1.1绿色理念的概念和内容
机械设计在机械生产中处于基础地位,设计水平会直接影响机械性能。这就要求全面分析和研究机械的设计,要考虑到产品的结构,零件材料,零件的形状、大小和运行原理等内容。绿色的设计理念在产品设计的过程中发挥着重要的作用——全面分析机械设计的产品质量、性能、成本和开发周期,在设计中重点考虑产品设计对资源的消耗、对环境造成的影响和产品在可循环利用方面是否能够体现出绿色的观念,要最大限度地降低能源消耗和对环境造成的危害。绿色的设计理念就是要将眼光放在长远的发展上,走可持续发展的绿色道路,将绿色产品设计的要求作为设计的约束条件。绿色设计的核心内容是减少环境污染,降低能源消耗,实现产品和零部件的回收、循环利用,不断提高机械的可利用率,降低机械的更换频率。
1.2绿色理念的重要性
目前,我国机械制造业对绿色理念的使用和研究还在不断深入,很多绿色理念在机械产品的设计和制造过程中被称为是生态设计或环境意识设计。在传统的机械设计制造业中,最关注的是市场需求分析,而忽视了对机械设计制造的能源消耗、环境污染方面的分析。在机械的使用功能方面,并没有探讨机械的使用寿命和产品的拆卸等问题,这就大大增加了产品在报废以后的回收难度,而产品更换频率比较高则引发了能源消耗的问题。引入绿色设计理念后,在机械的设计和制造过程中,要注意节省材料,减少能源消耗,减少制造过程中废水、废气的排放,最大限度地保护周围的生态环境,走可持续发展道路,提高机械制造和设计中的经济价值和环保价值。
2绿色理念的具体应用
2.1绿色理念的机械设计应用分析
在机械设计中,绿色理念的植入主要针对的是前期方案的设计,在设计的方案中要体现环境保护、资源节约、降低能源消耗的思想。在机械设计中,绿色理念具体表现在以下3方面:①绿色机械产品的成本分析。机械产品的前期规划设计就是要分析产品的回收利用情况及其成本、污染物处理等。②机械产品的再利用和可拆装设计的分析。改善拆装的难度,节约成本,减少资源浪费,将可回收、便于拆装的设计理念融入产品中,充分利用资源。③建立完善的绿色机械设计信息数据库。该数据库能够充分掌控设计数据,设计人员可以根据数据中的相关信息分析机械制造过程,并将自己的设计数据也进行系统化的存储和分析。这样做,能够将机械设计中的相关开支和资源的选用呈现在数据库中,而这些数据都是绿色设计的理论基础。
2.2关于材料的选择分析
材料的选择对于机械制造是非常重要的,在选择材料和使用材料时,首先要考虑材料是否符合健康环保的标准。在传统的设计制造过程中,在选材时,往往只关注材料的使用属性,常常忽视了材料的环保性能。因为材料中会含有一些化学物质,例如铅、汞等,如果产品材料中包含这些有害物质,就会对环境造成严重的伤害。在产品的后期使用中,还会加重对环境的污染。在选择材料时要注意以下3点:①材料的选择必须满足机械设计的性能要求,这是选择材料时应遵循的最基本的原则;②材料要具有可塑性和工艺性,即产品成形后要能够与其他工艺有一定的联系;③将绿色理念植入机械设计和制造中后,所选的材料要具有耐高温、耐腐蚀的性能,要拥有较好的冲击性。
2.3绿色理念在机械制造中的应用
机械制造是从机械设计上发展起来的,对于绿色的机械制造,要在绿色理念的支持下全面分析制造资源,创造绿色工艺、绿色制造手段和绿色制造目标。绿色制造是要将整个制造过程中的负面影响降到最低,提高资源利用率。它致力于保证质量、降低成本、降低消耗、保护环境,提高产品的可靠性,不断完善产品的功能,使机械制造的各方面都达到绿色标准。
2.4其他配套设施的绿色理念分析
机械产品的设计、制造都离不开绿色理念的支持,但是,相应的胚胎设施也能起到一定的辅助作用。在绿色理念下,政策支持、人才支持、科学技术支持在制造业中发挥着积极的作用。在绿色理念的引导下,要对绿色设计人员进行培训,提高设计开发人员对绿色理念的认识,特别是企业的新进职工,要通过培训提高他们对绿色设计理念的认识。与此同时,我国政府相关部门要在政策上扶持绿色产品的设计,建立健全相关的制度体系,完善社会对企业的监督机制,保证绿色设计理念的开展。另外,在企业中,要不断投入更多的科学技术,使传统劳动密集型企业向技术密集型企业转变,为建立资源节约型、环境友好型社会而努力。在优化机械设计方案时,要学习相关企业先进的绿色技术手段,降低成本,减少能源消耗,在原有设计制造的基础上不断创新和完善自己的设计和制造工艺。
3结束语
关键词:绿色理念;机械设计制造;应用
引言
机械设计制造是工业设计制造的一部分,也是衡量我国工业发展状况的重要部分之一。机械制造的水平从某角度上看代表着一个地区,甚至一个国家的科学技术和经济发展水平,所以说,机械设计制造在我国经济发展中作用显著[1]。在过去,我国的机械设计制造企业大多不具有环保意识,不仅没有节约制造成本,还没有处理好生产过程中产生的废水、废气、废渣,导致资源浪费严重、自然环境遭到破坏,与此同时,也限制了机械制造业的持久发展。绿色理念是近年来出现的一种新型理念,既满足了人们的生活要求,又适应了时代的发展需求,因此,绿色理念在机械设计制造中广泛应用意义非凡。
1绿色机械设计的基本概念以及内容
1.1绿色机械设计的基本概念
机械设计是生产的第一项内容,机械设计的主要内容就是根据机械产品各个结构零件的原理,设计零件的尺寸、大小、形状等,以满足企业不同的生产需求,绿色机械设计的过程通常需要结合绿色、环保的理念,通过设计人员结合实际情况紧密研究,只有这样,才能确保机械产品日后运行正常、环保。
1.2绿色机械设计的内容
总体上讲,绿色机械设计包含以下四点,其一,由于产品成本及性能的不断提高,所以绿色理念应当融入到机械制造的全过程而不仅仅是机械制造的设计环节。其二,绿色设计的目的是实现产品的可持续发展,所以设计者应当将机械制造产品的绿色设计要求作为重要约束条件,倡导无污染、无废物设计。其三,在机械设计制造过程中,要分析产品对环境可能造成的影响,并优化产品设计中的不利影响因素,设计循环使用系统以延长产品的使用年限,并降低产品在其生产、使用过程中的资源耗损,以最大的程度减少对环境污染,实现节能减排。其四,充分掌握绿色设计的核心内容,在降低能源消耗的同时,实现产品的循环利用与回收,减少机械维修、退换的几率。
2绿色理念在机械设计制造中的重要性
随着人们环保意识的不断增强,我国机械设计制造行业不仅在绿色机械设计上的研究力度有增加,在绿色机械设计上的研究广度与深度也有扩展,绿色机械设计也被称作“自然环境设计”、“生态设计”以及“环保意识设计”[2]。在产品的开发与设计过程中,相比于现在的机械设计制造理念,过去的机械设计制造通常紧紧围绕着市场需求,设计者根据市场需求来设计产品的寿命、使用功能、特点之处,需要不断适应当下时代潮流进行反复修改,也就导致了设计时间久、产品生产后拆卸困难、产品回收利用可能性低等问题,且由于产品的无法回收,消费者在产品报废后就无法对其进行处理,在造成资源浪费的同时影响了环境。绿色理念在机械设计制造中的重要性表现在可以节约制造成本,降低能源耗损,并减少制造过程中三废(即废水、废气、废渣)的产生,使得我国的自然生态环境得到保护,我国的可持续发展得以落实。
3绿色理念在机械设计制造中的具体应用分析
3.1绿色设计中材料的选择应用分析
