袁國(guó)慶
(南陽(yáng)職業(yè)學(xué)院,河南 南陽(yáng) 474500)
綠色模式是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要戰(zhàn)略,是時(shí)代進(jìn)步的必然要求,綠色理念作為現(xiàn)代化發(fā)展理念,能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益的共同實(shí)現(xiàn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用綠色理念,能使機(jī)械產(chǎn)品在全生命周期都不對(duì)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(yīng)用綠色理念的機(jī)械設(shè)計(jì)制造具有綠色設(shè)計(jì)、綠色材料及綠色制造等特點(diǎn),由于人們?cè)趥鹘y(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中缺少環(huán)保意識(shí),忽視對(duì)綠色理念的應(yīng)用,對(duì)自然環(huán)境造成破壞,在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造中加強(qiáng)綠色理念的應(yīng)用勢(shì)在必行。
人、環(huán)境和其他事項(xiàng)在綠色理念的作用下均處于和諧統(tǒng)一的狀態(tài),對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造而言,工作人員和自然環(huán)境、產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(guò)各種途徑優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整個(gè)過(guò)程,使其凸顯環(huán)保和綠色特性,這對(duì)資源、生態(tài)和環(huán)境都是友好的。機(jī)械設(shè)計(jì)制造本身就有一定的標(biāo)準(zhǔn),并且國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)存在差異,國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員在應(yīng)用綠色理念時(shí)做出全面的考慮,讓機(jī)械工業(yè)煥發(fā)綠色生機(jī)。這其中不但包含機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng),還涉及機(jī)械產(chǎn)品的造型和回收率、材料重復(fù)使用率等,通過(guò)綠色理念的全過(guò)程滲透,極大地提升資源利用率,打造綠色環(huán)保機(jī)械,突出綠色理念的巨大應(yīng)用價(jià)值。
(1)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械生產(chǎn)制造的基礎(chǔ)和前提,在其中應(yīng)用綠色理念至關(guān)重要,基于先進(jìn)的綠色理念設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品,能實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保目的。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中要考慮多方面因素,例如,體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的綠色性,致力于減輕對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的污染;體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)用性,致力于滿足市場(chǎng)需求;體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性,致力于降低成本,獲取最大化的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)等。
在設(shè)計(jì)綠色機(jī)械產(chǎn)品時(shí),還要考慮對(duì)產(chǎn)品的回收、二次利用,特別是二次利用要花費(fèi)的成本、處理污染物的方法與成本等;基于綠色理念提升機(jī)械設(shè)計(jì)的可拆裝性,即考慮拆卸機(jī)械產(chǎn)品時(shí)可能發(fā)生的問(wèn)題、損傷等,預(yù)防因拆卸零件而對(duì)機(jī)械的整體使用性能產(chǎn)生負(fù)面影響,從而通過(guò)較高的拆卸率循環(huán)使用零件,減少資源浪費(fèi)與損耗,提升機(jī)械部件實(shí)用價(jià)值;提高對(duì)回收利用機(jī)械產(chǎn)品廢棄物的重視程度,在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)通過(guò)綠色理念節(jié)約能耗,提高機(jī)械的可回收率,在保證機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少環(huán)境破壞;針對(duì)綠色機(jī)械設(shè)計(jì)建立對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù),把設(shè)計(jì)綠色機(jī)械涉及的所有數(shù)據(jù)與信息完整記錄下來(lái),方便設(shè)計(jì)人員在數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取所需數(shù)據(jù)、信息,對(duì)相關(guān)資源使用情況及開(kāi)支等進(jìn)行分析,提供機(jī)械綠色設(shè)計(jì)的可靠依據(jù)。
(2)應(yīng)用于材料選擇。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中所用的材料是千差萬(wàn)別的,使用材料的種類、數(shù)量及方式等的區(qū)別均會(huì)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(xué)物質(zhì),在材料選擇中,應(yīng)用綠色理念就是要考慮把材料對(duì)環(huán)境的不利影響降到最低。在選擇機(jī)械設(shè)計(jì)制造的材料時(shí)應(yīng)做到以下幾方面。
首先,優(yōu)化選擇材料的方案。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中選擇材料時(shí)必須符合綠色環(huán)保要求,這是使用材料的前提,即要關(guān)注材料的性能與環(huán)保性,選擇與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符的可行性材料,同時(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)方案后,應(yīng)用綠色理念可能需要改造或替換一些材料,通過(guò)各種改造策略去除材料里會(huì)破壞環(huán)境的因素。所以在選擇材料時(shí)或者在改良材料后,要做好機(jī)械設(shè)計(jì)方案的技術(shù)和可行性論證工作,確保順利實(shí)施改良之后的方案。再次,保證材料的選擇與機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的特殊工藝要求相符。