绿色设计法在机械设计制造中的应用

王 力

（浙江陀曼智能科技股份有限公司， 浙江 绍兴 312500）

引言

我国自改革开放以来，机械制造业也得到了广阔的发展空间，很多制造企业得到了蓬勃发展，但是，随之而来的环境问题也给人们的生活造成了很大的威胁。由于企业使用的设备较为落后，且在工艺技术方面也更新缓慢，不少机械制造企业将重心仅仅放在盈利上，并没有过多地重视环保问题，导致环境污染问题日益加重。近年来，绿色设计法得到了广泛的应用，极大程度地改善了当前的环保问题，同时也提升了机械制造企业的工作质量以及效率，为企业带来了更多的经济效益。因此，有必要针对绿色设计法在机械设计制造中的应用展开深入的探究。

1 绿色设计在机械设计制造中的应用必要性

1.1 社会发展的需要

绿色设计理念的提出是推动企业走向环保的必经之路，也是企业绿色发展的灵魂。企业只有认识到环保的重要性，才能够在生产和设计中本着维护生态环境的观念运行下去。随着工业方面在设计过程中逐渐趋于商业化，漫无目的地设计也让人们在无节制的消费中逐渐迷失自我，随之企业生产带来的环境污染问题也接踵而来。目前，内燃机作为国家发展过程中必不可缺的部分，对于提升工业机械运行有着关键的作用，因此，它的设计必然要确保低碳环保。因此，在机械设计制造过程中，绿色设计理念也是国家发展的需要，通过绿色设计理念的融入，能够最大程度地改善制造业对环境带来的污染，最终促进社会的可持续健康发展[1-2]。

1.2 机械行业发展的需要

随着现代化工业的发展，机械设备的应用率越来越高，为进一步促进工业的发展，必须要深入推广绿色设计，进而改善传统能源消耗以及浪费的情况，对于传统式的机械设计方式要进行优化，倘若存在过于消耗资源的设计方式要做好改良。例如：在进行机械设备的内燃机设计时，经常出现柴油燃烧不充分导致浪费的情况，并在运行过程中产生的大量浓烟对外界环境造成污染。因此，可以应用绿色设计法，在对内燃机设计时，在机动车的油箱输油管道外部安装电热设备，并使用材料将其包裹好，或者是在机动车内部安装环保型的节油设备，绿色设计法的投入应用，不仅能够有效地改善柴油分子雾化不良的情况，还满足了机械行业绿色可持续发展的需要。

1.3 生态保护的需要

使用绿色设计法是现代化机械设计制造的总体要求，由于工业发展迅猛，过度的商业化也导致企业产生了大量的固体废料、水污染等情况，对生态造成了一定程度的破坏。但是使用绿色设计法能够规避这一系列的情况。当一件机械产品被定义后，就会投入生产、使用，当其价值利用完毕就会进行回收，二次加工再利用，每一个阶段都需要深入贯彻绿色设计的理念，这样才能更好地促进工业的可持续发展，并起到保护环境的作用。例如：采用绿色设计法的相关理念设计内燃发动机时，需要使用一些环保的轻质材料，同时在零件以及整体结构上也作了优化和调整，使其与传统的汽油发动机相比，燃油量也得到了很好的改善，整体质量也下降了20 kg 以上，此外，由于使用了环保轻质的材料，不仅使得内燃发动机在燃油消耗方面也比原来的下降了10%左右[3-4]，也减少了二氧化碳等物质的排放量。这一方法的使用，成功地提升了工业企业的运行效率，也对环境保护起到了很好的推动作用。

