一、綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的概念

　　機(jī)械制造業(yè)要從根本上防止污染，節(jié)約資源和能源，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)與制造，不能等產(chǎn)品產(chǎn)生了不良的環(huán)境后果才采取防治措施，要預(yù)先設(shè)法防止產(chǎn)品及工藝對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)作用，然后制造。這就是綠色設(shè)計(jì)與制造的基本思想。綠色設(shè)計(jì)是這樣一種設(shè)計(jì)，即在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等)，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、質(zhì)量等。綠色設(shè)計(jì)，必須按環(huán)境保護(hù)的指標(biāo)選用合理的原材料、結(jié)構(gòu)和工藝，在制造和使用過程中降低能耗、不產(chǎn)生毒副作用，其產(chǎn)品易于拆卸和回收，回收的材料可用于再生產(chǎn)。

　　二、綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

　　1.綠色產(chǎn)品的建模

　　建立系統(tǒng)的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型是綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。例如針對(duì)減速器等機(jī)械零部件，采用多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其重量最輕、體積最小、用材最少、消耗能源最少。現(xiàn)在已經(jīng)提出綠色產(chǎn)品的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定原則，利用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)“綠色程度”進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并開發(fā)了相應(yīng)的評(píng)價(jià)工具。

　　2.綠色設(shè)計(jì)的材抖選擇與管理

　　綠色設(shè)計(jì)要求選材時(shí)應(yīng)考慮既要有良好的適用性能，又要與環(huán)境有較好的協(xié)調(diào)性。綠色設(shè)計(jì)對(duì)材料的要求也為材料科學(xué)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，即能提供或生產(chǎn)出適合綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色材料，選用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收和利用的材料。如鋁材料，若汽車車身改用輕型鋁材制造，重量可減少40%，且節(jié)約燃油消耗。采用天然可再生材料，如豐富的柳條、竹類、麻類、木材等用于產(chǎn)品的外包裝。除合理選材外，還應(yīng)加強(qiáng)材料管理。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的材料管理內(nèi)容：一方面不能把含有有害成分與無害成分的材料混放在一起;另一方面，達(dá)到壽命周期的產(chǎn)品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要進(jìn)行處理，使其對(duì)環(huán)境的影響降低到最低限度。

　　3.產(chǎn)品的可拆卻性設(shè)計(jì)

　　不可拆卸不僅會(huì)造成大量可重復(fù)利用零部件材料的浪費(fèi)，而且因廢棄物不好處置，還會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。拆卸已成為機(jī)械設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。可拆卸性是綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，它要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初級(jí)階段就將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。可拆卸性要求在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)改變傳統(tǒng)的聯(lián)接方式，代之以易于拆卸的聯(lián)接方式。可拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩種類型：一種是基于成熟結(jié)構(gòu)的聯(lián)接方法，如螺栓聯(lián)接、鍵聯(lián)接及過盈配合等;另一種則是基于計(jì)算機(jī)的目的設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)已開發(fā)系統(tǒng)的可拆卸性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法、拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并開發(fā)了相應(yīng)的評(píng)價(jià)軟件。

　　4.產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)

　　可回收性設(shè)計(jì)是指：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期充分考慮其零件材料的回收可能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收性有關(guān)的一系列問題，最終達(dá)到零件材料資源、能源的最大利用，并對(duì)環(huán)境污染最小的一種設(shè)計(jì)思想和方法，可回收性設(shè)計(jì)包括以下幾方面的主要內(nèi)容：①可回收材料及其標(biāo)志;②可回收工藝與方法;③可回收性經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià);④可回收性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　5.綠色產(chǎn)品的成本分析

　　由于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，就必須考慮產(chǎn)品的回收、再利用等性能，因此成本分析時(shí)，就必須考慮污染物的替代、產(chǎn)品拆卸、重復(fù)利用成本、特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本等。企業(yè)是否支出環(huán)保費(fèi)用，也會(huì)形成產(chǎn)品成本上的差異;同樣的環(huán)境項(xiàng)目，在各國(guó)或地區(qū)間的實(shí)際費(fèi)用，也會(huì)形成企業(yè)間成本的差異。因此，在每一設(shè)計(jì)決策時(shí)都應(yīng)進(jìn)行綠色產(chǎn)品成本分析，以便設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品“綠色程度”高且總休成本低。

　　三、綠色制造的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　1.干切削技術(shù)

　　干切削技術(shù)在不使用切削液的條件下進(jìn)行。切削液傳統(tǒng)的排屑、冷卻、潤(rùn)滑作用已逐漸由刀具設(shè)計(jì)與制造及其他方法所代替。如刀具材料的發(fā)展使刀片可承受更高的溫度，減少了對(duì)潤(rùn)滑的要求;真空或噴氣系統(tǒng)可以改善排屑條件;復(fù)雜刀具的制造可解決封閉空間的排屑問題等。

　　2.微機(jī)械技術(shù)

　　微機(jī)械的技術(shù)關(guān)鍵是微細(xì)加工技術(shù)，常用的工藝方法主要采用來自于半導(dǎo)體IC加工工藝的硅微細(xì)加工、特種精密加工和微組裝技術(shù)。

　　微機(jī)械的基本特點(diǎn)是：體積小、精度高、重量輕;性能穩(wěn)定、可靠性高;能耗低、靈敏性和工作效率高;多功能和智能化;適合大批量生產(chǎn)，制造成本低廉。

　　3.快速原型制造(RPM)技術(shù)

　　RPM技術(shù)是利用分層切片的軟件，將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的CAD模型處理成一系列薄截面層，并根據(jù)各截面層形狀的二維數(shù)據(jù)，采用黏結(jié)、熔結(jié)、聚合作用或化學(xué)反應(yīng)等手段，逐層有選擇地固化液體或粘結(jié)固體材料，從而快速堆積制作出所要求形狀的零部件或模型。

　　RPM技術(shù)的成型原理突破了傳統(tǒng)加工中的金屬成型和切削成型方法，可以在沒有工裝夾具或模具的條件下，迅速制造出任意復(fù)雜形狀，且具有一定功能的三維實(shí)體模型或零件，即所謂使材料生長(zhǎng)而不是去掉材料的制造過程。它被認(rèn)為是近20年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。