解析新時(shí)期背景下機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法

1、2013年30期科技圉向?qū)А罂萍颊搲蠼馕鲂聲r(shí)期背景下機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法于崇飛(秦皇島首鋼長(zhǎng)白機(jī)械有限責(zé)任公司河北撫寧066311)【摘要】進(jìn)入21以來(lái)，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平上都取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，然而伴隨著我國(guó)的可利用資源的日益枯竭，以及生存環(huán)境的不斷惡化，不僅影響到人們的生活質(zhì)量，而且對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重制約。尤其在機(jī)械制造業(yè)中，在不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品以及淘汰舊產(chǎn)品的同時(shí)產(chǎn)生了大量的廢棄物，這已成為了當(dāng)前我國(guó)環(huán)境

2、污染問(wèn)題的主要根源之一。針對(duì)新時(shí)期背景下機(jī)械制造業(yè)中環(huán)境污染問(wèn)題，本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法進(jìn)行了分析與探討?！娟P(guān)鍵詞】新時(shí)期；機(jī)械設(shè)計(jì)；制造；綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)法是圍繞如何有效利用能源、節(jié)約能源以及保護(hù)環(huán)境這一主題而提出的新的設(shè)計(jì)與制造的概念和方法綠色設(shè)計(jì)最早產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的宗旨應(yīng)柔性認(rèn)真考慮有限的地球資源的使用為保護(hù)地球的環(huán)境而服務(wù)。近年來(lái)我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)得到了長(zhǎng)足進(jìn)步，其中綠色

3、冰箱、綠色電腦、環(huán)保彩電等一系列綠色產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)廣大消費(fèi)者也越來(lái)越崇尚綠色產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)已然成為了新時(shí)期下設(shè)計(jì)技術(shù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題1綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)涵機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)是一種以產(chǎn)品的環(huán)境資源屬性為核心并基于產(chǎn)品整個(gè)生命周期的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念與方法。通過(guò)綠色設(shè)計(jì)法，不僅綜合考慮到機(jī)械產(chǎn)品的性能、成本以及壽命等經(jīng)濟(jì)與技術(shù)屬性，還中的考慮到產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用、廢棄以及回收等整個(gè)生命周期過(guò)程中對(duì)資源和環(huán)境的影響綠色設(shè)計(jì)的在當(dāng)前已被公認(rèn)為“3R”的原

4、則，即包括了減少環(huán)境污染(Reduce)、減小能源消耗Reuse)、產(chǎn)品和零部件的回收再生循環(huán)或者重新利用(Recyc1e)這三項(xiàng)。綠色設(shè)計(jì)的基本內(nèi)涵主要包括了以下幾點(diǎn)!(1)在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的全過(guò)程中，其經(jīng)濟(jì)屬性、技術(shù)性能屬性以及環(huán)境資源屬性并重且著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境資源屬性。在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就應(yīng)充分考慮到產(chǎn)品在使用廢棄后的回收利用性以及可拆卸性。(2)綠色設(shè)計(jì)法提出了生產(chǎn)企業(yè)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者應(yīng)在節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境上主動(dòng)承擔(dān)起一定的社

5、會(huì)責(zé)任尤其對(duì)于大型或大量的機(jī)械產(chǎn)品制造企業(yè)在加工生產(chǎn)這些產(chǎn)品的同時(shí)還應(yīng)在可能的范圍內(nèi)，主動(dòng)承擔(dān)產(chǎn)品的回收與再次利用的義務(wù)(3)在人類(lèi)資源日益枯竭，生存環(huán)境不斷惡化的新時(shí)期背景下，綠色設(shè)計(jì)法是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新與改良體現(xiàn)了人們對(duì)環(huán)境及資源的重視，以及對(duì)整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)科認(rèn)識(shí)的深化。2機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容21綠色材料的選擇與管理綠色材料即可回收、可再生，且對(duì)環(huán)境污染較小、低能耗的材料。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)首先選用環(huán)

6、境兼容性好的材料與零部件并盡量避免選用有輻射性、有毒或有害的材料要求所用材料能夠有利于回收、再利用、再制造或易于降解，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)在資源利用率方面的上升，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展同時(shí)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，還應(yīng)當(dāng)盡量減少所選用材料的種類(lèi)，從而降低產(chǎn)品在廢棄后的回收成本。例如：模具材料的綠色程度對(duì)最終產(chǎn)品的綠色性能有著重要的影響可通過(guò)舍棄過(guò)往對(duì)材料表面進(jìn)行化學(xué)處理的方法而改用物理方法實(shí)現(xiàn)防腐與脫模：選用對(duì)環(huán)境危害較小的鎳磷鍍代替電鍍鉻：用不銹鋼材