材料的选择是机械设计当中的重要一步,选材方面,最初的一点就是要保证材料的健康与环保[3]。过去的选材重点一直放在产品的环境属性及工艺性能上而没有注重材料的安全性,比如,在机械设计与机械投产过程中,可能会用到某些特殊材料,这些材料当中有的含有汞、铅等有毒化学物质,如果使用稍有不当,这些物质就可能会流出,而产品中的这些物质未来很容易造成动植物中毒及土壤、河流污染,换句话说,必定会对人体以及环境造成巨大的影响。因此,选材时必须再三考虑、谨慎小心,要保证参照以下三点要求:首先,必须满足机械产品的基本设计技能要求;其次,选择材料的形状、结构等都要能有实用性,即产品在使用后能紧密联系相关工艺;最后,选择的材料应当符合机械产品工作环境的要求,具备耐腐蚀、抗冲击、耐高温等最基本的材料性能。
3.2绿色理念的机械设计应用
前期的设计方案是机械设计的关键所在,所以机械设计的主要内容为机械产品的设计理论,在具有设计理论的基础上,以先进的技术生产出高科技的产品,并充分响应国家可持续性发展策略,在不破坏自然环境的前提下节约生产成本[4]。绿色设计立足于综合角度,其主要要求的是产品的实用性、环境性以及经济性,因此,想要达到绿色设计的要求,机械设计就应当从以下三点进行应用:其一,进行绿色机械产品的成本及需求分析,在产品的设计初期,设计者必须在充分考虑完全回收再利用、污染物处理等问题后,再进行全方面合理设计。其二,要对机械产品的可拆装设计及循环利用设计进行分析,如果机械产品的可拆装性能得到改善,那么产品在使用者手中将更加方便、实用,不仅如此,还可以充分利用资源,降低资源浪费,节约成本,体现绿色设计理念。其三,建立完善的绿色机械设计数据库,通过数据库,设计者可以备份机械产品制造过程中出现的所有数据,包括机械设计中以及机械制造产生的费用及资源的耗损情况,对这些数据进行全面的、系统化的分析,一方面,可以促使研究者研究出更高效率的产品,另一方面,可以体现整个企业的缜密性,为绿色设计建立基础。
3.3绿色理念与机械制造中的应用分析
机械制造在完成了机械设计之后才出现,所以,在绿色机械制造方面,要能以全局的角度对制造模式以及资源耗用进行考虑,在资源利用率达到最高的同时将产品的生命周期以及整个流水线内产生的负面影响减至最低是绿色制造的目标,也就是说,绿色机械制造要保证成本低、质量及可靠性高,并且各项功能完善。
4结束语
综上所述,将绿色理念应用到机械设计制造中不仅是时代的要求,还是技术的革新,在绿色理念下设计出的机械产品具有非常重要的社会及经济价值,不仅有效地节约了我国机械制造的有限资源,贯彻了机械制造产品低成本、低耗能的中心思想,还延长了产品的使用寿命,提高了产品的生产质量与回收利用率,在推动我国可持续发展观实施的同时促进机械设计制造行业朝着环保节能的方向发展,可见,未来世界发展的主流就是将绿色理念应用到机械设计制造中。
参考文献
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在机械工程领域,机械设计时非常重要和关键的环节,它直接决定了机械产品的技术水平、研发周期、经济效益以及实际性能水平。所谓的机械设计主要是指,在深刻理解、熟练掌握机械工作原理的基础上,根据设计目标和需要达成的效果来构思、计算以及分析机械的结构形式、能量传递模式、方式、运动形式、零件尺寸和形状等,并将分析结果和计算数据转变成为具体描述。在以上过程中,需要综合考虑各种因素,并对其进行统筹协调。时代和科技的进步突出了现代设计技术的重要性。笔者在本文中以现代设计技术为主要研究对象,分析和探讨了在机械设计中应用现代设计技术的相关情况。
2、机械设计中现代设计技术的应用
2.1MSD(机械优势设计)
机械优势设计(MechanicalSuperiorityDesign,简称MSD)的关注焦点在于市场的需求,而不是以单纯的创新和个人的兴趣作为设计的出发点。以市场为导向的核心设计理念然让MSD(机械优势设计)具备了更好地适应市场经济环境的能力,主要表现为它能够通过分析和预测机械产品的技术方向,找准自己的市场定位,明确设计的技术方向,协调技术和市场之间的关系;同时,也能够更快的吸收相关的先进的设计技术,并将其应用到机械设计方案当中去。总体来看,MSD(机械优势设计)所采取的一切措施和策略均是为了增强机械设计产品的市场竞争能力。需要注意的是,MSD(机械优势设计)应该充分保证设计技术的成熟度和可靠度,并以此为基础让机械设计产品获得市场竞争优势。
2.2MCD(机械创新设计)
机械创新设计(MechanicalCreativeDesign,简称MCD)的关注焦点在于充分发动设计人员的智慧和创新思维能力,进而设计出来新型的机械功能、机械结构或者机械产品。MCD(机械创新设计)非常强调设计人员在机械设计过程中的灵魂作用和主导作用。因此,在机械设计的过程中,设计人员要充分动用各种创新思维模式(例如,发散思维模式、头脑风暴等)。但是在机械设计中设计人员很难向艺术家构思艺术作品那样做到“天马行空”,因为机械结构选型的多解性和复杂性将创造性思维限制在一定的范围内。但是智能专家系统和各种计算机辅助设计系统在机械设计中的应用,让设计人员能够有更多的精力去运用创造性思维,把繁琐的计算和设计求解交给智能专家系统去完成。
2.3MFD(机械模糊设计)
机械模糊设计(MechanicalFuzzyDesign,简称MFD)的关注焦点在于模糊数学知识在机械设计过程中的充分、灵活、深入地运用。复杂化是当前机械设计的重要趋势之一,复杂化的机械设计必然导致设计中各种变量关系的复杂化。但是过于复杂的机械设计方案,想要对其进行精确的描述则具有极大的困难或者需要花费极大的精力。但是如果将机械设计方案的精确描述改为“承载能力较强”或者“使用寿命较长”等类似的模糊描述,实质上出现了设计中的“模糊现象”。
这就要求我们采用模糊数学的方法来解决这些问题。模栩数学的研究领域非常广泛,包括模糊变换、模糊综合评判、模糊模式识别、模糊决策、模糊拓扑、模糊专家系统等综合理论[1]。随着人们对模糊现象的认识进一步深化,对模糊现象定量处理方法的逐渐掌握,模糊技术必将得到进一步的发展与完善,并广泛用于工程设计中去[2]。
2.4MGD(机械绿色设计)
机械绿色设计(MechanicalGreenDesign,简称MGD)的关注焦点在于提高产品的“绿色程度”,即在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的功能、使用寿命和质量等[3]。绿色设计通常也称为生态设计、环境设计、环境意识设计等。在传统产品设计过程中,设计人员主要按照产品性能、质量和成本要求等指标进行设计,设计过程中对产品的维护性、拆卸性、回收性、淘汰废弃产品的处理及对生态环境的影响等考虑较少[4]。这样制造出来的产品,在其使用寿命结束后,由于缺乏必要的拆卸和回收性能,回收利用率低,其中的有害物质对生态环境造成了严重污染,影响生活质量和生态环境,造成资源的大量浪费。绿色设计就是针对传统设计的这种不足而提出的一种全新的设计理念,它包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理处置的各个阶段,即涉及产品的整个生命周期;强调在产品开发阶段按照全生命周期的观点进行系统的分析与评价,消除潜在的、对环境的负面影响[5]。
总之,现代设计技术除了将关注焦点集中于用户和市场之外,还融入了众多的先进的设计理念和设计方法,因此,现代设计技术不仅仅能够更好地实现机械的基本功能,同时也可以让机械产品彰显出人性化的理念和环境友好的思想。
参考文献
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[2]胡晓波,张焕.现代设计技术的发展现状与趋势[J].机械研究与应用,2005,(04):158-159.
