綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用探析

談 潔

江蘇省靖江中等專業(yè)學(xué)校 江蘇靖江 214500

在工業(yè)化迅速進(jìn)步的時(shí)代背景下，在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造當(dāng)中，如若并沒有科學(xué)合理地遵從綠色理念，很有可能導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用到大批量的非綠色以及非環(huán)保材料，并且制作出的機(jī)械產(chǎn)品并不具備充足的可回收性。為切實(shí)有效地解決此種問題，相關(guān)工作者有必要從嶄新的視角著手，審視和分析機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工作的形態(tài)，需要積極地引入綠色設(shè)計(jì)法，使其能夠成為未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造的重要支柱。

一、綠色設(shè)計(jì)概述

(一)綠色設(shè)計(jì)的概念

綠色設(shè)計(jì)也被稱之為生態(tài)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)以及生命周期設(shè)計(jì)，要求相關(guān)工作者能夠重點(diǎn)從產(chǎn)品的整個(gè)生命周期著手，考量到產(chǎn)品所具備的環(huán)境屬性，包括低能耗和可回收等，同時(shí)將其作為關(guān)鍵目標(biāo)，在充分貼合環(huán)境目標(biāo)需要的同時(shí)保障產(chǎn)品的應(yīng)有功能以及基本質(zhì)量。

綠色設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是存在著本質(zhì)上的差異的，綠色設(shè)計(jì)所包含的是從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)開始到后續(xù)生產(chǎn)制造甚至是最終廢棄回收的全部流程，直接和產(chǎn)品的全生命周期相互聯(lián)系。所以，如果想要從本質(zhì)上避免環(huán)境污染問題所帶來的影響，節(jié)省需要耗費(fèi)的經(jīng)濟(jì)資源以及生態(tài)能源，那么首先需要做好的就是設(shè)計(jì)工作，同時(shí)要重點(diǎn)分析產(chǎn)品和所采用工藝將會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面沖擊，盡可能地將此種沖擊控制在更小的范圍內(nèi)，甚至是完全消除，這便是基本的綠色設(shè)計(jì)思想，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中發(fā)揮著極為重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)作用。

機(jī)械設(shè)計(jì)是工業(yè)化道路發(fā)展進(jìn)程中不可或缺的組成部分，在現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展當(dāng)中占據(jù)有極為重要的位置，所以將綠色設(shè)計(jì)應(yīng)用在機(jī)械領(lǐng)域就顯得相當(dāng)重要，其能夠充分切合時(shí)代發(fā)展的潮流，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的有效循環(huán)利用。綠色設(shè)計(jì)是生產(chǎn)綠色產(chǎn)品的前提保障，在實(shí)行并推動(dòng)綠色制造工作的時(shí)候，做好綠色設(shè)計(jì)是相當(dāng)關(guān)鍵的工作，結(jié)合相關(guān)的研究調(diào)查來看，幾乎70%～80%的性能都是由設(shè)計(jì)決定，但是設(shè)計(jì)工作所需要耗費(fèi)的成本僅僅只有整個(gè)生產(chǎn)流程的10%左右。

(二)綠色設(shè)計(jì)法的主要內(nèi)容

綠色設(shè)計(jì)法綜合囊括材料選擇、材料管理、產(chǎn)品可拆卸設(shè)計(jì)、可回收設(shè)計(jì)以及綠色包裝、綠色生產(chǎn)和綠色處理等多種技術(shù)；而綠色設(shè)計(jì)的支撐技術(shù)則主要由綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫、綠色設(shè)計(jì)成本分析等，現(xiàn)階段綠設(shè)計(jì)法已經(jīng)受到越來越廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，其正在極為深刻地影響著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作的建設(shè)和發(fā)展。

二、綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用必要性

首先，促進(jìn)綠色設(shè)計(jì)法和機(jī)械設(shè)計(jì)制造的相互整合是現(xiàn)代社會(huì)健康安全發(fā)展的需要，在工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中，能源消耗和環(huán)境污染向來都是社會(huì)公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展絕對(duì)不能以犧牲環(huán)境作為代價(jià)。在此種嶄新時(shí)代背景下，需要探索出足夠環(huán)保的發(fā)展路線，切實(shí)有效地?cái)[脫傳統(tǒng)的發(fā)展形態(tài)和發(fā)展模式的限制，更為有效地推動(dòng)綠色設(shè)計(jì)法的應(yīng)用，使其成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作必不可缺的組成部分，保障機(jī)械制造和運(yùn)行中生產(chǎn)的各種廢棄物不會(huì)影響到生態(tài)環(huán)境的健康安全，同時(shí)還能夠科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)對(duì)此類垃圾的回收再利用，從更為廣泛的視角完成對(duì)現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境的保障。