在生產(chǎn)某些機(jī)械產(chǎn)品時(shí),會(huì)遇到高溫、高壓或高腐蝕的工藝情況,若選擇的材料性能無(wú)法適應(yīng)這些條件,就會(huì)直接影響機(jī)械設(shè)計(jì)制造的順利實(shí)施,材料在制造過(guò)程中受到損壞,嚴(yán)重時(shí),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(shí),要確定所選材料適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的任何特殊工藝,為生產(chǎn)綠色機(jī)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(chǔ)加入其他元素組成的合金,是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,其不僅吸震性能強(qiáng)、重量輕,而且能夠滿足機(jī)械的自動(dòng)化生產(chǎn),同時(shí),尺寸相對(duì)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(dāng)前綠色發(fā)展理念對(duì)汽車的整體性要求,也可以滿足人們對(duì)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(jìn)而滿足機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的綠色環(huán)保需求。
(3)應(yīng)用于產(chǎn)品制造。在機(jī)械產(chǎn)品制造中,應(yīng)用綠色理念主要是將綠色技術(shù)融入傳統(tǒng)加工制造工藝,使機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程滿足減少資源消耗、減小環(huán)境影響這兩個(gè)基本要求。機(jī)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(yīng)用于制造機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程;②節(jié)能型制造工藝,即簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品制造工藝流程,通過(guò)能耗較低的生產(chǎn)制造技術(shù)及開(kāi)發(fā)新材料、更新產(chǎn)品制造技術(shù)等途徑實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)械產(chǎn)品制造中應(yīng)用綠色理念最關(guān)鍵的部分,通過(guò)對(duì)最新制造工藝的使用,嚴(yán)格控制對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的污染物排放,即在機(jī)械制造的最終環(huán)節(jié)加入處理廢棄物的工藝,通過(guò)科學(xué)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(jī)械產(chǎn)品制造工藝。由于機(jī)械零部件較多,要用到多種加工工藝,應(yīng)考慮加工工藝與設(shè)備匹配與否,只有使加工工藝匹配生產(chǎn)制造設(shè)備,才能使設(shè)備發(fā)揮正常水平,在高效使用原材料的基礎(chǔ)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(huì)降低金屬塑形,容易出現(xiàn)變形開(kāi)裂問(wèn)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(qiáng)對(duì)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(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品造型,模樣不取出呈現(xiàn)實(shí)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?gòu)墓?jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的方面考慮,工序少、精度高、自動(dòng)化程度高的溫鍛也是理想的選擇。之后,要考慮科學(xué)安排并調(diào)整制造工序,做到節(jié)能和高效,同時(shí),引入清潔、高效、節(jié)能的熱處理及真空熱處理技術(shù),有效地實(shí)現(xiàn)工件的無(wú)碳化、無(wú)氧化、無(wú)滲碳,達(dá)到脫脂除氣的目的。使用離子滲碳技術(shù)也不會(huì)有廢氣及有害煙霧的產(chǎn)生,適應(yīng)綠色環(huán)保發(fā)展需要。
電視機(jī)如今已成為家庭生活不可缺少的機(jī)械之一,這里就以生產(chǎn)電視機(jī)為例,探討綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用。在設(shè)計(jì)電視機(jī)的初期,要全面了解該生產(chǎn)行業(yè)和綠色理念應(yīng)用于電視機(jī)生產(chǎn)的程度,通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷、實(shí)地考察等方式收集綠色電視機(jī)設(shè)計(jì)創(chuàng)意,同時(shí),對(duì)消費(fèi)者可以接受的價(jià)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(jī)所需材料,再確定制造工藝,與企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)能力相結(jié)合。即在收集市場(chǎng)信息以后要定位新型綠色電視機(jī)的消費(fèi)人群,進(jìn)而設(shè)定產(chǎn)品價(jià)格區(qū)間。
在做好這一系列準(zhǔn)備工作后,就要確定新型綠色電視機(jī)設(shè)計(jì)方案,接下來(lái)選擇完全能回收再利用的聚碳酸酯類材料,搭配木質(zhì)殼,盡可能不用有害的、有毒的材料;包裝材料應(yīng)選擇可再生回收的紙,內(nèi)襯防震物選擇泡沫類材料;電視機(jī)結(jié)構(gòu)工藝是可拆卸工藝、可回收模塊,將整個(gè)電視機(jī)產(chǎn)品分成多個(gè)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(dāng)拓展生產(chǎn)點(diǎn),以促進(jìn)運(yùn)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(méi)有任何輻射污染,不會(huì)損害人體健康,通過(guò)綠色理念與技術(shù)達(dá)到環(huán)保目的。
總而言之,綠色理念在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用既有效節(jié)省了資源,提高資源利用率,又提高了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量,促進(jìn)機(jī)械工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在今后的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中,相關(guān)人員要進(jìn)一步挖掘綠色設(shè)計(jì)點(diǎn)與制造點(diǎn),使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、材料選擇及制造等具有最大的綠色生態(tài)效益,進(jìn)而獲得最大化的綠色價(jià)值,切實(shí)做好環(huán)保工作,最終為可持續(xù)戰(zhàn)略的順利實(shí)施提供強(qiáng)有力的支撐。