慕永成

濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院，山東濟(jì)南 265600

綠色節(jié)能理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用分析

慕永成

濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院，山東濟(jì)南 265600

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也相應(yīng)的獲得了改善與創(chuàng)新，為滿足不同客戶的需要，制造企業(yè)需要在競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中不斷進(jìn)行自我完善與提高，以此保證產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著人們節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，我國(guó)應(yīng)積極的倡導(dǎo)節(jié)能理念，并且逐步的擴(kuò)大節(jié)能的使用范圍，在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，加深綠色節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，促進(jìn)能源可持續(xù)利用。

綠色節(jié)能理念；機(jī)械設(shè)計(jì)；制造

由于全國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，能源緊缺已經(jīng)成為了一個(gè)國(guó)際性的大問(wèn)題，隨著我國(guó)工業(yè)化程度的不斷提高，機(jī)械制造行業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中的能源消耗是非常巨大的。為了解決能源危機(jī)問(wèn)題，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)對(duì)于加強(qiáng)綠色制造技術(shù)研究的重視度也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中并沒(méi)有融入環(huán)保意識(shí)，不僅浪費(fèi)了大量的資源，在后期的機(jī)械產(chǎn)品的處理上也對(duì)環(huán)境造成了巨大的危害，制約了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。

1 綠色節(jié)能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

能源相當(dāng)于一個(gè)國(guó)家的命脈，對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人們的生活質(zhì)量、改善人們的生活環(huán)境有著非常重要的作用。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的今天，能源也在快速的消耗著，對(duì)我國(guó)的未來(lái)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)造成嚴(yán)重的阻礙。因此，我國(guó)應(yīng)積極的倡導(dǎo)節(jié)能理念，并且逐步的擴(kuò)大節(jié)能的使用范圍，在當(dāng)前的機(jī)械制造設(shè)計(jì)中，加深綠色節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，不僅控制了能源的消耗，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，還對(duì)我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力支持，促進(jìn)能源可持續(xù)利用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)化水平也在不斷提高，我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)品的數(shù)量也在快速地增高。雖然我國(guó)工業(yè)化的整體水平在不斷提高，然而卻沒(méi)有保證在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中減少能源消耗，能源短缺已經(jīng)是全球需要共同面對(duì)的國(guó)際性問(wèn)題了。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念中，在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)的過(guò)程中，所有機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造都是應(yīng)該在市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，并且要根據(jù)市場(chǎng)的需求進(jìn)行反復(fù)的修改，在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造周期延長(zhǎng)，并且產(chǎn)品較難回收，一些產(chǎn)品在報(bào)廢之后甚至是無(wú)法回收的，不僅造成了能源的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。綠色節(jié)能理念又稱為“生態(tài)設(shè)計(jì)”以及“環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)”，綠色設(shè)計(jì)的特點(diǎn)就是可以節(jié)省原材料，不僅減少了能源的消耗，還可以使設(shè)計(jì)制造過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢料減少，從而減少對(duì)環(huán)境的污染，不僅符合可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的最大利潤(rùn)化和社會(huì)價(jià)值。如下表1，是機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程中水污染分析表，在傳統(tǒng)的機(jī)械制造過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)物、氯化物、懸浮物以及石油類物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成巨大的污染。為了減少機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，需要將綠色節(jié)能的理念運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中。

表1　機(jī)械制造過(guò)程中水污染分析表

2 目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造中綠色節(jié)能理念的限制因素

當(dāng)前，很多的機(jī)械制造設(shè)計(jì)中的工作人員沒(méi)有對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能的的問(wèn)題進(jìn)行研究，僅僅只是憑著自己的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，更多的是為了滿足客戶的需求，而并沒(méi)有從環(huán)境的角度以及能源的角度來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣一來(lái)雖然對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的本身以及人們的生活、工作沒(méi)有什么影響，但是卻嚴(yán)重的加快了我國(guó)的能源消耗，不利于我國(guó)的綠色節(jié)能理念的運(yùn)用。另外一方面就是，當(dāng)前的廣大人民群眾對(duì)能源緊缺的問(wèn)題沒(méi)有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，甚至很多的企業(yè)、事業(yè)單位也沒(méi)有意識(shí)到缺乏能源的重要性［1］。然而在現(xiàn)實(shí)生活中，政府對(duì)節(jié)能環(huán)保的執(zhí)行力度不夠，人們的節(jié)能意識(shí)不強(qiáng)，導(dǎo)致很多人在生活中嚴(yán)重浪費(fèi)資源。雖然我國(guó)是領(lǐng)土大國(guó)，同時(shí)也是資源大國(guó)，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)我國(guó)的人均資源卻是非常的稀少。所以在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中需要充分的考慮綠色環(huán)保的節(jié)能理念，采取積極有效的方法，實(shí)行節(jié)能措施。