其次，將綠色設(shè)計(jì)法應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中也是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的必然需求。需要明確的是環(huán)境問題只要出現(xiàn)，那么無論工業(yè)化進(jìn)步的速度有多快，發(fā)展情況有多么良好，也是絕對(duì)不行的。正如“既要金山銀山，又要綠水青山，寧要綠水青山，不要金山銀山”,所以人們?cè)谙蛏鷳B(tài)自然索取的同時(shí)，也需要給予自然相應(yīng)的回饋，切實(shí)有效地?cái)[脫傳統(tǒng)發(fā)展道路缺陷的限制，這樣才可以更為有效地邁入綠色化發(fā)展的道路，這是時(shí)代發(fā)展的必然需要，同時(shí)也是國家得以繁榮昌盛的前提支撐。

三、綠色設(shè)計(jì)法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用策略

現(xiàn)代工業(yè)化的迅猛發(fā)展雖然正在日漸改變?nèi)藗兊默F(xiàn)實(shí)生活，但是也帶來諸多問題，其中最為普遍的就是對(duì)能源的高消耗和對(duì)污染的高排放，為切實(shí)有效地節(jié)省能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，走上綠色可持續(xù)發(fā)展道路將會(huì)成為必然。所以盡可能地強(qiáng)化對(duì)綠色設(shè)計(jì)法的應(yīng)用是非常重要的工作，目前相關(guān)單位需要持續(xù)增強(qiáng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面的建設(shè)和投入，為保障設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的提高，切實(shí)有效地滿足未來行業(yè)的發(fā)展需要。

(一)機(jī)械視覺環(huán)境綠色設(shè)計(jì)

首先，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在開展機(jī)械視覺設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要重點(diǎn)考量到產(chǎn)品的類型和形態(tài)，而并非是簡單地結(jié)合自己已有的工作經(jīng)驗(yàn)和想象力著手設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械產(chǎn)品的外包裝需要充分貼合現(xiàn)實(shí)形態(tài)的需求，而并非是簡單地強(qiáng)調(diào)包裝的格局或者等級(jí)，更多地應(yīng)用綠色元素以及自然界當(dāng)中的資源，推進(jìn)綠色設(shè)計(jì)工作的建設(shè)和發(fā)展，這是極為重要的。還需要盡可能地避免過度加工或者人為制造的情況的出現(xiàn)，否則將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品本身的視覺效果受到巨大沖擊，重點(diǎn)做好對(duì)人工形態(tài)以及自然形態(tài)的區(qū)分處理，可以通過對(duì)環(huán)保充氣紙板的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品外包裝的設(shè)計(jì)處理，此舉不僅能夠切實(shí)有效地降低在后續(xù)運(yùn)輸中可能產(chǎn)生的撞擊問題，而且還能夠保證在完成運(yùn)輸工作以后，及時(shí)地收回充氣紙板，此舉能夠更好地完成對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，也能夠真正意義地貫徹落實(shí)資源優(yōu)化的目標(biāo)。

其次，綠色產(chǎn)品的材料設(shè)計(jì)工作也是相關(guān)人員需要重點(diǎn)考量的內(nèi)容，此舉主要用于避免后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)中對(duì)各種各樣的高能耗和高污染的材料的應(yīng)用。比如各種重金屬材料，其對(duì)于環(huán)境的危害是極大的，所以需要更多地應(yīng)用綠色環(huán)保材料，包括低密度樹脂材料等。對(duì)此類材料的應(yīng)用可以有效地減少自然界當(dāng)中的能源消耗以及資源損耗，需要重點(diǎn)關(guān)注的是在設(shè)計(jì)制造的過程中會(huì)產(chǎn)生諸多廢渣和廢水，這同樣會(huì)給環(huán)境帶來負(fù)面影響，無益于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的可持續(xù)發(fā)展，嚴(yán)重威脅生態(tài)平衡極大程度地促進(jìn)產(chǎn)品效能的提高。所以針對(duì)于新型材料的巧妙運(yùn)用還可以促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新水準(zhǔn)的提升，進(jìn)而為解決同質(zhì)化問題奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，促進(jìn)其市場(chǎng)競爭水平的提升，為今后的產(chǎn)品宣傳提供充足的幫助。從最初設(shè)計(jì)階段就需要著眼完成對(duì)產(chǎn)品回收再利用的全流程的分析，進(jìn)而提高產(chǎn)品的低碳環(huán)保效益。

(二)機(jī)械液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)

近乎八成以上的機(jī)械產(chǎn)品都會(huì)應(yīng)用到液壓結(jié)構(gòu)，如果在開展設(shè)計(jì)工作的過程中并沒有綜合考量和分析液壓系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，就很有可能引發(fā)漏油等問題，進(jìn)而嚴(yán)重影響到生態(tài)環(huán)境的健康安全。

