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工程机械的绿色设计与制造分析段孟

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：段孟

[导读] 摘要：伴随我国社会经济的持续发展，基础设施近年呈现出突飞猛进的发展态势，使得工程机械设计制造业的规模不断拓展，相关市场需求持续增加，机械设计制造行业在不断发展进步的同时也遭遇了诸多问题和挑战，很多企业为了获得更高利润和经济效益而在很大程度上忽视了环境与社会效益，能源消耗与环境污染问题变得更加严重，这是非常不利于我国社会实现可持续发展的。

        中国联合工程有限公司浙江杭州 310051
        摘要：伴随我国社会经济的持续发展，基础设施近年呈现出突飞猛进的发展态势，使得工程机械设计制造业的规模不断拓展，相关市场需求持续增加，机械设计制造行业在不断发展进步的同时也遭遇了诸多问题和挑战，很多企业为了获得更高利润和经济效益而在很大程度上忽视了环境与社会效益，能源消耗与环境污染问题变得更加严重，这是非常不利于我国社会实现可持续发展的。绿色理念的应用是工程机械设计制造行业转型升级过程中迈出的关键一步，产品生产的同时有效避免了资源浪费，推动能源与资源的可持续利用，将环境污染和破坏的影响降至最低。先进而科学的绿色理念引入能够有效实现企业经济效益与社会效益同步提升，更好地适应社会发展与企业发展需求。
        关键词：绿色设计；制造；工程机械
        1绿色设计与制造的基本概念
        工程机械设计与制造中的绿色设计原则是指以环境资源为核心，基于整个产品的使用周期，在工程机械的设计阶段就将对资源与环境的影响考虑在内，通过各种方式设计出对自然环境影响较小，自然资源更节约的产品，最大可能地节约资源的使用、降低环境污染的一种设计理念。通过绿色设计能够实现资源的可持续发展和利用，经过综合考虑环境、成本等因素，在产品的整个使用周期降低对社会的影响。设计过程中依旧需要考虑产品在生产、运输、消费各个环节不产生或者少产生污染，避免或者减小对地球造成一定的污染。当前，绿色设计的基本设计为“3R”原则，主要表现在重复使用设计材料（Reduce）、回收可再生能源或者重新利用（Recycle）、减小能源浪费（Reuse）。绿色设计的基本原则主要有以下几点。（1）在产品的设计过程中，需要兼顾质量、经济以及环境等各个因素的属性，保证产品设计能够符合相关建设标准的同时，还能够不影响环境。在机械设计阶段需要充分考虑在最终阶段的零件回收和重新利用，尽可能设计成可拆卸的，从而很好地保证产品的环境资源属性。（2）绿色设计要求相关设计和制造者有节约和环境保护的意识，在产品的产生周期内就能够实现绿色设计与制造。对于大型或者多种机械生产制造过程，企业应当充分利用资源，尽可能避免资源浪费，还应该在可能的范围内回收已经不能够正常工作的零件，实现资源的回收和再利用。（3）人类资源是有限的，在人类社会发展过程中需要考虑到后代的资源使用量。当前，人们的生存环境已经发生了很大改变，各种由于环境恶化引起的疾病给人类造成了很大损失。在绿色法则的指导下，应该升级创新传统的机械设计和制造，认识到环境的压力。资源日益枯竭的今天，绿色设计与制造对于人类可持续发展有着重要的积极意义。
        工程机械现今和未来制造模式是如下图：

