绿色理念在机械设计制造中的应用初探

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【摘 要】将绿色理念应用到机械设计制造之中，能够有效的推动“减少原料、物品回收、重新利用”3R目标的实现。本文首先介绍了在在机械设计制造中应用绿色理念的优势，随后以生物质环保材料为例，分析了绿色理念在机械设计制造中的具体应用。希望这些观点能够有效推动机械设计制造产业的可持续发展。
【关键词】绿色理念；机械设计制造；优化设计
绿色理念也称为生态理念，是指在生产制造的过程中，以人为本，善待环境，保障产品质量的同时提升产品的使用周期和利用效率。将绿色理念融合在机械设计制造之中，能够推动机械制造业产业结构的调整，从源头优化机械制造设计方案，为我国的供给侧改革和生态文明建设提供有力支持。
一、在机械设计制造中应用绿色理念的优势
（一）优化原材料的选择
绿色设计理念是可持续发展理念的延伸，要求制造的机械能够最大限度的减少对能源的消耗，降低对环境的破坏和污染，因此，挑选原材料的过程中，应明确环境、安全等多项指标，优先选择可循环使用的环保材料，削减原材料的种类，在保护环境的同时，降低对能源的消耗程度。
（二）优化生产成本投入
绿色理念要求在进行机械设计的初期就考虑到机械的回收、再利用以及污染处理预案。因而其在设计的过程中必然会在保障生产质量的同时，从源头优化材料的配置和相关产品设计，从而提高原材料的利用效率，以无毒无辐射的设计取代会给环境造成负担的设计，从而减少能源和资本的投入，降低机械的生产成本，增强机械制造的经济效益。
（三）优化产品设计
绿色理念优化产品设计包含两个方面：拆卸性设计和包装设计。首先，在机械设计中采用可拆卸设计是对绿色理念的有力响应，应用可拆卸设计可以有效地保障机械产品的各个零件在机械报废之后仍然能够被回收使用，从而提升了机械零件的循环使用性能。此次，在包装设计方面，应用绿色理念能够减少包装材料的使用量，降低对物质材料的浪费和包装材料堆积而给环境带来的负担。此外，出于对人民群众身体健康的考量，在包装材料的选择上也应以绿色的可循环材料的为主。
（四）优化产品数据库
应用绿色理念能够有效的丰富机械设计数据库中的资料，将机械的使用寿命、机械的节能环保性能以及机械的经济效益等多种信息录入到产品的数据库中去，增强数据共享机制，方便维修养护人员根据客观的数据参数，合理调整机械性能和工作方式，提高机械的使用效率，同时也为后期的环境影响调查提供便利。
二、绿色理念在机械设计制造中的具体应用——基于生物质环保材料的机械设计
（一）生物质环保材料
生物质环保材料主要由玉米秸秆、稻草、花生壳、树枝、锯末等农林废弃物经过粉碎、加压、增密所形成的是一種价格低廉的可再生能源，相对于石油、煤炭等传统的制造材料，生物质环保材料能够有效降低环境污染，节约经济成本。将生物质环保材料与机械制造相结合，挖掘材料的特殊性能与机械加工方法之间的契合点，生产出来的机械产品能够符合节能环保的要求，当产品超过寿命周期之后仍然可以回收再利用或者自动降解回归土壤，避免对环境的破坏。例如，在汽车制造的过程中，可以将纳米纤维这种生物质材料运用到汽车轮胎的骨架设计之中，从而提高橡胶骨架材料的抗压强度，增强其高阻燃性，从而延长汽车轮胎的使用寿命；在航空制造的过程中，将生物质石墨化多孔碳材料应用到飞机制造的过程中，从而降低飞机两翼的质量，提升飞机的安全性能[1]。
（二）在设计方案中的应用
