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绿色理念在机械设计制造中的应用龚禹

发表时间：2021/5/21 来源：《基层建设》2021年第2期作者：龚禹

[导读] 摘要：过去的机械设计制造过程中，要求设计研发工作人员进行全方位的市场调查研究，掌握市场需求情况并进行可行性分析，再根据产品属性予以调整，这一过程不但需要较长时间，设计制造周期长，还可能存在资源浪费问题。

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        摘要：过去的机械设计制造过程中，要求设计研发工作人员进行全方位的市场调查研究，掌握市场需求情况并进行可行性分析，再根据产品属性予以调整，这一过程不但需要较长时间，设计制造周期长，还可能存在资源浪费问题。所以在机械设计制造中应用绿色设计理念，不但能够在设计制造过程中降低能源消耗，同时还能够有效降低机械设计制造中产生的各种废料、废水的排放量，从而实现对环境的有效保护，确保机械制造行业的持续健康发展。
        关键词：绿色理念；机械设计制造；应用
        1绿色机械设计的基本概念
        机械设计是指对机械产品结构、性能等进行深入分析，科学的合设计各个零部件的环节，需要零部件的尺寸、组合等进行合理配置，确保机械设计产品的质量，确保产品性能满足企业销售需求。在机械制造设计时，融入绿色理念，能够提升结构设计之间的紧密性，提升能源利用率，实现产品高质量高性能与环保性能之间的协调。绿色理念应有在机械设计制造之中具有十分明显优势，主要体现在以下方面：绿色理念、技术与机械设计制造技术具有较高的契合度，能够确保机械产品制造的有序、高效实施，提高产品质量，提升产品环保性能，产品在激烈的市场竞争中保持良好优势;其次，绿色理念应用在机械设计制造之中，具有超强的适用性，绿色技术能够很快适应各个区域的特点，例如：人文历史、自然条件等。
        2在机械设计制造中应用绿色理念的特点
        2.1经济性
        机械设计思想依据以往观念应该以其具体的需求和观念为主，而不会去考虑其原材料对自然资源的过度消耗带来的深远影响，在资源充足的情况下，机械产品的制造会获得很大的经济效益，而随着资源的急剧消耗，使得原材料的价格猛涨，造成机械制造的持续性深受打击，生产该机械产品的行业或企业很可能停产甚至崩溃，这就是没有从长远的经济效益角度考虑问题的后果，这些问题依据自然资源的不可再生性就已经注定会发生，而很多企业为了短期的暴利忽视了这一问题。
        2.2环保性
        机械设计制造常见的环境问题有两个：分别是空气污染和噪音污染，这两个问题的出现不仅与社会可持续发展的要求不符，还在很大程度上对环境产生了危害，因此，社会现阶段最主要的发展方向即为对绿色经济进行发展，这就要求在进行机械设计制造时，工作人员将环保作为第一原则。也就是说，只要保证产品和环境的协调统一，才能实现对资源利用率的提高，也才能减少环境污染问题的发生几率。
        3绿色理念在机械设计制造中的应用途径
        3.1应用于机械设计
        机械设计是机械生产制造的基础和前提，在其中应用绿色理念至关重要，基于先进的绿色理念设计机械产品，能实现绿色环保目的。在机械产品设计中要考虑多方面因素，例如，体现机械设计方案的绿色性，致力于减轻对自然生态环境的污染；体现机械设计的实用性，致力于满足市场需求；体现机械设计的经济性，致力于降低成本，获取最大化的经济利润等。