[3]胡玲凤.现代设计技术在机械设计中的应用分析[J].农机化研究,2005,(06):145-148.
关键词:机械产品;环保设计;方法;现代
Abstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thenumberofmechanicalengineeringproductsisincreasing,whichcausedbytheconsumptionofresources,environmentalpollutionproblemsbecomemoreandmorepeoplepayattentiontointhemanufacturingindustry,mechanicalproductsgraduallyriseofagreendesignastherepresentativeideareformtide.Methodsusingthetechniqueofusingthekeytechnologyinthedesignanddevelopmentofgreenenvironmentalprotection,energy-savingmachineryproducts,topromoteaharmoniousman-machine,achievesustainabledevelopment,itallhavethevitalsignificance.
Keywords:mechanicalproducts;designmethod;modernenvironmentalprotection;
中图分类号:TH122
机械设计就是从使用要求出发,对机械的工作原理、结构、运动形式、力和能量的传递方式,机械结构中各零件的材料尺寸和形状,以及对机械的使用维护等问题进行构思,分析和决策的创造性过程。设计方法可以理解为设计中的一般过程及解抉具体设计问题的方法和手段,前者可认为是战略问题,后者是战术问题。设计方法的研究包括设计步骤和程式以及与之相联系的解决具体设计问题的方法和手段的研究现代机械设计是相对传统机械设计而言的,一般把过去长期使用的设计方法称为传统的或常规的设计方法,近几十年发展起来的设计方法称为现代设计方法,现代设计方法具有程式性、创造性、系统性、优化性、综合性等特点,传统的机械设计方法是静态的、经验的、手工的被动地重复分析产品的性能,而现代机械设计方法是动态的、科学的、计算机化的、能创造性地设计产品参数。
1机械产品环保设计理念的要求
环保设计也可以叫做生命周期设计,环境设计或者是生态设计,它是指从产品的整个使用周期来考虑产品的一些环境属性,比如可拆卸性,可回收性,可维护性及可重复利用性,并且将这些属性作为设计的目标,而且同时也要保证产品具有应有的功能,以及满足产品的质量,经济和使用寿命的要求。环保设计的核心就是不仅要减少材料和资源的消耗,减少排放有害的物质,还要使产品及其零部件可以方便的进行分类回收并且循环再生或者重新利用。
2改善机械设备环保性的方法
机械产品的环保性是指机械在作业时保护环境的性能,此环境指作业人员的工作环境和作业区周围的环境。机械设备作业时污染环境的因素有噪声、振动及废气排放时的有害气体、微粒粉尘等,故改善机械设备的环保性是一项跨行业、跨部门的系统工程,但主要可以从选用环保性材料,机械产品回收,机械产品寿命、发动机和零部件等各方面综合考虑采取措施。
2.1绿色材料的选择
机械产品的设计与选用的材料密切相关。所谓的绿色材料,是指其本身具有优良的使用性能与功能,对资源与能源耗损较少,对环境污染较小,利于人类健康,而且可反复再生或者可以降解进行循环使用。选择绿色材料时,不光要考虑材料的工艺性能,机械性能及经济性,还要考虑环境属性。选择的原则是优先选择可再生材料,尽量选择容易回收,耗能较低,污染较少,环境兼容性好的材料,并提高资源的回收率,来实现可持续发展。尤其是结构件的设计应该尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料,要以提高工程机械材料的再生率为目的。注意要避免选择有毒害和有辐射的材料。应该尽量选用新型的高科技环保材料。
2.2机械产品的回收性设计
回收性设计就是指在产品设计的时候,要充分去考虑产品零部件和材料的回收的可能性,回收的处理方法,回收的价值大小,回收处理结构工艺性以及与可回收性相关的一些问题,来达到零部件和材料资源的高效利用,并且有如何在回收过程中将对环境的污染降为最小的设计思想与方法。首先要对机械产
品中可以回收的零部件进行标记,然后在产业内部研制出对回收而来的零部件进行处理的工艺方法,并且考虑好回收的经济价值。在对机械产品的结构设计中,要遵循以下几条准则,一是产品结构便于拆卸维修和调整,二是使可重用零件便于识别,三是尽量选用可翻新的零件,四是对回收零件的清洁化,五是
尽量去减少材料的种类,六是进行系列化和模块化的结构设计。
2.3机械产品寿命性的设计
要本着长寿命、减轻重量的原则。延长产品的寿命就是减少生产、降低报废率。降低能耗就是减少污染,减轻重量就是减少材料和资源的消耗。基于这一原则,在设计中应该在保持主机各项性能参数的前提下,尽最大可能减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量,同时提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能,以实现机械系统的轻量化和高效率。要选择低环境负荷的材料,各部件的材料尽量不要选择含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料,在仪表、散热器及蓄能电池的生产中,应该尽可能减少铅的使用量。,
24选用环保性好的发动机和零部件
发动机是机械设备产生噪声、振动和排气污染的主要污染源,选用低公害发动机发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件,所以选择环保性好的发动机是改善机械环保性的主要措施。由于电动机产生的噪声,振动比内燃机小,而且无排气污染,所以在能满足机械设备动力性和行走性的前提条件下应首选电动机作为机械设备的动力,若需选用内燃机则应将其噪声振动,排气烟度及有害成分含量作为选用的主要考核指标之一,选择有高可靠性、动力性、低油耗和优良环保性的内燃机作为动力机。
关于选用环保性好的机械零部件主要是指在运行时噪声小、振动小的零部件。如在桩工机械中应用噪声小、振动小的液压锤,电磁锤代替噪声大、振动大的柴油锤;在振动压路机中用振荡部件代替常规的垂直振动部件,不仅压实效果好而且对周围环境的振动影响小;
2.5降低机械产品的振动和噪音