2.1我國(guó)綠色機(jī)械設(shè)計(jì)制造體系不完善

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)綠色機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)起步的比較晚，缺乏足夠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在加上我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平整體偏低，對(duì)于綠色機(jī)械產(chǎn)品無(wú)論是在硬件上還是軟件上的配置都不夠成熟，并沒(méi)有加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的研究，所以我國(guó)對(duì)于綠色機(jī)械產(chǎn)品的評(píng)價(jià)水平也處在一個(gè)比較低的階段，其可靠性并不高。由于綠色機(jī)械設(shè)計(jì)制造的特殊性使得人們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中過(guò)多的考慮機(jī)械產(chǎn)品的節(jié)能系統(tǒng)以及對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，而忽略了機(jī)械產(chǎn)品種最基本也是最重要的作用與特點(diǎn)，那就是經(jīng)濟(jì)適用。這些原因都使得我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造處于一個(gè)發(fā)展比較低的水平。

2.2綠色機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力較低

對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，很多設(shè)計(jì)師都缺乏綠色節(jié)能理念的專業(yè)知識(shí)，并不能系統(tǒng)的、標(biāo)準(zhǔn)的來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品的綠色效應(yīng)自然是得不到保障的。對(duì)綠色機(jī)械產(chǎn)品的一個(gè)完整的步驟首先應(yīng)該是從市場(chǎng)調(diào)查開始的，由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷改革，所有的生產(chǎn)設(shè)計(jì)都應(yīng)該以市場(chǎng)的需求為主要目標(biāo)，根據(jù)市場(chǎng)的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一個(gè)完整的綠色機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)該是一個(gè)完整的系統(tǒng)，但是很多設(shè)計(jì)師并沒(méi)有按照這一個(gè)完整的流程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造［2］。很多機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)者雖然已經(jīng)積累了一些綠色設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，但是卻沒(méi)有真正掌握節(jié)能環(huán)保的具體操作技能。綠色機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造技術(shù)是一項(xiàng)學(xué)科性很強(qiáng)的技術(shù)，并且它涉及到的領(lǐng)域也非常多，包括信息技術(shù)、市場(chǎng)營(yíng)銷以及節(jié)能減排等多方面，但是設(shè)計(jì)師掌握的知識(shí)卻并沒(méi)有這么系統(tǒng)。

2.3沒(méi)有形成完整的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈

由于人們重視程度的不斷提高，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，我國(guó)對(duì)于綠色節(jié)能理念的理論知識(shí)已經(jīng)越來(lái)越成熟，技術(shù)方面也在不斷的進(jìn)步，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)制造中卻并沒(méi)有將這些技術(shù)很好的運(yùn)用。在我國(guó)，往往一個(gè)行業(yè)的發(fā)展會(huì)帶動(dòng)很多行業(yè)的發(fā)展，從而又促進(jìn)這一行業(yè)更好的發(fā)展。但是目前在我國(guó)并沒(méi)有形成一條綠色機(jī)械制造行業(yè)的完整經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，由于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的不完整使得我國(guó)綠色機(jī)械行業(yè)的發(fā)展受到了嚴(yán)重的限制。

3 綠色節(jié)能理念在機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)方案

機(jī)械設(shè)計(jì)的綠色節(jié)能理念的運(yùn)用在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案中具有非常重要的作用，對(duì)綠色機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，最重要的就是要將綠色設(shè)計(jì)的理念融入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中來(lái)，在先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的最終目的。機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的工程，不僅僅要考慮機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性，使之滿足市場(chǎng)需求，同時(shí)還應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，減少對(duì)環(huán)境的污染。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)方案時(shí)，首先應(yīng)該考慮的就是綠色機(jī)械產(chǎn)品的成本，也就是綠色機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性［3］。機(jī)械產(chǎn)品在制造的初期就要做出合理的設(shè)計(jì)，要充分考慮產(chǎn)品的回收和再利用，尤其是再利用的成本和污染物的處理等。其次就是綠色機(jī)械產(chǎn)品的再利用和可拆裝性的設(shè)計(jì)分析。將綠色理念運(yùn)用到機(jī)械產(chǎn)品的可拆裝設(shè)計(jì)中，使機(jī)械的可拆裝性得到了很大的改善，不僅僅可以減少機(jī)械制造的成本，還可以減少資源的浪費(fèi)。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可回收性，將綠色設(shè)計(jì)理念運(yùn)用其中，可以充分利用可利用的資源［4］。最后，就是要建立完善的綠色機(jī)械設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，只有建立完善的數(shù)據(jù)庫(kù)才能夠充分的掌控機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的數(shù)據(jù)。在綠色數(shù)據(jù)庫(kù)中，機(jī)械設(shè)計(jì)人員可以將設(shè)計(jì)中需要的數(shù)據(jù)都拷貝下來(lái)，并進(jìn)行系統(tǒng)化的存儲(chǔ)和分析，將相關(guān)的開支以及資源的使用都用數(shù)據(jù)庫(kù)的形式展現(xiàn)出來(lái)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)。

