孙华祥

摘 要：在机械制造业中，要把保护环境、控制和预防污染物落实到设计与制造的全过程，合理利用资源、进行清洁化生产，减轻环境的污染，走可持续发展的道路。要求优化各有关设计因素，使产品及其制造过程对环境的总体影响减到最小，尽量采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。未来的绿色设计与绿色制造将向全球化、社会化、集成化、并行化、智能化、产业化方向发展。

关键词：机械工业；绿色设计；绿色制造

据统计，造成环境污染的排放物有70%以上来自制造业，它们每年约产生出55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。在过去，更多的把保护环境的重点放在了污染物的“末端治理”上，而忽略了污染物的全过程控制和预防上。要想彻底解决对环境污染问题，必须从源头上进行治理。具体到制造业，就是要求考虑产品整个生命周期对环境的影响，最大限度地利用原材料、能源，减少有害废物的排放量，减轻对环境的污染。随着环境问题的日益严重，绿色产品设计的思想也日益受到重视。

模具工业是制造工业化生产的基础，它的生产技术水平高低。已经成为衡量制造业水平的重要标志。以前，传统的模具设计过程一般仅仅需要考虑模具产品的基本属性，如模具的功能、质量、成本和寿命等等，而很少、甚至不考虑它的环境属性。通常按常规思维来说，一个小型模具产品在完成使用后就成了一堆废弃的“垃圾”，回收利用率低。这也是在模具工业中开模难的最根本原因。

绿色制造主要包括以下几方面内容：一是制造问题，包括产品生命周期全过程；二是环境影响问题：三是资源优化问题。绿色制造就是这三部分内容的交叉和有机集成，是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中。对环境的负影响最小，资源使用效率最高。绿色模具不仅仅指在使用时对环境的影响小。还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏最小。

1传统设计与绿色设计

传统的模具设计只考虑能够设计制造出合格的模具。并不会过多地考虑材料是否对环境有影响。生产出的模具使用后能否再加工重新利用等。而在模具的绿色设计中从头至尾都考虑了对环境的影响，同时也考虑了模具的回收再利用。

2材料的选择

模具材料的绿色程度对最终产品的绿色性能有着极为重要的影响。绿色设计的材料选择必须建立在绿色材料的基础上。摒弃过去对材料进行表面处理所采用的化学方法，代之以物理的方法以达到防腐或易于脱模的目的。选择优质镜面模具钢加工模具型腔；用不锈钢材料来加工防腐的模具以替代电镀；或用对环境的危害小和镍磷镀替代电镀铬。绿色材料应具备的基本性能有：①低污染、低耗能、低成本；②易加工和加工过程中无污染或少污染；③可降解，可重复使用。

3设计规范化、标准化

模具标准化是组织模具专业化生产的前提。而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键：①采用和购买标准模架及其它标准件。模架及标准件由专门的厂家、企业通过社会化分工进行生产，使有限的资源得到优化配置。模具通常在报废之后只是凸凹模不能再用。但是模架还基本完好无损。因此使用标准模架有助于模架的再利用。冲压模和注塑模的模架都有很多种类，而这些模架也基本是由标准的上下模座。导柱。导套等部件组成。同时。模架的标准化可以使生产模架所使用的设备大大减少，从而节约资源。也利于管理；②模具各结构单元的规范化、标准化。这样可加快设计速度，缩短设计周期，方便加工管理。

4可拆卸性设计

模具在使用过程当中，部分零部件由于承受过大的摩擦与冲击，磨损较大。这时。只需更换这部分零部件模具仍可使用。另外。有时只要更换工作零件，即可实现一种新产品的生产。不可拆卸不仅造成大量可重复零部件材料的浪费。而且因废弃物不好处置。还会严重污染环境。因而在设计初期就要考虑到拆卸的问题：①尽可能选择通用结构，以便更换；②在满足强度要求的前提下。尽量采用可拆卸联接。如用螺纹联接，不用焊接、铆接等。

5制造环境设计

机械生产车间，尤其是冲压车间的噪音和污染非常严重。对工作人员的身体健康造成非常大的威胁，也干扰了周边的安宁，所以，在进行模具设计的时候要对产生的噪音加以控制。甚至消除。通常消除机器噪音的方法有以下几种方法：用V带代替齿轮传动；以摩擦离合器代替刚性离合器；做好飞轮等回转体的动平衡：在压力机产生噪音的主要部位加盖隔音罩：采用有减震器的无冲击模架等。

6包装方案设计

包装方案的设计主要包括三方面：包装材料的选用、包装结构的改进以及包装材料及其废弃物的回收利用。包装材料的使用和废弃物对环境产生了巨大的影响。尤其是一些难以回收或难降，解的材料，这些材料只能焚烧或掩埋。因此，产品的包装应尽量从简及使用绿色包装材料（无毒、无公害、易回收、易降解的材料），这样既可以减少资源的浪费，又可以减少对环境的污染。

7回收处理设计

模具回收處理就是在模具的设计阶段就考虑模具使用后回收利用的可能性及回收处理的方法及费用。回收性设计的主要内容包括可回收材料及标志、回收处理方法、回收性的技术经济评估和回收性的结构设计。其主要措施如下；①使用对环境影响较小的模具材料，如无毒无害的材料、可再生材料、易回收的材料等；②使用可重新利用的材料；③对使用过的模具零部件进行翻新、再加工等。

8结束语

绿色设计与绿色制造技术将成为本世纪机械行业的主要发展方向，也是改善工业环境的重要途径。当前，产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造系统的信息集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究已成为重要研究内容。

参考文献：

[1]刘宏菊，杜江，李成刚.绿色设计方法——设计领域发展的新趋势[J].中国环境科学，1999（1）：63-66.

[2]张丰.清洁生产与可持续发展[J].武汉汽车工业大学学报，1999（4）：76-79.endprint