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略谈绿色理念在机械设计制造中的应用-理论文章-中国节能在线

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发表于 2018-2-6 07:39:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  在工业的生产加工过程中,其往往需要较大量的自然资源,并耗费相当数量的能源,还会伴随有一定的环境污染。现如今社会快速发展主流理念就是能够节能环保,绿色之风深入到各行各业。对于机械设计与制造中的绿色理念也自然形成了。面对世界自然环境的要求,国家发展的长远要求,机械的绿色设计理念以及绿色的制造理念都在慢慢的成熟起来。

  一、绿色设计

  机械设计指的是依照机械使用要求,对机械的运动方式、工作原理、结构、各个零件形状和材料、尺寸、能量传递等构思、分析和计算,并将其作为机械制造依据的过程。机械设计是机械生产的第一步,是决定机械性能的最主要的因素,在机械工程中起着重要作用。绿色设计则指的是在一个产品从开发到处理的整个生命周期内,以产品的可循环使用性作为设计方向,最大程度上降低产品设计对环境的危害,而且要尽可能保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。绿色设计的核心是3R:Reduce(减少)、Recycle(再生)和Reuse(重新使用),即减少环境污染、减小能源消耗、产品和零部件的回收再生循环。

  二、绿色理念在机械设计制造中的概念

  1、特点

  因为受制于传统环保理念的影响,传统机械设计制造对资源使用及后期废品加工处理等相关理论和经验不足,结果造成了自然环境的破坏,对机械设计制造长期发展不利。因此,在当代科技高度发达的今天,人们开始重视了绿色设计与制造的理念。首先,绿色设计是基于机械设计为出发点的,主要为了能够合理保护自然资源,对于资源进行循环再利用,实行可持续发展的机械设计理念。其次,废物排放要尽量减少,通过加强资源使用以及废物排放等相关设计,将废物的产生降到最低,并减轻垃圾处理的负担。最后,绿色的机械设计理念,是要最大程度上降低机械的更换频率,即能够增加机械产品的使用周期,提高产品使用质量,减少报废的机械数量。总之,对于绿色的机械设计以及制造理念而言,其具有独特的特点,对于现代化的科技发展要求而言,满足节能减排的理念。

  2、优势

  对于绿色机械设计理念而言,从一定程度上来说能够理解为生态设计、自然环境设计及环境意识设计等。其主要的内涵在于对制造所需要的自然资源进行循环再利用,减少对环境的影响以及机械的循环利用等。机械产品设计要满足可回收、可拆装并能够重复利用等,这是绿色机械设计理念的新要求。而传统的机械产品都是从产品的功能以及寿命等产品的基本属性进行考虑的,产品在设计与开发的过程中,先是进行市场分析,然后再进行图纸的设计以及方案的制定。此外,还需要反复的修改以及审定,最终才能真正的进行生产。这样的设计理念,造成了较长的设计与制造周期,产品生产后拆卸较为困难,回收的难度也较大。有些产品在报废后,甚至不能进行回收,造成了大量的资源和能源的浪费,甚至会污染影响环境。通过与传统的机械设计进行对比,可以了解到绿色的机械设计理念的优势在于绿色的设计理念能够根据自然环境以及原料的合理选择等多个方面进行设计。不仅能够发挥传统设计中的优势,更能降低原料的损耗以及资源的合理使用,便于回收,并满足持续性发展的要求。

  三、绿色理念在机械设计制造中的应用

  1、绿色理念的机械设计应用

  机械设计关键是前期设计方案,对绿色机械设计而言,其主要内容则包含了机械产品设计理论,依靠先进技术及设计理论,并适应自然环境、节约资源、实现可持续发展。其主要目的在于从综合的角度出发,考虑其环境性、实用性以及经济性等。为了满足以上绿色设计的要求,绿色理念的机械设计需要从以下几个方面进行良好应用。首先、绿色机械产品的成本需求分析。机械产品的制造需要前期进行合理的设计,尤其是在产品的初期,要考虑到其回收以及再利用等方面的问题。因此,绿色理念下的机械产品成本分析要考虑到产品的回收、再利用成本、污染物处理以及代替等。其次、机械产品的再利用以及可拆装设计分析。绿色理念的机械设计对于机械的可拆装性有很大程度上的改善。为了节约成本,减少资源浪费。对于机械产品采用可回收性、便于拆装性的设计理念,充分利用可用资源,并实现绿色的设计理念。最后,建立完善的绿色机械设计的数据库。数据库是一种能够充分掌控设计数据的一种方式。在数据库中,设计人员可以将机械制造过程中所需要的所有相关数据都备份下来。设计的数据进行系统化的存储与分析,就能够将机械设计中的相关开支以及资源的选用等进行数据化的呈现,以此作为绿色设计的理论基础。

  2、绿色设计中材料的选择应用

  材料对于机械设计非常重要,材料选择首先要保证环保与健康。传统选材过于注重产品工艺性能及环境属性,而忽略安全性。机械设计与制造中总会出现一些含有特殊化学物质的材料,如铅、汞等有害物质。这些物质的选用必然会对未来造成一定的环境问题。如果后期处理不当,对于环境的伤害还是非常大的。因此,对于材料的选择要非常慎重。这也是绿色机械设计理念中的最为重要的一个环节。此外,对于机械设计的绿色选材要保证以下三项基本要求:材料的选择首先要满足机械的基本设计性能要求,这是对于材料的最基本的要求;材料的结构以及形状要有相应的可实现性,即要求产品成型后要能够与相关工艺有所联系,确保材料的可用性;根据机械产品工作环境的需求,选择的材料一定要具有最基本的高温性能、耐腐蚀性能、抗冲击性能等。

  3、绿色理念与机械制造中的应用

  制造建立在设计之上,绿色机械制造需要能从整体范围对资源及制造模式考虑。绿色制造最终目标是将产品整个流水线及生命周期内负面影响降到最小,但资源利用率要达到最高。简单的说,绿色的机械制造就是要保证高质量、低成本、高度的可靠性以及完善的功能等各个方面都要达到一定程度的标准。

  4、配套措施

  在进行机械产品的设计时,我们需要秉承绿色理念,同时还要有相应的配套措施进行辅助,比如说一定的政策支持、人才支持、科技支持等。首先,加大对绿色设计人才的培养力度,尤其是加大高职和中职院校学生的培养,让他们掌握最先进的绿色设计理念;其次,要加强对绿色产品设计的政策支持,政府要制定相应的制度,提倡绿色设计和绿色环保理念,要加强社会和公众对机械设计的监督;再次,要加强技术创新,优化机械设计的工艺方案,采用先进技术,如虚拟设计技术进行机械设计产品的创新。

  四、结论

  经济的腾飞让机械制造业在我们的日常生活中有了非常广泛的应用与普及。对于现如今社会的环保主流来说,机械制造业必须要紧跟时代发展潮流,将绿色理念融入到机械设计与制造的过程中。绿色理念的应用要从设计入手,从资源的节约、材料的选择及循环利用等进行实际应用。总而言之,将绿色理念应用到机械设计与制造中,是时代的要求,也是技术的一次革新。

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