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        綠色理念在機械設計制造中的應用

        2020-01-20 08:24:30袁國慶
        中國設備工程 2020年21期
        關鍵詞:電視機機械設計機械

        袁國慶

        (南陽職業(yè)學院,河南 南陽 474500)

        綠色模式是適應經(jīng)濟社會轉型發(fā)展的重要戰(zhàn)略,是時代進步的必然要求,綠色理念作為現(xiàn)代化發(fā)展理念,能促進經(jīng)濟效益、社會效益與生態(tài)效益的共同實現(xiàn)。在機械設計制造中應用綠色理念,能使機械產(chǎn)品在全生命周期都不對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大影響,并且利用資源的效率很高。應用綠色理念的機械設計制造具有綠色設計、綠色材料及綠色制造等特點,由于人們在傳統(tǒng)機械設計制造中缺少環(huán)保意識,忽視對綠色理念的應用,對自然環(huán)境造成破壞,在現(xiàn)代機械設計制造中加強綠色理念的應用勢在必行。

        1 綠色理念應用于機械設計制造的價值

        人、環(huán)境和其他事項在綠色理念的作用下均處于和諧統(tǒng)一的狀態(tài),對于機械設計制造而言,工作人員和自然環(huán)境、產(chǎn)品設計制造等工作也要滿足統(tǒng)一、可持續(xù)的要求,這就需要人們基于綠色理念,通過各種途徑優(yōu)化機械設計制造的整個過程,使其凸顯環(huán)保和綠色特性,這對資源、生態(tài)和環(huán)境都是友好的。機械設計制造本身就有一定的標準,并且國內外的設計制造標準存在差異,國內機械設計制造人員在應用綠色理念時做出全面的考慮,讓機械工業(yè)煥發(fā)綠色生機。這其中不但包含機械產(chǎn)品市場,還涉及機械產(chǎn)品的造型和回收率、材料重復使用率等,通過綠色理念的全過程滲透,極大地提升資源利用率,打造綠色環(huán)保機械,突出綠色理念的巨大應用價值。

        2 綠色理念在機械設計制造中的應用途徑

        (1)應用于機械設計。機械設計是機械生產(chǎn)制造的基礎和前提,在其中應用綠色理念至關重要,基于先進的綠色理念設計機械產(chǎn)品,能實現(xiàn)綠色環(huán)保目的。在機械產(chǎn)品設計中要考慮多方面因素,例如,體現(xiàn)機械設計方案的綠色性,致力于減輕對自然生態(tài)環(huán)境的污染;體現(xiàn)機械設計的實用性,致力于滿足市場需求;體現(xiàn)機械設計的經(jīng)濟性,致力于降低成本,獲取最大化的經(jīng)濟利潤等。

        在設計綠色機械產(chǎn)品時,還要考慮對產(chǎn)品的回收、二次利用,特別是二次利用要花費的成本、處理污染物的方法與成本等;基于綠色理念提升機械設計的可拆裝性,即考慮拆卸機械產(chǎn)品時可能發(fā)生的問題、損傷等,預防因拆卸零件而對機械的整體使用性能產(chǎn)生負面影響,從而通過較高的拆卸率循環(huán)使用零件,減少資源浪費與損耗,提升機械部件實用價值;提高對回收利用機械產(chǎn)品廢棄物的重視程度,在設計環(huán)節(jié)通過綠色理念節(jié)約能耗,提高機械的可回收率,在保證機械設計質量的基礎上減少環(huán)境破壞;針對綠色機械設計建立對應數(shù)據(jù)庫,把設計綠色機械涉及的所有數(shù)據(jù)與信息完整記錄下來,方便設計人員在數(shù)據(jù)庫中調取所需數(shù)據(jù)、信息,對相關資源使用情況及開支等進行分析,提供機械綠色設計的可靠依據(jù)。

        (2)應用于材料選擇。機械設計與制造中所用的材料是千差萬別的,使用材料的種類、數(shù)量及方式等的區(qū)別均會使環(huán)境受到不同程度的破壞,尤其是一些材料含有有毒化學物質,在材料選擇中,應用綠色理念就是要考慮把材料對環(huán)境的不利影響降到最低。在選擇機械設計制造的材料時應做到以下幾方面。

        首先,優(yōu)化選擇材料的方案。在機械設計制造中選擇材料時必須符合綠色環(huán)保要求,這是使用材料的前提,即要關注材料的性能與環(huán)保性,選擇與技術標準相符的可行性材料,同時找到可替代污染性材料。其次,保證改造材料的方案具備可行性。在確定機械設計方案后,應用綠色理念可能需要改造或替換一些材料,通過各種改造策略去除材料里會破壞環(huán)境的因素。所以在選擇材料時或者在改良材料后,要做好機械設計方案的技術和可行性論證工作,確保順利實施改良之后的方案。再次,保證材料的選擇與機械設計制造中的特殊工藝要求相符。在生產(chǎn)某些機械產(chǎn)品時,會遇到高溫、高壓或高腐蝕的工藝情況,若選擇的材料性能無法適應這些條件,就會直接影響機械設計制造的順利實施,材料在制造過程中受到損壞,嚴重時,還容易引發(fā)工業(yè)事故。所以在保證材料選擇方案可行的同時,要確定所選材料適應機械生產(chǎn)的任何特殊工藝,為生產(chǎn)綠色機械提供保障。