减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中,动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振噪声及对动力系统的疲劳破坏;后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合,很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音,避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声除选择低噪声的发动机外,主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动,而可单独由液压马达带动,这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来,从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部,降低噪声对环境的影响;通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动阀节流和油管振动产生的噪声;可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料;可设计全密封整体式驾驶室,密封减震,隔音降噪,真正体现"以人为本"的设计宗旨。
3小结及建议
环保机械是环保产业的主体,是我国机械工业优化产业结构调整中重点发展的领域。为了使环保机械更快更好发展,必须用先进的设计理念和方法,达到机械产品的环境谐和。机械环保设计要求同时对社会,经济和生态效益进行考虑,使这三者可以和谐统一的发展。它可以将生态环境和经济社会进行连接,让其成为一个共同发展的整体,让环境与资源满足当前的经济发展需求。
我们必须坚持自主创新,加大研发力度和资金投入,追踪科技前沿,使环保机械行业保持可持续健康发展。
参考文献
[1]孔凌嘉,王晓力.机械设计,北京理工大学出版社,2011
关键词:绿色理念;机械设计;制造
中图分类号:TH122
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。
参考文献:
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[2]照日格图,孟根岱.绿色环保理念下的机械产品创新设计浅探[J].科技风.2011(20)
1.冶金机械绿色产品设计的特征
绿色设计是针对绿色技术新的一种设计方法,目前来说没有达到十分完善的程度,很多具体的细节还有待研究,但绿色设计作为一种新的设计理念,它需要生态哲学的指导,为设计指出方向,为设计提供新的价值观念、意识形式与思维方法[3]。绿色设计是冶金机械设计中成为绿色产品的关键环节,它的成功与否直接涉及到冶金产品的成本高低和产品质量的好坏,也代表了绿色的程度。绿色设计不但涉及了产品的结构、造型、制造、使用等环节,还涉及到产品的使用寿命周期,它是冶金机械成为绿色产品的前提。设计工程人员在进行冶金机械设计中,需充分考虑到产品生产自身的工艺流程对生态环境的影响,而绿色设计突破了传统设计所带来的限制,考虑设计产品生命周期内每个阶段产品与人和周围环境的相互影响(冶金机械绿色设计体系见图1),具有传统设计所不具有的优点,主要表现在以下方面[4-6]:
(1)封闭环行设计。这样的设计不但拓展了产品的使用周期,而且考虑到了产品的再生利用,有利于对环境的保护。
(2)环保性能。该体系建立一套约定环境因素的设计规范;分析物流以跟踪每一个阶段的输入输出;建立环境影响的评价模型;对有损环境的方面进行风险评估,更好的进行环境保护。
(3)节能特性。相对于传统冶金机械设计而言,绿色产品设计只能够尽量减少材料的使用种类和数量,尤其是稀有贵重材料及有毒有害材料。在满足基本产品工艺的条件下,尽量简化产品结构,实现材料能源的大限度的重复利用,绿色设计注重对洁净能源的利用,可以减低对环境的污染,而且可以保护有限的矿物资源。
(4)优化产品成本。建立整个产品生命周期的成本模型,只考虑设计、制造和销售过程中企业内部成本,同时考虑包括使用和废弃与回收过程中用户和社会承担的成本。
2.冶金机械采用绿色设计的必要性
(1)冶金机械采用绿色设计是由自身特性决定的,冶金机械在生产中常伴有噪声、热辐射、废弃产物和泄露等多方面的问题。对周边环境造成了相当大的危害,为避免上述情况的发生就决定了冶金机械采用绿色技术进行设计的重要性。
(2)新的世界形势发展,我国传统的工业面临世界上提出的绿色壁垒的问题。冶金机械在生产中,在以往单一化产业的限制下,没能够把节约能源和环境保护给予重视。冶金生产企业长期在高能耗和高污染的环境下发展壮大,随着国家对环境保护意识的增强,在冶金机械生产设计中只能够采用绿色技术是必由之路。
(3)绿色技术其实质是环境意识设计和生态设计,是在产品的整个生产过程中,包括产品设计、生产、使用、运输、购买、消费以及废弃,都要在保证产品质量、使用寿命和经济性的同时,坚持以节约资源和环境保护为核心。目前环境保护已成为了全球范围内最为重要的问题。人们逐渐认识到环境保护和经济之间和谐发展的重要性,表现在冶金机械上,就是注重对绿色技术的运用。
3.冶金机械绿色设计的内容
冶金机械的绿色设计不同于传统的设计,在绿色设计中,应结合图1的体系做好以下几方面的工作,是冶金机械绿色设计中的关键。3.1生产原材料的选择在生产原料的选择中必须要选择一些易分解、可再生、可回收的原材料,并要确保对环境的影响降到最小。铁、钢以及合金是长期以来冶金机械生产的原材料,这些金属都是可以回收的,对周边环境也没有污染,但是也有些机械采用了一些非金属材料,如高强高温玻璃钢和耐热耐高温工程塑料,这些材料无法回收利用并且对环境有害,因此在设计中对原材料的选择过程中,必须要开发出对环境没有污染的原材料,注重对环境的保护。
3.2生产中对“三废”排放的控制
“三废”在生产过程中无法保证彻底的零排放,这些物质会对周边环境造成严重的污染,所以设计中要实现对废弃物排放上的控制。冶金机械行业中应制定出一种与之相对应的,符合绿色技术要求的强制性排放设计规定,对所有的设计排放量都做出统一的标准。
3.3做好机械的减震除噪
冶金机械在生产中的机械震动是噪声污染的根源,因此在机械设计中要充分考虑到机械的减震工作。对机械生产中震动大的零部件,采用隔震性较好的弹性支承。在机械整体布置和结构设计上,要确保产品动态性能的提高。此外在降低冶金机械噪声污染的方面,要求在机械设计的过程中采用高性能的消声器、低噪声的发动机以及配备质量和制造精度较高分配箱和齿轮减速箱,同时在整体设计上采用吸音和隔震等除噪方法。
3.4提高密封技术,谨防泄漏
泄漏会造成资源浪费和环境污染以及由于机械的不良造成机械寿命和工作性能降低的直接后果,所以必须对机械的防泄漏采取一定的措施。防泄漏的根本就是提高机械的密封技术,这一点在国内的技术相对比较落后,需要加大力度研发新的产品。
3.5提高故障诊断技术,减少维修时间和次数
机械在工作一段时间之后,都要进行不同程度的保养、维修。但是这种维修制度有许多弊端。第一,浪费大量的人力、物力和财力。大部分钢厂在设备维修期间,都会投入很多(有时多达几千人)的精力,存在盲目的修理和检查,但是,如果设备没有故障,这样毫无目的地检查,的确是一种资源的浪费。第二,冶金机械设备性能的发挥状态,是要经过一定的磨合期,性能才能得到最好的发挥。所以有必要加强设备检测和诊断技术的研究,在维修之前对设备的运行情况做到充分了解,降低过检修和降低维修成本。
关键词:工程机械;节能环保;自动化控制系统;应用;设计