首先，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要充分考量到其實(shí)際使用環(huán)境，保證使用人員能夠按照更為正確的操作方法完成對(duì)液壓系統(tǒng)的使用。在此前提支撐下，設(shè)計(jì)人員需要綜合考量和分析液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境，同時(shí)貼合環(huán)境的特征以及機(jī)械運(yùn)作的實(shí)際需求，做好對(duì)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化，提供規(guī)范且具體的操作說明，促進(jìn)操作者對(duì)于液壓系統(tǒng)的掌控和認(rèn)識(shí)的提升，此外，在開展研發(fā)設(shè)計(jì)工作時(shí)，還需要盡可能地預(yù)防可能會(huì)出現(xiàn)的各種各樣的環(huán)境問題。

其次，在開展針對(duì)于液壓系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)工作時(shí)，還需要采用符合實(shí)際規(guī)范需要的液壓油，避免應(yīng)用到不合格或者會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)資源的液壓油，否則將會(huì)極大程度地污染環(huán)境；增添隔音墊、減震器等，盡可能地降低液壓系統(tǒng)運(yùn)作過程中可能會(huì)出現(xiàn)的噪聲污染問題。比如，某液壓系統(tǒng)的制造企業(yè)曾經(jīng)在生產(chǎn)過程中多次進(jìn)行調(diào)試處理，對(duì)噪聲等級(jí)進(jìn)行綜合判定，整合獲取大量的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，旨在為生產(chǎn)企業(yè)和使用企業(yè)提供必要的數(shù)據(jù)支持，方便結(jié)合實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需求，選擇適應(yīng)性更強(qiáng)的液壓機(jī)。此種系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法可以促使生產(chǎn)企業(yè)更為有效地解決存在的噪聲污染問題，促進(jìn)整體生產(chǎn)環(huán)保效能的上漲。

(三)機(jī)械界面系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，機(jī)械產(chǎn)品正在逐漸朝向現(xiàn)代化和綠色化的方向建設(shè)和發(fā)展，人機(jī)互動(dòng)開始顯著增強(qiáng)，因而推進(jìn)對(duì)界面的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，這對(duì)于促進(jìn)綠色環(huán)保性能的提升而言意義非凡。

首先，在開展設(shè)計(jì)工作的過程中，設(shè)計(jì)人員需要全方位地了解和認(rèn)識(shí)到用戶的使用環(huán)境需要、使用特征以及使用心理，從成本耗費(fèi)角度以及消費(fèi)者的需要角度著手，統(tǒng)籌掌握，盡可能地促進(jìn)界面操作和用戶的生產(chǎn)習(xí)慣以及使用習(xí)慣的相互對(duì)應(yīng)，盡可能地降低用戶因?yàn)閷?duì)界面操作不熟悉的問題的存在而影響到操作的準(zhǔn)確性，減少機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)問題和故障的概率。

其次，針對(duì)于產(chǎn)品的每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)需要充分考量到用戶的使用習(xí)慣需求，特別是需要結(jié)合用戶的個(gè)性化需要，設(shè)計(jì)具體的、符合需要的操作桿控制器以及停止鍵等。通過此種方式切實(shí)有效地減少用戶在特殊情況下所需要耗費(fèi)的反應(yīng)時(shí)間，更為有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的操作質(zhì)量和操作效率的管控，同時(shí)通過此種數(shù)字化控制方法，為用戶的正常擴(kuò)展提供必要的支撐作用，降低后續(xù)重新購置機(jī)械設(shè)備所需要投入的高額經(jīng)濟(jì)成本，切實(shí)有效地促進(jìn)單一設(shè)備全生命周期的提升。

(四)機(jī)械產(chǎn)品回收綠色設(shè)計(jì)