7、料來(lái)加工防腐模具來(lái)代替電鍍的方式等等22拆卸性設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中多數(shù)只是考慮到產(chǎn)品的可裝配性而較少考慮到產(chǎn)品的拆卸性。綠色設(shè)計(jì)中著重要求將拆卸性作為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要準(zhǔn)則，從而使產(chǎn)品在報(bào)廢以后能夠?qū)ζ淞悴考?shí)現(xiàn)高效且不加破壞的拆卸以便有利于材料和零部件的重新利用與循環(huán)再生，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)環(huán)境和節(jié)省資源的目的拆卸性設(shè)計(jì)的基本原則主要包括以下幾點(diǎn)：第一應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零106件的多功能性從而降低應(yīng)拆卸零部件的數(shù)目以及拆

8、卸時(shí)的工作量：第二應(yīng)避免在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)有相互影響的材料進(jìn)行組合盡量避免零部件的污損；第三，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，應(yīng)減少零件的多樣性，并努力向著零件的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化方向發(fā)展。23可回收性設(shè)計(jì)可回收性設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)中充分考慮到產(chǎn)品各零件回收再利用的可能性以及相應(yīng)的回收處理方法和回收費(fèi)用等問(wèn)題可回收性設(shè)計(jì)一般包括兩種途徑即零部件的再利用和原材料的再循環(huán)，在當(dāng)前鑒于材料再循環(huán)的困難與高昂的成本因此較為合理的可回收性設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)突出零部件的再利用

9、可回收性設(shè)計(jì)的主要措施包括了以下幾點(diǎn)：在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，盡量使用可重新利用的材料：使用對(duì)環(huán)境影響較小的材料，例如可再生材料、易回收材料以及無(wú)毒無(wú)害材料等：對(duì)于已使用過(guò)的零部件進(jìn)行再加工和翻新等措施24綠色產(chǎn)品的成本分析在對(duì)機(jī)械制造業(yè)中綠色產(chǎn)品的成本分析應(yīng)與傳統(tǒng)的成本分析有所區(qū)別在綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期即綜合考慮到產(chǎn)品在回收、再利用上的性能。因此在作綠色產(chǎn)品的成本分析時(shí)必須考慮到產(chǎn)品拆卸、污’染物替代、特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本以及重復(fù)利用成本

10、等等。綠色產(chǎn)品的成本分析應(yīng)在每一次設(shè)計(jì)選擇時(shí)進(jìn)行以便于設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品更突出綠色環(huán)保性且成本更低25綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)詳細(xì)包括了產(chǎn)品壽命周期中與經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境性等相關(guān)的一切數(shù)據(jù)，如材料成分、各類(lèi)材料對(duì)環(huán)境的影響數(shù)值、材料的自然降解周期、人工費(fèi)用以及機(jī)械制造中裝配、銷(xiāo)售和使用所產(chǎn)生的附加數(shù)量與環(huán)境的影響值等等因此綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程都有著舉足輕重的影響與作用26綠色產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)對(duì)綠色產(chǎn)品的包

11、裝設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)突出以下幾方面原則：首先應(yīng)材料最省即綠色產(chǎn)品的包裝在滿(mǎn)足銷(xiāo)售、保護(hù)以及提供充足信息功能的前提下所適應(yīng)材料應(yīng)最少且文明適度的包裝：其次，應(yīng)盡量選用可回收或易于降解，且對(duì)人體無(wú)毒害性的包裝材料，例如使用EPS、聚乙烯產(chǎn)品等在大自然中易于自然分解且不會(huì)污染環(huán)境的材料：最后所選用的包裝材料應(yīng)易于再循環(huán)和回收利用通過(guò)再循環(huán)使用和重復(fù)使用的包裝，從而提高包裝物的生命周期，有效降低包裝廢棄物的出現(xiàn)。3總結(jié)在我國(guó)加入WTO以及可利用資源日益

12、枯竭的新時(shí)期背景下機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)從節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，并充分體現(xiàn)以自然為本的設(shè)計(jì)思想從而在保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命和質(zhì)量等要求的基礎(chǔ)上，近可能的設(shè)計(jì)出更加簡(jiǎn)潔、完美和長(zhǎng)久的產(chǎn)品?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]景華榮綠色設(shè)計(jì)的理論初廁JJl綠色大世界，2009(4)[2]劉光復(fù)綠色設(shè)計(jì)與綠色制造『M】北京：機(jī)械1二業(yè)出版社，2005[3]張春林機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M】北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20052013年30期科技圉向?qū)А?/p>