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        在设计绿色机械产品时，还要考虑对产品的回收、二次利用，特别是二次利用要花费的成本、处理污染物的方法与成本等；基于绿色理念提升机械设计的可拆装性，即考虑拆卸机械产品时可能发生的问题、损伤等，预防因拆卸零件而对机械的整体使用性能产生负面影响，从而通过较高的拆卸率循环使用零件，减少资源浪费与损耗，提升机械部件实用价值；提高对回收利用机械产品废弃物的重视程度，在设计环节通过绿色理念节约能耗，提高机械的可回收率，在保证机械设计质量的基础上减少环境破坏；针对绿色机械设计建立对应数据库，把设计绿色机械涉及的所有数据与信息完整记录下来，方便设计人员在数据库中调取所需数据、信息，对相关资源使用情况及开支等进行分析，提供机械绿色设计的可靠依据。
        3.2应用于材料选择
        机械设计与制造中所用的材料是千差万别的，使用材料的种类、数量及方式等的区别均会使环境受到不同程度的破坏，尤其是一些材料含有有毒化学物质，在材料选择中，应用绿色理念就是要考虑把材料对环境的不利影响降到最低。在选择机械设计制造的材料时应做到以下几方面。
        首先，优化选择材料的方案。在机械设计制造中选择材料时必须符合绿色环保要求，这是使用材料的前提，即要关注材料的性能与环保性，选择与技术标准相符的可行性材料，同时找到可替代污染性材料。其次，保证改造材料的方案具备可行性。在确定机械设计方案后，应用绿色理念可能需要改造或替换一些材料，通过各种改造策略去除材料里会破坏环境的因素。所以在选择材料时或者在改良材料后，要做好机械设计方案的技术和可行性论证工作，确保顺利实施改良之后的方案。再次，保证材料的选择与机械设计制造中的特殊工艺要求相符。在生产某些机械产品时，会遇到高温、高压或高腐蚀的工艺情况，若选择的材料性能无法适应这些条件，就会直接影响机械设计制造的顺利实施，材料在制造过程中受到损坏，严重时，还容易引发工业事故。所以在保证材料选择方案可行的同时，要确定所选材料适应机械生产的任何特殊工艺，为生产绿色机械提供保障。
        例如，在汽车制造之中所使用的镁合金材料，镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，是最轻的金属结构材料，其不仅吸震性能强、重量轻，而且能够满足机械的自动化生产，同时，尺寸相对稳定，是目前汽车主要的铸造零部件，是最有效的轻量化材料，其不仅可以满足当前绿色发展理念对汽车的整体性要求，也可以满足人们对环保型汽车的要求。诸如奥迪A4和A6的离合器壳体、阀盖、阀板、变速器壳体等都使用了这类材料，进而满足机械设备设计与制造的绿色环保需求。
        3.3应用于产品制造
        在机械产品制造中，应用绿色理念主要是将绿色技术融入传统加工制造工艺，使机械产品生产过程满足减少资源消耗、减小环境影响这两个基本要求。机械产品制造的绿色工艺类型包括：①节约型制造工艺，也就是把资源消耗较低的制造工艺应用于制造机械产品的过程；②节能型制造工艺，即简化机械产品制造工艺流程，通过能耗较低的生产制造技术及开发新材料、更新产品制造技术等途径实现机械绿色节能制造，尽可能减少生产成本；③环保型制造工艺，这是机械产品制造中应用绿色理念最关键的部分，通过对最新制造工艺的使用，严格控制对自然生态环境的污染物排放，即在机械制造的最终环节加入处理废弃物的工艺，通过科学合理的方法使用废弃物，减少环境破坏。在确定绿色制造工艺及参考外部环境的情况下，要优选机械产品制造工艺。由于机械零部件较多，要用到多种加工工艺，应考虑加工工艺与设备匹配与否，只有使加工工艺匹配生产制造设备，才能使设备发挥正常水平，在高效使用原材料的基础上，减少次品、废品的出现概率，提高制造效益。例如，传统的冷锻工艺会降低金属塑形，容易出现变形开裂问题，生产效率较低，而热锻工艺涉及很多工序，工件精度较差，并且锻件容易脱碳、氧化、烧损等，急需加强对绿色锻造工艺的使用，即消失模铸造工艺，使用和所需锻件的形状、尺寸完全一致的泡沫塑料模替代锻模进行机械产品造型，模样不取出呈现实体锻型，浇入金属液汽化并代替泡沫模样后就能形成所需锻件，精度较高，适用于生产大批量锻件。再从节约资源和保护环境的方面考虑，工序少、精度高、自动化程度高的温锻也是理想的选择。
        结束语
        总而言之，机械设计制造行业属于国民经济的重要组成部分，对社会经济持续发展具有非常重要的意义。我们必须要坚持贯彻绿色设计理念和可持续发展理念，才能够有效促进机械制造企业经济效益和竞争力的提升，在有效保护环境的基础上实现可持续发展战略目标。
        参考文献
        [1]杨俊雄.绿色理念在机械设计制造中的应用研究[J].科技风，2020（15）：167.