2 机械设计制造中应用绿色设计法的途径

2.1 可拆卸性设计的应用

为进一步提升机械设计制造中绿色设计法的应用，可以在进行机械的可拆卸性设计时进行运用。一般来说，机械设计作为机械设计制造行业的核心部分，能够对机械的工作效率以及使用寿命起到决定性的作用。但是机械设计日益复杂，使用的机械设计材料也多种多样，在机械零件的使用方面难免会造成浪费的情况，相关人员在处理废弃物也会更加困难。因此，相关企业在进行绿色机械设计时，在零件设计方面提升其可拆卸性能够大大提升产品设计的质量。提高机械的可拆卸性能够提升机械零件的二次使用，避免浪费。因此，不少企业也将机械设计制造过程中零件是否可以拆卸作为评价的标准。当机械产品报废以后，其自身的很多零件通过拆卸，能够应用到其他设备中来，这样有利于材料和零件的循环使用。而可拆卸设计的原则也要确保零部件有多种功能，避免材料中的零件受到损坏而影响设计，从而减少零件的多样化特点[5-6]。在设计过程中，要尽量规避铆接、焊接等方式。同时，在机械设计阶段，要使用较为成熟的拆卸方式，因此，要尽可能地使用螺纹连接的方式，这样能够方便后期机械产品的拆卸。总体上来看，在零件的可拆卸设计中运用绿色设计法不仅能够更加突出节能环保的效果，而且还能够为企业节约了大量的生产成本，提高企业经济效益。

2.2 绿色设计方案的制定

当对机械制造产品制定绿色设计方案时，也要使用绿色设计理念，并将设计理念运用到产品的模块化设计以及生命周期设计中来。模块化设计往往是指产品本身以及其功能的设计，这需要设计人员提前做好充分的考量，当模块进行重新组合后形成一个全新的系统，进而实现产品的更新换代。同时，也能够逐步提升产品零部件的利用率。生命周期设计需要在机械产品进行设计过程中，将环境保护，产品的性能以及成本需求等方面考虑在内。这就需要建立绿色机械设计的数据库[7-8]。这样一来，设计人员就能够系统化地将必要的数据存储起来，在后期需要这些数据时也能方便查询。

2.3 绿色设计规范标准的制定

机械产品在进行绿色设计时，也需要制定相关的规范标准，进一步明确产品的生产标准，严格监督产品生产的相关技术，并在设计过程中考虑其他方面的因素影响，从绿色设计理念的角度出发，规范具体机械产品的设计制造的技术要领，进而作为机械产品生产完成后的验收标准。例如：在对燃气机进行绿色设计制造时，要根据相应的标准进行验收，如：内燃机的能源属性要符合国家标准GB/T 19001 编制；对于内燃机产品模块化设计、生命周期设计以及可拆卸性等性能要符合异性的要求；内燃机质量管理体系也要符合国家安全标准即GB/T 24256 等。通过一系列的规范标准的制定，能够实现内燃机的绿色设计制造与绿色生产，进而确保机械产品在投入使用后，不仅能够满足节能环保的要求，而且提高了工作效率，使机械产品更加标准规范化。

2.4 机械设计制造材料的选用

在选用机械设计制造材料时，首先要确保材料的环保性，进而再针对材料的安全性和经济性等方面进行深入的考量。在材料使用前，也要详细地考量材料对环境可能产生的影响。在传统的机械制造业所使用的材料中，大多都采用一些有害的化学物质，且对人体会造成伤害，例如含有铅和汞等有害化学材料。当使用有毒物质的材料生产出的机械产品投入应用后，报废时大部分都不能进行二次回收，由于材料本身含有有毒成分，对环境也造成了再次污染[9]。因此，需要从源头监督机械制造的材料使用情况，并自觉选用环保无污染材料制造产品。机械设计制造所用的材料既要满足产品的需求，也要充分确保材料的可使用性，同时也要重点关注材料的耐高温性、抗冲击性等性能，在环保无污染的基础上，确保材料能够可循环使用。

3 结语

近几年，国家对节能环保逐步重视，市场也对机械设计制造产品提出了更高要求，通过应用绿色设计法设计机械产品，能够更好地落实节能环保的各项要求。为进一步提升绿色设计法的利用率，可以在可拆卸性设计中运用，增加零件的重复使用率，使机械零件的拆卸工作更加简便；可以在制定绿色设计方案时应用，能够及时地为机械设计制造提供便利；也可以在制定规范标准时应用，这样能够确保机械制造产品更加符合国家标准，降低环境污染的风险；也可以在选用材料时应用，进而规避有害、有腐蚀性材料的使用，进一步增加机械制造产品的安全性。