13、科技論壇◇解析新時(shí)期背景下機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法于崇飛(秦皇島首鋼長(zhǎng)白機(jī)械有限責(zé)任公司河北撫寧066311)【摘要】進(jìn)入21以來(lái)，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平上都取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，然而伴隨著我國(guó)的可利用資源的日益枯竭，以及生存環(huán)境的不斷惡化，不僅影響到人們的生活質(zhì)量，而且對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重制約。尤其在機(jī)械制造業(yè)中，在不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品以及淘汰舊產(chǎn)品的同時(shí)產(chǎn)生了大量的廢棄物，這已成為了當(dāng)前我國(guó)環(huán)境污染問(wèn)題的主要根源之一。針對(duì)

14、新時(shí)期背景下機(jī)械制造業(yè)中環(huán)境污染問(wèn)題，本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)法進(jìn)行了分析與探討。【關(guān)鍵詞】新時(shí)期；機(jī)械設(shè)計(jì)；制造；綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)法是圍繞如何有效利用能源、節(jié)約能源以及保護(hù)環(huán)境這一主題而提出的新的設(shè)計(jì)與制造的概念和方法綠色設(shè)計(jì)最早產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的宗旨應(yīng)柔性認(rèn)真考慮有限的地球資源的使用為保護(hù)地球的環(huán)境而服務(wù)。近年來(lái)我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)得到了長(zhǎng)足進(jìn)步，其中綠色冰箱、綠色電腦、環(huán)保彩電等一

15、系列綠色產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)廣大消費(fèi)者也越來(lái)越崇尚綠色產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)已然成為了新時(shí)期下設(shè)計(jì)技術(shù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題1綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)涵機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的綠色設(shè)計(jì)是一種以產(chǎn)品的環(huán)境資源屬性為核心并基于產(chǎn)品整個(gè)生命周期的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念與方法。通過(guò)綠色設(shè)計(jì)法，不僅綜合考慮到機(jī)械產(chǎn)品的性能、成本以及壽命等經(jīng)濟(jì)與技術(shù)屬性，還中的考慮到產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用、廢棄以及回收等整個(gè)生命周期過(guò)程中對(duì)資源和環(huán)境的影響綠色設(shè)計(jì)的在當(dāng)前已被公認(rèn)為“3R”的原則，即包括了減少環(huán)境污染(R

16、educe)、減小能源消耗Reuse)、產(chǎn)品和零部件的回收再生循環(huán)或者重新利用(Recyc1e)這三項(xiàng)。綠色設(shè)計(jì)的基本內(nèi)涵主要包括了以下幾點(diǎn)!(1)在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的全過(guò)程中，其經(jīng)濟(jì)屬性、技術(shù)性能屬性以及環(huán)境資源屬性并重且著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境資源屬性。在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就應(yīng)充分考慮到產(chǎn)品在使用廢棄后的回收利用性以及可拆卸性。(2)綠色設(shè)計(jì)法提出了生產(chǎn)企業(yè)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者應(yīng)在節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境上主動(dòng)承擔(dān)起一定的社會(huì)責(zé)任尤其對(duì)于大型或大量的機(jī)

17、械產(chǎn)品制造企業(yè)在加工生產(chǎn)這些產(chǎn)品的同時(shí)還應(yīng)在可能的范圍內(nèi)，主動(dòng)承擔(dān)產(chǎn)品的回收與再次利用的義務(wù)(3)在人類(lèi)資源日益枯竭，生存環(huán)境不斷惡化的新時(shí)期背景下，綠色設(shè)計(jì)法是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新與改良體現(xiàn)了人們對(duì)環(huán)境及資源的重視，以及對(duì)整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)科認(rèn)識(shí)的深化。2機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容21綠色材料的選擇與管理綠色材料即可回收、可再生，且對(duì)環(huán)境污染較小、低能耗的材料。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)首先選用環(huán)境兼容性好的材料與零部件并盡