随着科学技术的不断进步和发展,机械领域也得到了前所未有的发展和进步,机械产品种类比较繁多,操作形式更加现代化,其运用范围比较广阔。机械设备是带动我国经济发展的有力工具,与人们的生活生产有着直接关系。机械设备在带动经济发展的同时,也带来一系列问题,诸如环境污染问题、噪声污染问题、资源浪费问题等。所以在保证经济发展的同时,研究节能环保下工程机械自动化控制系统显得尤为重要。
1设计人性化、环保化的工程机械自动化控制系统
1.1注重机械设备的材料选取
要做好环保工作就要从机械设备的设计源头上把关,注重机械设备的材料选取,始终以无污染、回收再利用作为材料选取的基本原则,严格落实环保的主题宗旨,注重机械设备的各个环节,根据机械设计的实际需求,选取实用、无污染、可回收利用的材料资源,严格,摒弃不可回收再利用的材料[1]。尤其是机械设备的结构件的选取,必须严格保证机械设备的是低碳环保、无毒无害。如此,才能有效的保证机械设备的使用年限使用效率,避免环境污染、噪声污染等问题的昌产生。例如,在机械设备设计的时候,可以充分考虑铜合金的作用,铜合金主要有青铜与黄铜两种合金,其中黄铜是铜和锌的合金,并含有少量的锰、铝、镍等,具有较好的塑性及流动性,可以有效地运用辗压和铸造。而青铜的减摩性和抗腐性也比较好,也可运用辗压和铸造。橡胶富于弹性,能吸收较多的冲击能量,常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等
1.2注重机械设备的配件选取
机械设备的配件选取一直以来是机械设计的重点内容,是组件机械设备不可或缺的工作,特备是电机的,应该始终坚持无污染、可回收再利用的原则,选取公害比较小、废弃排放量比较少,作业噪声比较少、燃油量消耗量比较低的电机,保证机械设备能够有效地运行。所以,在机械设备的过程中,应该采用现代化的机械科学技术,充分研究减震降噪的技术,保证机械设备运行时噪声最小化,污染最小化,从而有效地提升作业质量和效率[2]。再如。双筒过滤器是输送介质的管道系统不可缺少的一种装置,其作用是清除介质中的机械杂质,以保护设备管道上的配件免受磨损和堵塞。这种过滤器的选取,应该注重过滤器体积小、滤眼细,阻力小、效率高,安装检修方便、成本低,并排气时间短等基本要素,其内部件必须是由不锈钢组成,从而保证机械设备的运行效果,延长机械设备的使用年限。
1.3注重对机械设涞募际醺慕
1.3.1研究和开发机械设备的减震降噪技术
机械设备作为一种大型的机械设备,是多种配件组成的机械产品。在机械设备使用的过程中,很容易产生较大的噪声和振动,既影响操作人员的身心健康,也影响施工周围的人们的生活和生产[3]。所以,在机械设备的设计过程中,应该充分考虑的机械设备的特点,注重人性化的设计,选取合适的材料,运用现代化的技术,降低机械设备的噪声和振动,保证操作人员处于良好的工作环境中,使人们的生活生产处于较小的干扰中,从而提升机械设备运行效率和生产质量。
1.3.2注重液压系统日常保养和维修
液压系统是机械设备中的重要组成部分,是机械设备运行不可或缺的一部分。要延长液压系统的使用年限,保证液压系统的工作性能,完全取决于液压系统的日常保养和维修。日常保养和维修的到位,是避免液压系统出现故障的重要手段,能够很大程度上提升液压系统的使用效果。做好液压系统的口常清理和保养的工作,是为了有效地控制液压系统中的内部油温均匀上升,减少机油更换的次数和更换时间,从而有效地延长液压油箱的使用年限。液压系统在机械设备中,主要是采用增压液压油箱,这种方式能够很好地阻挡外部环境中的灰尘、空气、水分等进入,避免污染油箱的情况发生。液压系统的部件选取对于液压系统的使用情况也起到至关重要的作用,一般是选取耐腐蚀性能力强、性能优密的材料,这种材料形成的零部件能够很好地避免渗漏污染的情况出现。
1.4设计环保、科学的液压系统
液压系统作为机械设备的重要组成成分,是保证机械设备运行不污染的关键部位。液压系统的设计应该始终坚持人性化、环保化的原理作为指导,注重材料的选取和利用,注重现代化的技术运用,诸如液压静液驱动技术、现代化液压负荷传感技术等。同时,对液压系统的控制零件、执行零件等进行节能设计,避免能源过多消耗,从而实现液压系统的低碳环保,保证机械设备的运行节能效果。
2结语
随着时代的发展和进步,人们对环境污染问题、噪声污染等问题的关注越来越紧密。机械设备作为工程施工中比较常见的设备,容易产生噪声污染、环境污染等一系列的问题。因而,研究和分析机械设备的环保、无污染等设计显得至关重要。要保证机械设备的无污染、环保设计,应该始终贯彻人性化的理念,注重材料选取,注重现代化技术的开发,从而有效地保证机械设备设计的合理性,达到减震降噪的作用和效果。
参考文献
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[3]孙宝亮.刍议低碳环保下工程机械自动化控制系统的设计与应用[J].中国高新技术企业,2014,33(06):90-91.
关键词:机械产品设计;绿色;创新;生命周期
0.引言
在机械产品设计过程中,随着设计观念更新和技术发展,绿色设计理念逐渐得到人们重视,并在设计中得到具体落实。采用绿色机械产品创新设计方式,不仅能实现产品设计创新,还能更好指导产品生产,降低对周围环境的污染,推动产品设计水平提高。文章探讨分析绿色机械产品创新设计的特点,指出其重要意义,并提出相应的设计方法,希望能够为实际工作提供指导与借鉴。
1.绿色机械产品创新设计的特点
绿色机械产品创新设计指的是在设计过程中,通过绿色材料应用,采用绿色设计、绿色制造、绿色包装方式,以节约能源,降低能耗,促进设计水平提高,其显著特点体现在以下方面。
1.1体现绿色设计理念。在机械产品设计过程中,不仅强调完成设计任务,还注重保护环境,要求机械产品对周围环境实现“零污染”。因而在机械产品设计过程中,合理选择产品设计材料,选用低污染材料和零部件,不得采用有毒、有害材料,同时减少产品能耗,节约材料用量,保护周围环境。随着人们生活质量提高和环境保护意识增强,人们对机械产品要求越来越高,低噪音、低污染成为设计工作者的不断追求和目标,因而推动产品设计创新,落实绿色设计理念对整个机械产品生产具有重要作用。
1.2面向产品全生命周期。传统机械产品设计所考虑的内容不全面,只对产品使用属性和使用功能进行考虑,忽视设计、生产、废弃等全生命周期考虑。而落实绿色设计理念,推动产品设计创新,提高环保意识,不仅能提高设计水平,还能确保产品整个生命周期内避免污染环境,从而取得更好的综合效益。
1.3综合性与先进性特征。设计过程中,不仅对绿色设计方法进行全面考虑,还注重设计创新,形成新的设计思路和设计理念。并注重先进设计技术应用,对各部件进行优化组合,增长产品附加值,促进机械产品竞争力提高。
2.绿色机械产品创新设计的意义
绿色机械产品创新设计不仅注重产品设计创新,还重视对废弃物的回收,消除环境污染,降低对环境的破坏,其重要意义体现在以下几个方面。
2.1降低资源消耗和环境污染。通过绿色设计理念的应用,推动机械产品设计创新,不仅能顺利完成设计任务,还能实现对环境的保护,避免因设计不到位而影响产品质量,给周围环境带来污染。同时还能降低能耗,提高机械产品综合性能,有利于提高产品设计水平。
