一、綠色設計與制造技術的概念

　　機械制造業(yè)要從根本上防止污染，節(jié)約資源和能源，關鍵在于設計與制造，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，要預先設法防止產(chǎn)品及工藝對環(huán)境產(chǎn)生的負作用，然后制造。這就是綠色設計與制造的基本思想。綠色設計是這樣一種設計，即在產(chǎn)品整個生命周期內，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等)，并將其作為設計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產(chǎn)品應有的基本功能、使用壽命、質量等。綠色設計，必須按環(huán)境保護的指標選用合理的原材料、結構和工藝，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、綠色設計的主要內容

　　1.綠色產(chǎn)品的建模

　　建立系統(tǒng)的綠色產(chǎn)品評價模型是綠色設計的關鍵。例如針對減速器等機械零部件，采用多目標模糊優(yōu)化設計，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)品的評價指標體系、評價標準制定原則，利用模糊評價法對“綠色程度”進行了評價，并開發(fā)了相應的評價工具。

　　2.綠色設計的材抖選擇與管理

　　綠色設計要求選材時應考慮既要有良好的適用性能，又要與環(huán)境有較好的協(xié)調性。綠色設計對材料的要求也為材料科學的發(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)品設計的綠色材料，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，還應加強材料管理。綠色產(chǎn)品設計的材料管理內容：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，不可用部分要進行處理，使其對環(huán)境的影響降低到最低限度。

　　3.產(chǎn)品的可拆卻性設計

　　不可拆卸不僅會造成大量可重復利用零部件材料的浪費，而且因廢棄物不好處置，還會嚴重污染環(huán)境。拆卸已成為機械設計的重要內容。可拆卸性是綠色產(chǎn)品設計的主要內容之一，它要求在產(chǎn)品設計的初級階段就將可拆卸性作為結構設計的一個評價準則。可拆卸性要求在產(chǎn)品結構設計時改變傳統(tǒng)的聯(lián)接方式，代之以易于拆卸的聯(lián)接方式。可拆卸結構設計有兩種類型：一種是基于成熟結構的聯(lián)接方法，如螺栓聯(lián)接、鍵聯(lián)接及過盈配合等;另一種則是基于計算機的目的設計方法，現(xiàn)已開發(fā)系統(tǒng)的可拆卸性評價指標體系、評價方法、拆卸結構設計準則，并開發(fā)了相應的評價軟件。

　　4.產(chǎn)品的可回收性設計

　　可回收性設計是指：在產(chǎn)品設計初期充分考慮其零件材料的回收可能性、回收價值大小、回收處理方法、回收處理結構工藝性等與回收性有關的一系列問題，最終達到零件材料資源、能源的最大利用，并對環(huán)境污染最小的一種設計思想和方法，可回收性設計包括以下幾方面的主要內容：①可回收材料及其標志;②可回收工藝與方法;③可回收性經(jīng)濟評價;④可回收性結構設計。

　　5.綠色產(chǎn)品的成本分析

　　由于在產(chǎn)品設計初期，就必須考慮產(chǎn)品的回收、再利用等性能，因此成本分析時，就必須考慮污染物的替代、產(chǎn)品拆卸、重復利用成本、特殊產(chǎn)品相應的環(huán)境成本等。企業(yè)是否支出環(huán)保費用，也會形成產(chǎn)品成本上的差異;同樣的環(huán)境項目，在各國或地區(qū)間的實際費用，也會形成企業(yè)間成本的差異。因此，在每一設計決策時都應進行綠色產(chǎn)品成本分析，以便設計出的產(chǎn)品“綠色程度”高且總休成本低。

　　三、綠色制造的實現(xiàn)技術

　　1.干切削技術

　　干切削技術在不使用切削液的條件下進行。切削液傳統(tǒng)的排屑、冷卻、潤滑作用已逐漸由刀具設計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，減少了對潤滑的要求;真空或噴氣系統(tǒng)可以改善排屑條件;復雜刀具的制造可解決封閉空間的排屑問題等。

　　2.微機械技術

　　微機械的技術關鍵是微細加工技術，常用的工藝方法主要采用來自于半導體IC加工工藝的硅微細加工、特種精密加工和微組裝技術。

　　微機械的基本特點是：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

　　RPM技術是利用分層切片的軟件，將計算機產(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、熔結、聚合作用或化學反應等手段，逐層有選擇地固化液體或粘結固體材料，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，迅速制造出任意復雜形狀，且具有一定功能的三維實體模型或零件，即所謂使材料生長而不是去掉材料的制造過程。它被認為是近20年來制造技術領域的一次重大突破。