18、量避免選用有輻射性、有毒或有害的材料要求所用材料能夠有利于回收、再利用、再制造或易于降解，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)在資源利用率方面的上升，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展同時(shí)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，還應(yīng)當(dāng)盡量減少所選用材料的種類(lèi)，從而降低產(chǎn)品在廢棄后的回收成本。例如：模具材料的綠色程度對(duì)最終產(chǎn)品的綠色性能有著重要的影響可通過(guò)舍棄過(guò)往對(duì)材料表面進(jìn)行化學(xué)處理的方法而改用物理方法實(shí)現(xiàn)防腐與脫模：選用對(duì)環(huán)境危害較小的鎳磷鍍代替電鍍鉻：用不銹鋼材料來(lái)加工防腐模具來(lái)代替電鍍的

19、方式等等22拆卸性設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中多數(shù)只是考慮到產(chǎn)品的可裝配性而較少考慮到產(chǎn)品的拆卸性。綠色設(shè)計(jì)中著重要求將拆卸性作為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要準(zhǔn)則，從而使產(chǎn)品在報(bào)廢以后能夠?qū)ζ淞悴考?shí)現(xiàn)高效且不加破壞的拆卸以便有利于材料和零部件的重新利用與循環(huán)再生，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)環(huán)境和節(jié)省資源的目的拆卸性設(shè)計(jì)的基本原則主要包括以下幾點(diǎn)：第一應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零106件的多功能性從而降低應(yīng)拆卸零部件的數(shù)目以及拆卸時(shí)的工作量：第二應(yīng)避免在設(shè)

20、計(jì)時(shí)對(duì)有相互影響的材料進(jìn)行組合盡量避免零部件的污損；第三，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，應(yīng)減少零件的多樣性，并努力向著零件的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化方向發(fā)展。23可回收性設(shè)計(jì)可回收性設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)中充分考慮到產(chǎn)品各零件回收再利用的可能性以及相應(yīng)的回收處理方法和回收費(fèi)用等問(wèn)題可回收性設(shè)計(jì)一般包括兩種途徑即零部件的再利用和原材料的再循環(huán)，在當(dāng)前鑒于材料再循環(huán)的困難與高昂的成本因此較為合理的可回收性設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)突出零部件的再利用可回收性設(shè)計(jì)的主要措施包括了

21、以下幾點(diǎn)：在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，盡量使用可重新利用的材料：使用對(duì)環(huán)境影響較小的材料，例如可再生材料、易回收材料以及無(wú)毒無(wú)害材料等：對(duì)于已使用過(guò)的零部件進(jìn)行再加工和翻新等措施24綠色產(chǎn)品的成本分析在對(duì)機(jī)械制造業(yè)中綠色產(chǎn)品的成本分析應(yīng)與傳統(tǒng)的成本分析有所區(qū)別在綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期即綜合考慮到產(chǎn)品在回收、再利用上的性能。因此在作綠色產(chǎn)品的成本分析時(shí)必須考慮到產(chǎn)品拆卸、污’染物替代、特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本以及重復(fù)利用成本等等。綠色產(chǎn)品的成本分析應(yīng)在

22、每一次設(shè)計(jì)選擇時(shí)進(jìn)行以便于設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品更突出綠色環(huán)保性且成本更低25綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)詳細(xì)包括了產(chǎn)品壽命周期中與經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境性等相關(guān)的一切數(shù)據(jù)，如材料成分、各類(lèi)材料對(duì)環(huán)境的影響數(shù)值、材料的自然降解周期、人工費(fèi)用以及機(jī)械制造中裝配、銷(xiāo)售和使用所產(chǎn)生的附加數(shù)量與環(huán)境的影響值等等因此綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程都有著舉足輕重的影響與作用26綠色產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)對(duì)綠色產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)突出以下幾方面原

23、則：首先應(yīng)材料最省即綠色產(chǎn)品的包裝在滿(mǎn)足銷(xiāo)售、保護(hù)以及提供充足信息功能的前提下所適應(yīng)材料應(yīng)最少且文明適度的包裝：其次，應(yīng)盡量選用可回收或易于降解，且對(duì)人體無(wú)毒害性的包裝材料，例如使用EPS、聚乙烯產(chǎn)品等在大自然中易于自然分解且不會(huì)污染環(huán)境的材料：最后所選用的包裝材料應(yīng)易于再循環(huán)和回收利用通過(guò)再循環(huán)使用和重復(fù)使用的包裝，從而提高包裝物的生命周期，有效降低包裝廢棄物的出現(xiàn)。3總結(jié)在我國(guó)加入WTO以及可利用資源日益枯竭的新時(shí)期背景下機(jī)械設(shè)計(jì)與