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谈机械设计与制造的绿色设计法

2021/04/09 阅读:

摘要:随着经济的发展,机械制造业获得了新的发展空间,呈现良好发展态势。但在该行业发展过程中不难发现,行业的新产品制造与环境破坏竟然有着正向关系,在制造新产品的过程中会产生大量的废弃物与污染物,这些物质若不能够得到及时、有效的处理,会造成环境污染、影响环保。为改变机械设计与制造存在的这一发展问题,促进机械设计与制造的良性发展。行业负责人就必须充分认识绿色设计法的重要概念,要将绿色设计法带入到新时期机械设计与制造行业中,从绿色角度审视机械设计与制造,促进机械设计与制造的“可持续发展”。

关键词:新时期;机械设计与制造;绿色设计法;应用对策

在机械设计、制造的过程中倘若没有遵循绿色理念,很容易在设计过程中选用非绿色、破坏化的绿色原材料,且制作出来的制作品不具备可回收性、可拆卸性,本身具有环境危害性,且在设计过程中会产生各种各样的废水、废渣等废弃物,对环境产生直接负面影响。这不利于机械设计与制造行业的“可持续发展”,严重影响了环境、生态平衡。为解决这一问题,行业负责人必须以全新的视角审视机械设计与制造行业,要将绿色设计法理念引入到行业设计与制造中,从绿色角度探析机械设计与制造的新路径。

1机械设计制造中的绿色理念

在机械设计制造行业发展初期,人们更注重经济效益,并未认识到机械设计与制造所产生的环境影响,没有做好必要的环境保护工作,既导致机械设计制造行业出现了大量资源浪费的问题,又导致机械设计制造行业出现了环境污染。在新时期,越来越多的人开始注意到机械设计与制造中的这一问题,强调机械设计与制造行业要从绿色的角度出发开展工作,即要求机械设计与制造人员能够在保证产品本质特征的基础上能够根据实际情况,尽可能的从设计与制造层面降低材料的消耗,要以长远的眼光进行机械设计与制造,实现长期利益与当前利益的平衡,实现经济利益与社会利益的平衡。

2绿色设计法在机械设计与制造中的作用价值探析

首先,是工业化“可持续发展”的要求。工业化要想在未来的数十年内仍然保持生命周期,就要解决能源问题。绿色设计法恰好能够节约资源、保护环境,它要求设计者从资源的循环利用角度、环境保护角度去设计工业化产品,能够推动工业化的长期发展,满足时代的要求;其次,是社会健康发展的要求。随着社会经济的发展,越来越多的人将关注点放在环境污染上,更有许多人提出不能让经济的发展立足于环境的牺牲,经济与环境之间的生态平衡性受到重视。为顺应社会健康发展的需要,机械设计与制造行业就必须采用绿色设计法,要转变原有的机械工作模式,避免在落实开展机械设计与制造过程中产生各种各样的废物危害环境。这样才能够从根本上适应社会健康发展需要,既推动自身的良性发展,又从行业层面推动我国社会环境的发展;最后,是环境保护的要求。随着世界环境生态问题的日益严峻,世界各国逐渐将环境保护放置在国家发展、人民发展的重要位置。传统机械设计与制造行业在工作过程中对环境所造成的空气、水质、土壤等污染,会导致传统设计与制造行业逐渐丧失市场竞争力。利用绿色设计法,转变机械设计与制造行业存在的环境污染问题,满足环境保护需要,能够促进自身可持续发展,适应变化。

3机械设计与制造中绿色设计法的具体应用探析

3.1选择绿色原材料

面对复杂的原材料,在进行机械设计与制造过程中设计者就要从环保的角度进行筛选。一方面,环保材料更划算,能够节约成本且节约资源;另一方面,环保材料更安全、更绿色,能够避免在进行机械设计与制造过程中材料所造成的环境污染等负面影响。如含有铅、汞等有害物质的材料若被利用在机械产品设计与制造过程中,后期不仅无法回收,还会造成环境有害影响。因此,机械设计与制造工作人员必须遵循绿色设计法,在进行机械设计制造工作中所选择的材料应当遵循绿色标准要求,并且要在对比之下尽可能选择危害较小的材料,如降解材料、可回收材料等。且要加强材料原材料的检验活动,避免在制造过程中有不符合绿色标准的原材料混入其中,这样才能够从原材料层面为机械设计与制造提供绿色基础[2]。