2.2提高企业可持续发展能力。机械生产企业在产品设计过程中,坚持以绿色设计理念为指导,综合采取有效对策,达到降低环境污染,提高产品性能的目的。让机械产品生产企业更好适应市场需要,推动企业的可持续发展,提高企业竞争力和影响力。
2.3促进经济社会效益提升。降低环境污染,提高机械产品性能,能更好满足市场需求,扩大市场占有份额,获得广大消费者认可。从而促进机械产品销售,为企业产品生产创造良好条件,进而促进机械生产企业经济社会效益提高。
3.绿色机械产品创新设计的方法
在机械产品设计过程中,为落实绿色设计理念,实现产品设计创新,需要根据具体情况,采取有效设计方法。根据设计工作需要,主要设计方法包括以下种类。
3.1逆向设计法。与正向设计方法是相对而言的,设计中采用逆向思维方式,利用对立、对立并存、对立综合等方式,从原理逆向、大小逆向、属性逆向几个方面完成产品设计。常用设计方式包括以下种类:简化产品结构,减少部件数量,方便拆卸,减少紧固件数量,设计中采用方便拆卸的设计方式,简化回收工艺,从而便于对废旧产品回收利用。设计朝极小化方向发展,注重产品设计的轻、薄、短、小,减少体积占用,取得更好的设计效果。设计朝极大化方向发展,采用新技术和新原理,设计功能极大的简单结构,减少材料使用量,减小体积,降低重量,提高机械产品可靠性,延长产品使用寿命。另外还要注重对废旧产品的回收利用,尽量降低对周围环境污染,达到有效保护周围环境的目的。
3.2并行工程法。对产品设计综合全面考虑,集成、并行的对产品进行设计,这样不仅能实现设计创新,还能增强对市场的适应性。首先是人员集成,由多位专业人员完成产品设计,包括材料人员、设计人员、营销人员,以绿色设计理念为指导,相互分工配合完成产品设计。其次是信息与技术集成,全面获取产品设计所涉及的信息,对其进行统一管理,促进设计水平提高。最后还要采用模块化设计方法,分析产品设计过程中的所有功能,划分系统模块,结合市场不同需求,通过模块选择和组合完成产品设计任务。并行工程设计方法能节约成本,满足市场需求,促进产品的升级换代和更新,提升产品质量,方便产品维修,对机械产品设计创新发展也具有积极作用。
3.3生命周期法。设计过程中对市场分析、设计开发、生产制造、营销、使用、废弃、回收利用等各环节进行综合全面考虑,对产品属性、资源利用、劳动保护、企业战略、环境属性、生命周期成本进行全面分析,然后完成产品设计每项任务,不仅重视产品使用功能,还注重产品报废和回收利用。采用该设计方法,对产品的环境影响、成本、功能、美学特征进行全面考虑,从原材料采集到产品报废全过程,都应该注重对废弃物回收利用,促进产品设计综合效益提高。
3.4技术组合法。产品设计过程中,将两种或两种以上的技术要素巧妙组合起来,从而获得新产品。常用方法为:材料组合法,将不同种类的绿色材料组合起来使用。工艺组合法,将不同工艺组合起来使用,完成设计任务。技术组合法,将无污染的纯水作为工艺介质,研制液压元件与系统。模块组合法,将不同模块组合起来,完成产品设计,以方便产品拆卸、维修和废弃处理。
3.5产品移植法。研究和应用其它领域产品绿色设计和创新设计理念,将其应用到机械产品设计过程中,并研究本领域产品设计存在的不足,开发新产品,移植新技术进行产品设计。例如,原理移植法,将太阳能炊具集热原理移植到雨伞,研制新型多功能伞,雨天可以遮雨,晴天可以烧水做饭。材料移植法,工业陶瓷应用于发动机气缸,降低燃料消耗,提高热效率。
4.结束语
绿色机械产品创新设计具有重要现实意义,同时,实现该目标也是一项系统复杂的工作,需要设计人员提高专业技术水平,总结经验,根据具体需要采取有效对策,促进设计水平提高。从而降低环境污染,节约资源能源,促进机械产品市场竞争力提高。
参考文献:
[1]周建宾,钟果晓.创新思维在现代机械设计中的应用及前景展望[J].科技创新导报,2014(32),199
1.1包装机械的结构设计目前,包装产品已趋向精致化及多元化,在这种大环境变化下,多元化、弹性化且具有多种切换功能的包装机械方能适应市场需求。正基于此,绿色包装机械的结构设计除应满足进行工商业产品包装功能的基本要求外,主要考虑提高资源利用率,结构易于拆卸和回收处理。较低的资源消耗、良好的拆卸性能和回收性能是包装机械进行绿色设计的主要内容。其具体原则为:简化包装机械的结构设计,尽量减少可有可无的零件;采用多功能的零件,使零件数量减少,减少资源消耗;对零件、支撑、载荷的布置进行优化设计,使整机产品尽可能小型化,提高材料利用率。
1.2面向材料的包装机械设计技术面向材料的设计技术就是从使用的材料入手,保证在产品生产的每一个环节都严格控制产生的废弃物,以减少对环境造成的污染为目标,在保证生产效率的同时,控制资源浪费和环节污染。所以材料的使用非常重要,在应用材料的过程中主要应该遵循以下几点:第一,使用的材料要与生产实际进行比较,要便于加工制造,减少机械加工的难度,提高可操作性。充分的考虑到各项电、气的配套使用,尽量减少能源的消耗。第二,对于材料的种类要进行科学的计算,从成本的角度考虑,减少稀缺昂贵材料的应用,降低成本支出。第三,对使用的各种材料进行对比分析,在符合生产需要的基础上,选择易于回收,可以循环使用,对环境污染小的材料。第四,因为包装机械的材料具有各向异性,所以在使用材料选择的过程中,应该充分的考虑到材料的取向作用,保证其发挥最大的性能。
1.3包装机械的制造工艺设计包装机械的绿色制造工艺设计包括以下内容:1)采用合理的新型加工方法,优化包装机械的工艺设计方案,确定最佳工艺参数,降低原材料消耗,使生产过程的废料最少化;2)采用合适的包装机械生产工艺,减少废次品,提高产品合格率,提高能源利用率,降低消耗;3)在包装机械的生产过程中应尽量减少对环境或操作者有影响或危害的物质。
1.4模块化设计模块化设计是进行包装机械的结构设计的一种有效方法,也是绿色产品设计中确定其结构方案的常见手段之一。模块化设计就是在一定范围内,在对不同功能、或相同功能下的不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品,以满足市场的不同需求。
1.5可拆卸设计良好的可拆卸性是包装机械便于维护、所用零件材料可回收、可再生的重要保证,只有具有良好的可拆卸性才能实现完全的材料回收和可能的零部件再利用,从而达到节省成本、减少污染、保护环境的目的。基于此,先应从观念上重视可拆卸性设计。包装机械的研发人员应经常与使用者、产品维护及资源回收部门取得联系,获取包装机械的结构在拆卸方面存在的不足,并为可拆卸性设计的发展准备有关数据资料。其次,为便于拆卸,包装机械进行整机的系统规划时,就要从结构上考虑拆卸的难易程度,提出相应的设计目标、结构方案。
2结束语
【关键词】设计;制造;主要内容
煤矿机械体积大、耗能高、污染严重,并且与地面、水、空气等环境结合紧密。因此,在煤矿机械的设计过程中要考虑其能源消耗和环境污染,将环境、安全、能源、技术、经济等因素集成到产品的设计活动之中,煤矿机械绿色设计与绿色制造势在必行。
煤矿机械的绿色设计绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。
它系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响,从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小,资源利用率最高。