在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中全面融入綜合綠色設(shè)計(jì)理念需要從整體產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境上著手考量，全方位地做好對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)利用、回收維護(hù)以及反復(fù)拆解等廢舊零部件回收工作。在機(jī)械產(chǎn)品到達(dá)使用周期以后，如果質(zhì)量與使用功能依舊能夠滿足實(shí)際需求的話，那么可以結(jié)合單部分零件做好回收工作，但并非是依托于材料進(jìn)行回收。此種回收方法與傳統(tǒng)的回收方法相比，可以更為顯著地降低成本耗費(fèi)的問題，整體節(jié)約率高達(dá)70%，與此同時(shí)還能夠降低回收所需要浪費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本。在開展實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，可以針對(duì)于零件的實(shí)際使用場(chǎng)景做好拆分工作，以此來保障產(chǎn)品的生命周期結(jié)束以后的機(jī)械設(shè)備仍然可以被退回到生產(chǎn)線當(dāng)中，進(jìn)行二次加工處理，有效地實(shí)現(xiàn)廢物回收再利用的目標(biāo)。另外還需要有針對(duì)性地推進(jìn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，這同樣是便于綠色產(chǎn)品回收的前提條件以及基礎(chǔ)支撐。機(jī)械加工的工藝尺寸需要嚴(yán)格地結(jié)合相關(guān)章程開展操作工作，留置充足的加工余量，同時(shí)還需要結(jié)合工序、尺寸實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝尺寸鏈條的全面生產(chǎn)以及嚴(yán)格管理。從經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)的角度著手，研讀工藝文件，貼合客戶所提供的具體規(guī)章完成定制化操作，以此為基礎(chǔ)，切實(shí)有效地貼合機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要。高質(zhì)量機(jī)械產(chǎn)品的供應(yīng)零件會(huì)極大程度地減少后期維護(hù)成本所需要耗費(fèi)的經(jīng)濟(jì)資金，所以只有切實(shí)有效地促進(jìn)生產(chǎn)流程的規(guī)范化發(fā)展和質(zhì)量水準(zhǔn)的有效提升，才可以真正意義地貫徹落實(shí)綠色生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的具體目標(biāo)。

比如在飛機(jī)制造當(dāng)中的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，結(jié)合鑄造—鍛造—沖壓—機(jī)械加工—裝配—焊接的整個(gè)工藝流程，可以極為有效地促進(jìn)機(jī)械制造產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色化水準(zhǔn)的提高，同時(shí)還可以結(jié)合成品、半成品實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝流程的有效管理和優(yōu)化，降低生產(chǎn)活動(dòng)中所引發(fā)的資源浪費(fèi)問題，切實(shí)有效地保障產(chǎn)品工藝以及質(zhì)量。在實(shí)際設(shè)計(jì)和發(fā)展的過程中，需要結(jié)合更為科學(xué)合理的工藝流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)全流程的指導(dǎo)，同時(shí)切合自動(dòng)化設(shè)計(jì)流程等多項(xiàng)內(nèi)容，綜合考量到電子工藝規(guī)程等內(nèi)容。在現(xiàn)階段已有環(huán)境當(dāng)中，可以強(qiáng)化對(duì)數(shù)字化平臺(tái)的應(yīng)用，加強(qiáng)對(duì)各種各樣的機(jī)械組建的分配和應(yīng)用，編制更為全面且具體的工藝機(jī)制，進(jìn)而推進(jìn)高質(zhì)量制造工作的建設(shè)。

除此以外，針對(duì)機(jī)械制造設(shè)備的綠色化設(shè)計(jì)還需要綜合考量到工步以及工作形成等多項(xiàng)內(nèi)容，其中的工步所代指的是在加工表面相同、切削用量相同以及所采用的加工工具相同的情況下，切實(shí)有效地促進(jìn)整體設(shè)計(jì)精細(xì)化水平的提升，工作行程也通常被稱之為走刀，所代指的是在完成單次精細(xì)化的情況下所需要耗費(fèi)的工步，在機(jī)械制造的過程中需要充分進(jìn)行考量，同時(shí)開展全面且精細(xì)化的分析，這樣才可以促進(jìn)整體精細(xì)化水準(zhǔn)的提升，促進(jìn)檢查的一致性的提高。相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要充分進(jìn)入一線的生產(chǎn)車間，全方位地認(rèn)識(shí)和理解生產(chǎn)制造所存在的問題，這樣才能夠切實(shí)有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)操作流程的改進(jìn)和優(yōu)化，降低因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理的問題而引發(fā)的后續(xù)生產(chǎn)資源浪費(fèi)，切實(shí)有效地促進(jìn)環(huán)境保障能力的提升。

結(jié)語

總而言之，在現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作中，綠色設(shè)計(jì)是所有工作的前提支撐，更是基礎(chǔ)條件，在機(jī)械產(chǎn)品制造生產(chǎn)的全生命周期當(dāng)中均需要進(jìn)行深切且具體的考量，這樣才能夠從根本上促進(jìn)綠色設(shè)計(jì)工作水準(zhǔn)的提高。結(jié)合對(duì)本文的分析和研究可以明確，綠色機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造需要綜合分析大批量的元素，做好產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)以及回收設(shè)計(jì)等多種工作，以此來降低和減少對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響。所以相關(guān)單位有必要從更加全面的方向著手，建立具體的綠色觀念，提升機(jī)械產(chǎn)品的循環(huán)使用效率，引入更為充足的自然資源以及綠色理念，以此來為產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展奠定下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)支撐，全面推進(jìn)機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，此舉具有極為重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)作用。