        例如,在汽車制造之中所使用的鎂合金材料,鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成的合金,是最輕的金屬結構材料,其不僅吸震性能強、重量輕,而且能夠滿足機械的自動化生產(chǎn),同時,尺寸相對穩(wěn)定,是目前汽車主要的鑄造零部件,是最有效的輕量化材料,其不僅可以滿足當前綠色發(fā)展理念對汽車的整體性要求,也可以滿足人們對環(huán)保型汽車的要求。諸如奧迪A4和A6的離合器殼體、閥蓋、閥板、變速器殼體等都使用了這類材料,進而滿足機械設備設計與制造的綠色環(huán)保需求。

        (3)應用于產(chǎn)品制造。在機械產(chǎn)品制造中,應用綠色理念主要是將綠色技術融入傳統(tǒng)加工制造工藝,使機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程滿足減少資源消耗、減小環(huán)境影響這兩個基本要求。機械產(chǎn)品制造的綠色工藝類型包括:①節(jié)約型制造工藝,也就是把資源消耗較低的制造工藝應用于制造機械產(chǎn)品的過程;②節(jié)能型制造工藝,即簡化機械產(chǎn)品制造工藝流程,通過能耗較低的生產(chǎn)制造技術及開發(fā)新材料、更新產(chǎn)品制造技術等途徑實現(xiàn)機械綠色節(jié)能制造,盡可能減少生產(chǎn)成本;③環(huán)保型制造工藝,這是機械產(chǎn)品制造中應用綠色理念最關鍵的部分,通過對最新制造工藝的使用,嚴格控制對自然生態(tài)環(huán)境的污染物排放,即在機械制造的最終環(huán)節(jié)加入處理廢棄物的工藝,通過科學合理的方法使用廢棄物,減少環(huán)境破壞。

        在確定綠色制造工藝及參考外部環(huán)境的情況下,要優(yōu)選機械產(chǎn)品制造工藝。由于機械零部件較多,要用到多種加工工藝,應考慮加工工藝與設備匹配與否,只有使加工工藝匹配生產(chǎn)制造設備,才能使設備發(fā)揮正常水平,在高效使用原材料的基礎上,減少次品、廢品的出現(xiàn)概率,提高制造效益。例如,傳統(tǒng)的冷鍛工藝會降低金屬塑形,容易出現(xiàn)變形開裂問題,生產(chǎn)效率較低,而熱鍛工藝涉及很多工序,工件精度較差,并且鍛件容易脫碳、氧化、燒損等,急需加強對綠色鍛造工藝的使用,即消失模鑄造工藝,使用和所需鍛件的形狀、尺寸完全一致的泡沫塑料模替代鍛模進行機械產(chǎn)品造型,模樣不取出呈現(xiàn)實體鍛型,澆入金屬液汽化并代替泡沫模樣后就能形成所需鍛件,精度較高,適用于生產(chǎn)大批量鍛件。再從節(jié)約資源和保護環(huán)境的方面考慮,工序少、精度高、自動化程度高的溫鍛也是理想的選擇。之后,要考慮科學安排并調整制造工序,做到節(jié)能和高效,同時,引入清潔、高效、節(jié)能的熱處理及真空熱處理技術,有效地實現(xiàn)工件的無碳化、無氧化、無滲碳,達到脫脂除氣的目的。使用離子滲碳技術也不會有廢氣及有害煙霧的產(chǎn)生,適應綠色環(huán)保發(fā)展需要。

        3 綠色理念在機械設計制造中的應用實例

        電視機如今已成為家庭生活不可缺少的機械之一,這里就以生產(chǎn)電視機為例,探討綠色理念在機械設計制造中的具體應用。在設計電視機的初期,要全面了解該生產(chǎn)行業(yè)和綠色理念應用于電視機生產(chǎn)的程度,通過調查問卷、實地考察等方式收集綠色電視機設計創(chuàng)意,同時,對消費者可以接受的價格要有整體的把握,從專利或新聞中獲取法律、科技等信息,幫助選擇生產(chǎn)電視機所需材料,再確定制造工藝,與企業(yè)生產(chǎn)設備及生產(chǎn)能力相結合。即在收集市場信息以后要定位新型綠色電視機的消費人群,進而設定產(chǎn)品價格區(qū)間。

        在做好這一系列準備工作后,就要確定新型綠色電視機設計方案,接下來選擇完全能回收再利用的聚碳酸酯類材料,搭配木質殼,盡可能不用有害的、有毒的材料;包裝材料應選擇可再生回收的紙,內襯防震物選擇泡沫類材料;電視機結構工藝是可拆卸工藝、可回收模塊,將整個電視機產(chǎn)品分成多個部分,方便組裝、維修、回收;在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié),則注意使用材料的屬性、生產(chǎn)環(huán)境等,適當拓展生產(chǎn)點,以促進運輸效率的提高,銷售到貨后,拆除的包裝可以再利用;在其使用方面也沒有任何輻射污染,不會損害人體健康,通過綠色理念與技術達到環(huán)保目的。

        總而言之,綠色理念在機械設計制造中的應用既有效節(jié)省了資源,提高資源利用率,又提高了機械產(chǎn)品設計與制造的質量,促進機械工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在今后的機械設計制造中,相關人員要進一步挖掘綠色設計點與制造點,使機械產(chǎn)品的設計、材料選擇及制造等具有最大的綠色生態(tài)效益,進而獲得最大化的綠色價值,切實做好環(huán)保工作,最終為可持續(xù)戰(zhàn)略的順利實施提供強有力的支撐。

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