3.2进行产品绿色设计

机械设计是机械生产制造的核心,它决定机械的性能、寿命与使用。在设计机械产品时,设计者应当改变原有的设计模式。要加强对市场的考察,了解各种机械产品的使用、回收状况,同时基于绿色理念针对产品的实用性、经济性与环保性进行产品制造分析。再次仅略述两点:3.2.1可拆卸性设计现代机械产品在设计与制作过程中并不会只用到一种材料,材料的多种组合性必须具备可拆分性。不可拆卸会导致大量可重复利用零部件浪费,也会加大废弃物处理的难度。因此,机械设计者在设计机械产品时必须将可拆卸性作为结构设计的评价准则之一,要通过改变产品设计原有的传统连接方式,采取易于拆卸的连接方式进行产品制作。这里所说的已经成熟的拆卸方式主要包括两种形式:第一,是利用成熟结构的连接方法,如螺栓连接、键连接等多种方式进行产品拆卸;第二,则是利用计算机所开发的可拆卸性评价指标体系,进行拆卸软件的利用。如平板包装的鼻祖“thonet椅子”,由奥地利人索耐特设计,即thonet214,该椅子利用蒸汽曲目技术制作,能够将各个零部件拆卸组合,既能够方便运输也能够方便工业化生产,是绿色设计理念的践行者。3.2.2可回收性设计在设计产品的过程中,设计者必须充分考查产品内部的零件材料回收的可能性、必要性以及回收方法、回收处理工艺等。要尽可能的在设计过程中实现零件材料资源、能源的最大利用化,遵循可回收性设计原则进行产品设计。其可回收性设计内容主要包括可回收材料及其标志、可回收工艺与方法、可回收性经济评价、可回收性结构设计[3]。此外在进行产品设计的过程中,机械设计与制造者还应当考虑产品的后期维修性、可重复利用性等多个内容,只有确保产品设计与制造的每一个环节都带有绿色色彩,绿色设计法才能够真正发挥自身作用。

3.3进行产品成本分析

在完成机械设计后,机械设计与制造企业应当进行必要的产品分析工作。该工作要求相关人员必须考虑产品回收、产品再利用、产品拆卸所带来的各种成本费用。要通过对比不同的绿色产品设计的成本,进行最佳绿色产品的选择。以确保所设计出来的机械产品既能够具备绿色理念,又能够具备较低成本,这样才能够实现机械设计制造行业的经济效益与社会效益平衡,才能够真正将绿色设计法引入到机械设计与制造行业中。就我国内燃机运行范围,柴油量使用单耗始终在3.6kg/万tkm左右。除操纵原因外,还包括柴油分子雾化不良、燃烧不充分等多种原因。为降低内燃机的柴油量使用成本,真正遵循绿色设计法理念。设计者在设计时要注意对机车柴油箱输油管到车上管路外侧燃烧1m、50w的电伴热装置,利用妨害材料包裹。同时要安装WLS-TJ的环保型机车柴油节油器,通过该节油器内设的6个压电陶瓷装置进行分解柴油,提高雾化功能的同时降低其成本使用。