煤矿机械的绿色设计的主要内容包括:煤矿机械绿色设计建模;煤矿机械材料的选择;煤矿机械产品的可拆卸性设计;煤矿机械产品的可回收性设计;煤矿机械产品的成本设计;煤矿机械产品设计数据库和知识库;煤矿机械产品使用的安全保护设计。
煤矿机械材料的选择研究绿色设计中的选材准则。如有限选用可再生材料,尽量选用回收材料,尽量选择环境兼容性好的材料,尽量选用可降解材料等准则。建立材料的环境负担数据库和专家系统。针对现有材料,收集整理其生命周期的各种环境数据和知识,为材料的环境协调性评价提供信息支持。
研究材料生命周期评价的方法。包括从原材料到成品材料的资源循环流程、从成品材料到制成品的材料循环流程以及从产品使用到报废后的物资循环流程这三个过程。材料的绿色特性评估就是针对这些流程进行能源、资源、环保、劳保几方面的评价。
煤矿机械产品的可拆卸性设计拆卸是指从产品和部件上有规律地拆下可用的零部件的过程。同时保证不因拆卸过程而造成零部件的损伤。它是实现有效回收策略的重要手段,只有拆卸才能实现完全的材料回收和可能的零部件再利用,而只有在产品设计的初始阶段,就将报废后的拆卸问题考虑进来,才能实现产品最终的高效回收。
煤矿机械产品体积大,制造复杂,使用原材料多,煤矿机械产品绿色设计中必须考虑可拆卸设计。可拆卸设计主要包括拆卸产品设计、拆卸工艺设计和拆卸系统设计,其设计原则为:易于拆卸,易于分离,减少拆卸工作量,减少零部件的多样性以及可预测产品的结构。
煤矿机械产品的可回收性设计回收设计是在进行产品设计时,充分考虑产品零部件及材料的回收可能性、回收价值、回收处理方法、回收处理结构工艺性等一系列问题,以达到零部件及材料资源充分有效的再利用,并考虑回收过程对环境污染最小的一种设计思想和方法。煤矿机械产品可回收性设计的主要内容包括:可回收材料及其标志,可回收工艺及方法,可回收产品结构工艺性及回收的经济性。
煤矿机械产品的回收在其绿色设计生命周期工程中占有重要的位置,合理的回收再生会产生巨大的社会和经济效益。
煤矿机械产品使用的安全保护设计煤矿机械大部分在井下工作,所以安全保护设计在煤矿机械产品中显得尤为重要。近年来,大部分矿井事故都是由设备故障造成的,而且一旦发生事故就可能造成人员伤亡。绿色设计要突出以人为本的思想,首先确保产品的安全可靠。
煤矿机械绿色设计方法绿色设计是产品"由摇篮到再现"的全过程控制设计。煤矿机械的绿色设计方法是现代设计方法的集成,是以系统工程和并行工程思想为指导,以产品生命周期为手段,集现代工程设计方法为一体的系统化、集成化设计方法。煤矿机械的绿色设计全面考虑产品在整个生命周期的行为特征,使资源得到最大限度的利用,减轻或消除废弃产品对环境所造成的污染,是可持续发展的具体体现,是建设绿色煤矿、实现绿色生产的起点。
绿色机械的绿色制造:实施绿色机械制造的基本程序实施绿色机械制造基本程序:预审评审方案优选方案实施持续绿色机械制造,其核心内容是机械制造过程评审和绿色机械制造方案优选两个基本环节。
实现绿色机械制造的主要途径按照实施绿色机械制造的基本程序,确定了机械制造过程和制造系统中的"非绿色部位",就可以按照选定方案实施绿色机械制造。实施绿色机械制造的主要途径为网络化、信息化和柔性化。
网络化绿色机械制造作为机械制造重要基础的绿色机械制造需要大力推进网络化。通过企业局域网将各个分散的制造中心、数控设备等联接起来,可便于机械制造控制中心对整个制造进程进行总体监控,同时还可与企业中的工程设计系统、管理信息系统等各子系统实现集成,便于优化决策。
信息化绿色机械制造绿色机械制造的追求目标是实现整体最优化制造,即从系统的观点出发,全面考虑企业和整个社会的综合成本,综合分析不同的材料、零部件、设备等制造因素,优化选择冷却方式、冷却介质及用量、制造参数等,确定最合理的制造方案,以实现制造时间少、生产效益高、环境污染小、综合成本低的目标。
信息化是实施绿色机械制造的关键要素及有效手段。为实现整体最优化制造,需要建立制造设备、切削刀具、切削液、切削用量、工件材料、环境、能源等相关资料的机械制造数据库,采用有限元法、神经网络、人工智能等先进技术对各种绿色机械制造方法(如高速切削、干切削、硬切削、MQL等)进行建模、仿真、虚拟制造和决策,实现并行设计与生产。
【关键词】绿色理;机械产品设计;工业发展
经济发展与生态环境相辅相成,在经济得到相应的提升后,生态和环境遭到一定程度的破坏,这样对我国经济的长远发展起到了阻碍。工业化进程的加快,更好的新型机械生产设备逐渐被引用到工业厂房当中,虽然提升了生产的效率,但是同时也为环境带来了很大的污染,河水变脏变臭,雾霾天气频频出现,这样不利于人们的身体健康,严重的影响了生活质量。另外,自然中的资源相对短缺,长期的过度开发,使得很多的资源趋向匮乏的方向发展。因此,使用可再生的资源来作为工业产品的设计和生产的材料,已经成为现今重要的发展趋势。
1绿色理念对机械产品设计的重要作用
在我国经济迅速发展下,环保节能逐渐成为我国提倡的一项发展政策。对资源进行最大化利用,建设环境良好的社会应将绿色理念深刻在各大型生产企业经营者的思想当中。机械设计和制造的行业,和我国经济总值的增长存在较大的联系,将绿色理念作为设计和生产的重要指导思想,采用新的生产电气设备,能推动经济的高速发展,这为人们的生活提供了重要的便利[1]。其中对新型材料的使用能降低对一些不可再生资源的浪费和挥霍,促进经济的可持续发展。而采用先进的设计理念和设备能降低污染物的大量的排放,实现节能减排,这对环境的保护具有重要的意义。
2绿色理念应用到机械产品设计的实施策略
2.1方案设计过程中融入绿色理念
在工业设计当中,重要的环节是产品的设计方案,对于绿色理念下的机械设计来说,在产品的设计阶段,便要对产品流转的不同环节中涉及的问题,其中包含了选材、工艺设计和结构设计等,对各个设计和生产阶段的方案进行合理的安排,进而形成最终的工业设计生产流程,为了实现这样的要求,在实际的应用过程中,设计师需要对机械的工作原理、运动方式以及结构予以深入的分析,构建相对完善绿色机械设计的相应数据库[2]。把机械制造阶段需要的相应的数据予以备份,方便以后的查询,为了新产品的更新换代提供相应的维修和维护提供相应的依据。与此同时提高零部件的利用率。以此来形成绿色和集成性的机械设计理念系统。
2.2制作工艺要遵循绿色理念
工业企业在实际设计和生产的过程中,制作工艺的优劣与机械产品的质量存在紧密的联系。因此,要充分的考虑新产品在实际设计和生产的过程中要遵循绿色理念,在其影响下,应充分考量在制作与装配阶段降低对环境的破坏,要最大化减少零件的数量,便于装配提升产品自身质量、实用性和可维护性。在实际的设计和生产的过程中,要使用干式切削、精确成形、准干式切削、生产废物再次利用、快速原型制作和虚拟现实技术等[3]。通过这样的方式来对新机械产品应予以加工,进而最大化的实现环保和获得更多的经济利润。
2.3材料的选择遵循绿色理念