3.2材料選擇中綠色節(jié)能理念的應(yīng)用

在機(jī)械綠色設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，材料的選用也是非常重要的，在選擇材料的時(shí)候首先要考慮的就是材料的環(huán)保性和健康性。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，在選擇材料的時(shí)候往往過(guò)度重視產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的工藝性能和環(huán)境的屬性，而對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的安全性卻沒(méi)有引起足夠的重視。機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中，常常會(huì)使用一些含有特殊物質(zhì)的化學(xué)材料例如含有汞、鉛等有害物質(zhì)的材料，如果選擇這些材料進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造就會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的危害，甚至還會(huì)危害人們的生命安全。所以在材料的選擇過(guò)程中，一定要充分利用節(jié)能綠色理念，選擇符合設(shè)計(jì)性能的材料，并且材料的形狀和結(jié)構(gòu)都具有可用性，保障產(chǎn)品在成型之后可以和相關(guān)的工藝有所聯(lián)系［5］。其次，機(jī)械材料的選擇還應(yīng)該滿足機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造條件，材料要根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品最后的高溫性能以及耐腐蝕性能等，避免有毒材料的使用。最后，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)綠色材料的管理，仔細(xì)審核綠色材料的性能，根據(jù)材料的性能和用途進(jìn)行分類標(biāo)注，及時(shí)回收設(shè)計(jì)制造過(guò)程中副產(chǎn)品以及廢棄物，并將其充分利用起來(lái)。

3.3機(jī)械制造過(guò)程中綠色節(jié)能理念的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)之后就是機(jī)械制造了，在機(jī)械制造的過(guò)程中，應(yīng)該從機(jī)械產(chǎn)品的整體過(guò)程對(duì)綠色制造模式以及資源的利用進(jìn)行考慮。綠色制造的最終目的就是使機(jī)械產(chǎn)品在整個(gè)制造過(guò)程以及使用周期內(nèi)可以產(chǎn)生最小的不利影響，并且要最大程度利用資源，減少資源的浪費(fèi)。將綠色節(jié)能理念運(yùn)用到機(jī)械制造過(guò)程中，就是在保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)應(yīng)該盡可能的降低成本，并且要不斷提高機(jī)械產(chǎn)品功能的可靠性，使機(jī)械產(chǎn)品的各方面都要得到標(biāo)準(zhǔn)［6］。

4 結(jié)論

現(xiàn)階段，能源危機(jī)的問(wèn)題日益嚴(yán)峻。因此，在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造中，要將綠色節(jié)能理念融入其中，加大節(jié)能技術(shù)的使用，同時(shí)加快科研的研究速度，減少機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造成本，做到資源的最大利用以及回收的最大化，減少對(duì)環(huán)境的污染，最大限度的滿足當(dāng)前人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的需求，從而促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］章志榮，蘇純.面向綠色制造的典型機(jī)械產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.軟件導(dǎo)刊，2011，56（12）：32-34.

［2］吳紅.論機(jī)械設(shè)計(jì)中的綠色思維—綠色設(shè)計(jì)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用［J］.蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，78（01）：67-68.

［3］肖壽仁，周永勝，胡茶根，等.機(jī)械產(chǎn)品綠色制造技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.鑄造技術(shù)，2010，34（33）：09-10.

［4］黃海龍，曹新聞.淺談“低碳”時(shí)代下機(jī)械產(chǎn)品的綠色化［J］.裝備制造技術(shù)，2011，45（05）：32-33.

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［6］鐘丹丹，余開朝.機(jī)械產(chǎn)品的綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010，76（06）：25-26.

TH12

A

1674-6708（2015）147-0073-02

慕永成，工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化