環(huán)境的污染程度。例如，近日，四川成都關(guān)工委充分發(fā)揮“五老”優(yōu)勢(shì)，在推進(jìn)綠色發(fā)展理念進(jìn)機(jī)關(guān)、進(jìn)學(xué)校、進(jìn)企業(yè)、進(jìn)社區(qū)、進(jìn)農(nóng)村之中，向人民群眾普及綠色文化和綠色發(fā)展理念并配合有關(guān)部門(mén)組織開(kāi)展世界地球日、世界環(huán)境日、世界水日、全國(guó)節(jié)能宣傳周、全國(guó)低碳周等主題教育活動(dòng)[2]。

三、結(jié)論

綜上所述，推動(dòng)綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用并不是一蹴而就，需要政府、社會(huì)、企業(yè)等多個(gè)方面的支持和努力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]貫懷光.綠色設(shè)計(jì)理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（08）：254-255.

[2]蒲辰羽.綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用研究[J].數(shù)字通信世界，2018（01）：164.