3.4利用绿色制造技术

当然,在完成绿色设计工作后制造人员要想实现绿色设计,就必须具备一定的绿色实现技术。这里所说的绿色制造的实现技术主要包括四个内容:第一,干切削技术:该技术能够改变原有的湿切削技术过程中清除切削液的费用支出,避免切削液在使用过程中带来的环境污染问题。即该技术可以不适用切削液,通过进行道具材料的精细选择、真空或喷气系统的利用,解决在产品生产制造过程中出现的润滑、排屑等问题;第二,微机械技术:该技术即通过体积小、精度高、性能稳定性特征,进行大批量产品制造,既能够实现资源的节约,又能够确保制造成本的成本低廉;第三,快速原型制造(RPM)技术:即能够利用计算机的CAD模型,形成系统的各界面层形状的二维数据,在数据提供的基础上利用熔结、聚合等各种化学手段,迅速的形成与数据相关的模型零件。它能够任意形成各种模型的复杂情况,实现了“材料生长”,是机械制造领域的突破,同时蕴含绿色理念[4];第四,虚拟现实技术:该技术即利用信息技术营造一个真实的、虚拟的线上空间,在这一线上空间内人处于其中,仿佛如临其境,能够进行各种各样的机械设计与制造模拟。它加快了机械设计人员的加工、设计、装备、产品开发的过程,在虚拟空间内减少了资源的浪费,是绿色设计法的重要应用实现技术之一。

3.5确定绿色设计规范

从绿色层面入手进行机械设计与制造,必须具备明确的产品生产标准,要针对具体的产品设计从绿色层面做产品评价技术规范,以此作为最后产品设计与制作的检验与使用标准。如就内燃机而言,在进行内燃机绿色设计产品时期设计规范具体如下:①内燃机产品设计中产品中不含有害物质的零部件重量应当占产品净质量的90%;②内燃机的能源属性指标应当按照GB/T32159要求编制;③内燃机的产品使用燃料类型其排放限值基准值为国家规定排放限值80%,且可再利用率必须≥85%;④其内燃机的产品清洁度颗粒基准值必须在0.6层面,尿素燃料消耗比为6.5%。

4机械设计与制造中绿色设计法的应用保障探析

4.1加大投入,加大绿色设计法支持力度

绿色设计法在机械设计与制造过程中的应用需要多方面主体的支持,既要求国家科技、政策的倾斜,又要求社会、企业的科技、资金支撑。只有国家、社会、企业都加大等对机械设计行业绿色设计法的支持,加强资金、科技投入,这样才能够不断推进绿色设计法在机械设计与制造行业的应用。

4.2进行培训,发展设计人员的绿色意识

机械设计与制造人员作为直接参与者,是绿色设计法的应用、执行人。从工作人员层面,必须具备较高的绿色意识。企业可以通过集中培训的方式,加强对绿色设计人才的培养,同时招聘、选择具有专业化素养的人才,进入到企业队伍中。这样能够从人才队伍上保证绿色设计法的有效应用,从而实现机械与制造行业的发展。

4.3必要监督,确保绿色与设计制造并行

这里所说的监督包括三个主体的监督:第一,国家要定期对机械设计与制造行业进行必要的监督,可以采用抽查方式,及时发现问题、解决问题;第二,企业要遵循绿色设计理念设定监督部门,及时把握设计与制造动向,确保绿色设计理念作为第一指导理念;第三,群众对机械设计与制造长具有监督作用。机械制造厂要随时随地接受群众监督。只有强化监督,这样才能够确保绿色与整个机械设计与制造流程并行。

5结束语

综上所述,绿色设计理念为新时期机械设计与制造开辟了新的路径,它集合能源节约、保护环节等优点,对促进机械设计与制造行业“可持续发展”有着积极作用。虽然目前绿色设计法在机械设计与制造中的应用仍然处于初步探索状态,但只要广大机械设计制造工作者能够不断的革新技术,认知绿色设计法的概念与内涵,就能够发挥绿色设计法的作用与价值,让机械设计与制造和环境保护挂钩,实现平衡、稳定、双向发展。

参考文献:

[1]邹文.机械设计与制造中的绿色设计法探讨[J].现代物业:中旬刊,2019(07):42.

[2]张海秀.机械设计与制造中绿色设计理念的应用研究[J].现代制造技术与装备,2020(04):217-218.

[3]郭宇峰.机械设计制造中绿色设计理念的运用[J].黑龙江科学,2019(04):108-109.

[4]郑恩壬,贺礼.新时期背景下机械设计与制造中的绿色设计法探析[J].精品,2020(08):222.

作者:朱静 单位:南京机电职业技术学院

谈机械设计与制造的绿色设计法

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