绿色的理念下的机械设计当中,材料的选用对整个机械产品设计具有同样重要的意义。传统机械制造时大多数的材料具有汞和铅等相对有害的化学物质,不仅对参与生产的工作人员身体造成较大的危害,同时还对环境造成极大的影响,如若未能得到有效的治理和控制,将会严重污染人们赖以生存的生态环境。鉴于该种状况,在现阶段的机械产品设计的过程中,绿色加工原材料的受到工业企业的重视,并在实际的应用中范围相对较广。绿色环保材料在实际选择的过程中,不仅要满足产品自身的实用性,还要保障材料的无毒和环保性,并要具有耐高温和抗冲击性能等。而材料真正的投放到实际生产和实际中,要注重对生产产品的动态管理,进而能及时的回收与有效利用废弃物,这样不单是为了降低对材料和资源的消耗,同时也是为了减少对生态环境的污染。
2.4将绿色理念应用到排放物处理中
工业机械产品的设计也要注意到最终的排放环节,废弃物的排放对环境具有深远的影响,如若任意排放置之不理,则对环境和水源将造成不可挽回的伤害。绿色理念对环境的保护提出了更高的要求。鉴于该种状况,在对工业企业机械产生的废弃物予以处理过程中,应注重回收、转化以及燃烧的方式,将有毒和有害的化学废弃物进行深度处理,将其适当的转化成无害的物质,然后再排放到环境中去。而对于报废的工业机械产品应以回收再利用的方式来降低排放和浪费,这样才能最大限度的提升其使用经济价值。
3结论
通过本文的分析和研究得知,绿色理念属于一种适应社会经济发展的重要指导思想,经济的可持续发展重要的工作内容便是对环境和生态进行最大化的保护。因此,在工业机械产品进行设计和生产的过程中,应充分的将绿色理念思想融入到其中。在此次研究中,分别从方案设计过程中融入绿色理念、制作工艺要遵循绿色理念、材料的选择遵循绿色理念、将绿色理念应用到排放物处理中等四个方面对绿色理念的应用策略予以分析,望能为现今工业企业机械产品设计提供相应的建议和帮助,进而推动我国经济的长远发展,最终实现国家富强、民族振兴。
参考文献:
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【关键词】冶金机械,绿色技术,创新应用
1.冶金机械中绿色技术的应用必要性
在冶金机械中采用绿色技术,主要是由于冶金机械本身特质而决定的,冶金机械在运行中,会产生工业噪音、热辐射和废气等,因此必然会对厂房和空气、环境等造成一定的污染,且增加了冶金机械设备的故障率,令设备发生一些磨损或是腐蚀等事故,因此为了能够避免这样的情况,必须要在冶金机械中采用绿色技术。另外,在我国加入世界贸易组织之后,我国的许多传统工业都面临着国际绿色壁垒的问题,且由于我国冶金机械加工时,往往会受到较为单一的产业化限制,因此对环境保护和能源节约等并没有给予充分重视,许多冶金机械企业采用的都是高污染、高消耗的方式进行生产,而随着环境保护理念的提出以及可持续发展的深入,我国冶金机械采用绿色技术已经成为必然趋势。除此之外,绿色技术本身就是根据环境意识和生态意识而设计的一种技术,能够在产品设计、生产、使用、购买、运输、消费等各个过程中,在保证质量、使用寿命以及经济性的基础之上,提高对资源的节约利用,降低对环境的危害。人类已经逐渐意识到了环境保护与经济效益之间和谐发展的重要性,因此在冶金机械中采用绿色技术是大势所趋。
2.冶金机械中的绿色设计
绿色设计即针对绿色产品进行的设计方法中的一种,是促使冶金机械成为绿色产品的重要因素,绿色设计的质量能够决定着产品的成本和质量,以及产品的绿色程度,因此绿色设计不仅贯穿于产品结构、制造、造型等多个环节中,还伴随着产品的整个生命周期。一般在进行传统设计过程中,要对产品自身工艺流程以及对环境的影响给予充分考虑,并最大程度降低对环境和生态的污染,绿色设计突破了传统设计中的一些限制,并具备一些独特优点,例如:绿色设计并行闭环设计,不仅提高了产品使用周期,且对产品再生利用进行了考虑,相较于传统的设计,绿色设计在环保性能方面有了较大提高,且突出了生态保护以及环境保护在设计中的主导位置,另外,绿色设计相较于传统设计来讲,更重视对洁净能源的利用,减少了环境污染的同时,还保护了矿物资源。
随着人类环保意识的提高,以及科学技术的不断发展进步,绿色设计在未来必然会代替传统设计,但是由于绿色设计本身较为复杂,因此需要全面的进行分析、检测和评估,才能够构建出完整的、规范的评价体系,才能够达到设计目标和目的。在冶金机械绿色设计过程中,液压系统和动力装置需要引起注意。
2.1液压系统
传统液压系统的消耗较大,且效率较低,因此对其进行绿色设计时,应当要以提高效率、节约能源为基本原则。传统液压系统的生命周期是指在设备报废之间的使用时间,但是在用绿色技术对液压系统进行设计时,还要考虑到液压设备的回收再利用,从而达到延长生命周期的目标。另外,在对冶金机械液压系统进行绿色设计的过程中,要对简化技术、介质绿色化以及噪音污染防治能问题给予充分考虑。
2.2动力装置
动力装置是冶金机械中的能耗装置之一,对环境污染较大,因此在利用绿色技术对动力装置进行绿色设计时,要进行减振、除噪等设计,可以通过采用一体化结构设计的方式,来减轻动力装置的重量,减少对能源的需求。
3.冶金机械的绿色制造
绿色制造是绿色技术中的一个重要环节,在对冶金机械的使用周期进行绿色化的基础之上,还要在生产制作过程中融入绿色技术,绿色技术能够将绿色因素和能源消耗因素进行结合,并作为一种现代制造模式,并不会对产品生命周期和环境产生较大的影响,能够在很大程度上提高资源的利用率。
制造业在将制造资源转变成为产品制造过程中以及产品使用、处理过程中时,必然会产生一些废弃物,此种废弃物便是制造业对环境造成污染的主要原因,因此为了能够解决废弃物对环境的污染,采用绿色制造能够从根本上解决这个问题。绿色制造的根本方法时对制造资源的流动过程进行合理的优化,且尽可能提高资源的利用率,从而降低废弃资源的产生量。
4.冶金机械绿色技术的创新应用
将资源和环境保护作为核心,让绿色技术来代替传统冶金机械技术,能够实现资源节约和保护环境的目标,在冶金机械中绿色技术的创新应用,主要表现在以下方面。
4.1生产原材料的选择
绿色技术的创新应用首先体现在对原材料的选择上,通过选择一些可再生、易分解、可回收的原材料,能够降低对环境的影响和危害。一直以来,冶金机械采用的生产原材料多为铁、钢等金属材料,这类材料能够回收利用且对环境的污染较小,但是在一些工厂中采用的是非金属材料,例如玻璃钢或是工程塑料等,不仅无法回收利用,还会对环境造成较大的危害,因此在原材料选择过哦承重,一定尽量选择可回收利用、污染较小的材料。
4.2对“三废”排放进行控制
“三废”即为生产过程中产生的废水、废弃和废液,由于无法保证完全零排放,因此要对排放量进行严格控制,冶金机械行业要出台一些强制性规定,或是制定下各项排放标准,并且要积极的研发新产品,减少“三废”对环境的污染。
4.3减震除噪
在冶金机械制作生产过程中出现的噪音污染,主要来自于机械的振动,因此做好减震工作便能够有效的去除噪音。对冶金机械中振动较大的部件,要选择减震性能较好的材料,或是采用隔振性较好的弹性支承,在机械设计过程汇总,采用一些消音器或是低噪音的发动机,能够提高作业环境的情节性。
4.4故障诊断技术
当冶金机械在使用一段时间之后,便要进行修理活动,这种修理活动的次数和频率要进行严格控制,如果经常进行一些不必要的维修,那么会对冶金机械造成一定危害,因此要提高冶金机械故障诊断技术,减少不必要的维修时间和维修次数。
4.5防泄漏
由于油液润滑不良,能够对冶金机械造成一定的损害,降低设备工作性能和使用寿命,因此要采取一些防泄漏措施,提高密封技术,及时进行检查和维修。