传统的机械设计方案不利于减少原料（reduce）、物品回收（recycle）、重新利用（reuse）目标的达成。因而在应用生物质环保材料进行机械设计时应遵绿色环保设计原则、绿色工艺设计原则、相适应性原则以及人性化原则。首先，绿色环保设计原则，要求设计人员在利用生物质材料设计机械制造方案时，在保障机械产品性能完善的同时，减少其对环境的破坏程度，从而实现对产品功能的优化。利用生物质材料能够有效提高机械产品的轻便性和使用周期，从而达到低碳、节能、环保、循环的多维目标。其次，绿色工艺设计原则要求设计人员在挑选机械产品材料时注重生物质材料的可降解性，在尊重整体机械制造协调性的基础上，优化其零件设计的可拆卸性，从而提升整个制造流程的层次性和有序性。此外，在机械制造的过程中还应注意的工艺废弃物的回收和循环使用，从而增强制造业的经济效益和社会效益。值得注意的一点是，在机械制造的过程中，要采取新技术、新工艺规避周围环境噪音和振动对生物质材料的影响，例如，在装载机设计种，对动力装置进行改进，降低动力装置系统与周围零件的碰撞程度，从而达到减小环境噪音的目的。再次，相适应原则要求设计人员要在综合考量生物质材料性能和产品结构的基础上进行机械设计。要依据机械产品生产的具体环境、具体原理、具体工艺等信息，因地制宜、因势利导，寻找生物质材料性与机械制造系统之间的契合点，合理调整生物质材料的选择。从而保障机械制造系统的整体与局部功能之间能够相互匹配、相互适应、相互协调。最后，人性化原则要求设计人员在设计机械产品时，要遵循“以人为本”的理念。一方面要减少复杂和重复性的工艺操作，在保障机械产品质量的同时，简化机械制造系统的操作程序，减轻操作人员的工作压力；另一方面，要精神考量生产材料的绿色可控性，规避含有辐射以及毒害材料对人体的损害，保障操作人员的生命财产安全。与此同时，生物质材料的使用也能够满足人民群众的审美需求，例如，玻璃中加入纤维素，能够在有效提升汽车车窗使用性能的同时，优化其外观设计，强化人民群众的用户体验，提升其生活质量和水平。
（三）在配套设施中的应用
要想提升绿色理念在机械设计制造中的推广深度和广度，必须将绿色理念渗透到机械设计制造的配套设计之中。首先，政府部门要提供相应的政策扶持和资金投入，立足机制导向，对绿色生态机械的研发和生产做到应补尽补，敞开补贴，推动绿色理念在机械设计制造的中的应用。其次，机械设计生产企业要加强与相关高校和研发机构的合作，不断引进优秀的具有绿色理念的设计人才和先进绿色制造的新工艺、新技术和新材料，从而保障绿色理念在机械设计制造中的实用性、可靠性和有效性。再次，要强化对人才综合素质的培养，提升设计人员的专业技能和思想观念，将绿色理念深入的扎根与设计人员的思想之中，明确绿色理念的意义和重要性，从源头深化绿色理念与机械设计制造的融合。最后，社会要强化对绿色环保理念的宣传力度，使得绿色理念深入人心，激发广大人民群众对绿色理念应用的重视程度，从而监督机械制造业的良性发展，减少其对环境的污染程度。例如，近日，四川成都关工委充分发挥“五老”优势，在推进绿色发展理念进机关、进学校、进企业、进社区、进农村之中，向人民群众普及绿色文化和绿色发展理念并配合有关部门组织开展世界地球日、世界环境日、世界水日、全国节能宣传周、全国低碳周等主题教育活动[2]。
三、结论
综上所述，推动绿色理念在机械设计制造中的应用并不是一蹴而就，需要政府、社会、企业等多个方面的支持和努力。
【参考文献】
[1]贯怀光.绿色设计理念在机械设计制造中的应用[J].内燃机与配件，2018（08）：254-255.
[2]蒲辰羽.绿色理念在机械设计制造中的应用研究[J].数字通信世界，2018（01）：164.