        2工程机械的绿色设计与制造
        2.1实现绿色设计
        机械产品设计中绿色理念还未能得到重视和落实，设计人员往往坚持固有设计理念，产品的绿色性能存在明显不足，这就要求设计人员及时调整设计理念，真正实现绿色设计。在产品设计环节要考虑到环境因素和产品质量功能，有效提升产品质量功能，同时考虑到产品的环境因素，充分实现资源的充分利用，减少不必要的浪费。产品的回收利用和可重复使用是绿色理念贯彻落实的重要部分，设计者要充分保证机械大部分零部件可以充分利用，同时提升拆装的便捷性和高效性。
        另外虚拟制造技术作为计算机图形学、计算机仿真技术、多媒体技术等发展起来的一门交叉技术，在工程机械的开发过程中应用基于仿真的设计、优化设计、虚拟原型记得制造、多种加工方案筛选的并行工程，可免去传统制造模式中的样机试制，减少资源的消耗。
        2.2绿色制造模式
        工程机械的绿色制造主要可以分为以下三种模式：（1）节约资源型制造模式。此种绿色制造模式的核心在于“资源节约”，即：通过优化生产过程，实现原材料的节约，提高资源利用率，如：在进行涂装时，优先选用粉末涂装、电泳涂装；积极使用表面修复技术，及时修复局部损伤，防止出现整体报废的情况，造成资源的浪费。（2）降低能耗型制造模式。此种绿色制造模式的核心在于减少整个加工中能源消耗，如：热处理的能耗大，可采用非调质钢，减少调质处理工序，减小能耗，提高生产效率。（3）环境保护型制造模式。此种绿色制造模式的核心在于减少或是直接摒弃生产中对环境有危害的物质，如：涂装作业时，粉末涂装方法的应用，可有效减少油漆中“三苯”、重金属含量；非调质钢的应用，可减少废液、废气的排放，减小对自然环境的污染。
        2.3绿色产品的包装设计
        对于绿色机械产品的包装设计需要考虑以下因素。一是材料要选择最省的，即绿色产品的包装在能够满足运输、消费以及装配过程中的保护作用的前提下，尽可能少选择包装材料，实现资源的节省。其次，在包装材料的选择中要尽可能选择能够及时降解，且对环境影响最小的材料进行包装，如聚乙烯、EPS等包装材料。这些材料在降解过程中不会对环境造成严重的危害，是包装材料的不二之选。最后，包装材料的选择依旧要遵循可回收利用的基本原则，通过循环使用和重复利用，有效减小包装材料的使用，从而更好地保护环境。
        2.4绿色设计理念对材料的要求
        绿色设计理念对机械设计制造的材料有着严格的要求，其材料不仅要具有无污染性、环保性、相对环境兼容性还要能保证机械产品的性能，还要考虑材料的经济效益。在这其中最重要的就是材料的环保性能，所以在进行材料选择时，不能选择含有铅和汞等这一类的有害化学成分的材料，以此避免在机械设计制造过程中产生对环境的污染。还要考虑材料的回收率保证其能够符合回收标准，以便于机械产品达到使用年限报废以后还能进行材料的回收，把剩余的价值充分利用起来。因机械产品的用途多样化，所以还要根据机械产品的具体用途，选择相适应的材料，比如材料的耐高温和耐腐蚀等。在绿色材料进行选择和管理的过程中，一定要按照严格的规则标准进行，并且还要完善生产后残余材料的处理工作。
        2.5工程机械使用绿色化
        立足于全生命周期的工程机械绿色制造，不可避免包括对工程机械的绿色化使用。工程机械常规露天环境使用，其性能收到作业场地的温度、污染、路况及天气等因素的影响很大。绿色使用要求实现绿色保养、维修，保证设备的完好，相应减少废气排放物对环境的危害，提高机械寿命，间接节省资源。
        2.6可拆卸性原则
        传统的机械设计与制造中更多关注零件的可配性，很少能够考虑产品的可拆卸性。在绿色设计与制造中，可拆性能够极大地节省资源，实现资源的重复利用。把可拆卸性作为机械设计与制造的一个重要准则，使得产品在报废后能够有相应的零件进行匹配，便于材料和零部件的重新利用和循环再生，进而达到保护环境和绿色生产的目的。可拆卸性原则设计主要包括以下几点：第一，应该实现产品的零件多功能性，从而有效降低零件的数目和维修的工作量；第二，设计时应该尽可能避免由于材料的相互影响产生的零件损坏；第三，应该减小零件的多样性，尽可能使零件在设计和制造中标准化和系列化。
        结语
        随着社会的不断进步和发展，我国扩大内需，加强基础设施建设力度，工程机械行业的规模也越来越大，对机械设计制造的水平要求也越来越高，机械设计制造应用绿色设计理念是社会发展趋势的必然要求。为了提高我国机械设计制造的水平和在国际中的地位，就必须深入研究和分析绿色设计理念在机械设计制造中的应用，解决其中存在的问题，攻克技术上的难关，为我国生态环境的建设贡献出自己的力量。
        参考文献：
        [1]李硕.绿色理念在机械设计制造中的应用[J].环球市场信息导报，2017，23（30）：125-125.