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第2章先进设计技术,2,2.1先进设计技术概论,2.2计算机辅助设计技术,2.3计算机辅助工艺规程设计,返回,第2章先进设计技术,5,2.4逆向工程技术,2.5绿色设计,返回,2.1先进设计技术概论,2.1.1先进设计技术的特征及内涵1.先进设计的特征先进设计是传统设计的深入、丰富和完善,具有以下特征。(1)以计算机技术为核心以计算机技术为核心是先进设计的主要特征。计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响,表现为以下几方面:1)设计手段的更新计算机技术推动了设计手段从“手工”向“自动”的转变。传统设计以图板、直尺、铅笔等为工具,其效率低、人工强度大。计算机辅助设计(CAD)技术的出现和发展,使甩掉图板的“无纸设计”作为先进设计的主流,显著提高了设计效率。,下一页,返回,2.1先进设计技术概论,2)产品表示的改变计算机技术推动了产品表示从“二维”向“三维”的转变。传统设计利用投影原理表示产品结构,这种二维表示的数据单一,数据量少,不便于产品的进一步分析和制造。随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展,三维“产品模型(ProductModel)”越来越得到广泛应用,这种表示不仅包括反映产品形状和尺寸的几何信息,还可包括分析、加工、材料、特性等数据,从而可直接用于分析和制造。3)设计方法的发展4)工作方式的变化5)设计与制造一体化6)管理水平的提高7)组织模式的开放,上一页,下一页,返回,2.1先进设计技术概论,(2)以设计理论为指导受科学技术发展水平的限制,传统设计是以生产经验为基础,以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式、图表、手册等作为依据进行的。随着理论研究的深入,许多工程现象不断升华并被总结为揭示事物内在规律和本质的理论,如摩擦学理论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。先进设计方法是基于理论形成的方法,利用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性,可以提高设计的主动性、科学性和准确性。因此,先进设计是一种以理论指导为主、经验为辅的设计。2.先进设计的内涵,上一页,下一页,返回,2.1先进设计技术概论,通过对先进设计特征的分析,可以认为:先进设计就是以满足市场产品的质量、性能、时间、成本/价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,进行研究、改进、创造产品活动过程所用到的技术群体的总称。其内涵就是以市场需求为驱动,以知识获取为中心,以先进设计思想、方法为指导,以先进技术手段为工具,以产品全生命周期为对象的人、机、环境相容的设计理念。2.1.2先进设计技术的体系结构先进设计技术的分支学科有很多,其基本体系结构及其与相关学科的关系如图2.1所示。1.基础技术基础技术是指传统的设计理论与方法,特别是运动学、静力学与动力学、材料力学、结构力学、热力学、电磁学和工程数学的基本原理与方法等。,上一页,下一页,返回,2.1先进设计技术概论,它不仅为先进设计技术提供了坚实的理论基础,也是先进设计技术发展的源泉。先进设计技术也可以说是在传统设计技术的基础上,以新的形式和更丰富的内涵来表现传统设计技术中的优秀内核与精华的技术。2.主体技术先进设计技术的诞生与发展和计算机技术的发展息息相关、相辅相成。可以毫不夸张地说,没有计算机科学与计算机辅助技术如计算机辅助设计(CAD)、智能CAD(IntelligentCADICAD)、优化设计、有限元分析程序、模拟仿真、虚拟设计和工程数据库等,便没有先进设计技术;另一方面,没有其他先进设计技术的多种理论与方法,计算机技术的应用也会大大受到限制,因为运用优化设计、可靠性设计、模糊设计等理论构造的数学模型来编制计算机应用程序,可以更广泛、更深入地模拟人的推理与思维,从而提高计算机的“智力”。,上一页,下一页,返回,2.1先进设计技术概论,计算机辅助设计技术正是以它对数值计算与对信息和知识的独特处理能力而成为先进设计技术群体的主干技术的。3.支撑技术无论是对设计对象的描述,还是对设计信息的处理、加工、推理与映射及验证,都离不开设计方法学、产品的可信性设计技术及设计试验技术所提供的多种理论、方法及手段的支撑。设计方法学、可信性设计技术及试验设计技术所包含的种种内容,即为先进设计技术群体的支撑技术。4.应用技术,上一页,下一页,返回,2.1先进设计技术概论,应用技术是针对实用目的来解决各类具体产品设计领域中问题的技术,如机床、汽车、工程机械及精密机械的先进设计内容,其可以看作是先进设计技术派生出来的丰富多彩的具体技术。先进设计技术在各类产品设计领域的广泛应用,促进了产品质量与性能的提高。5.相关学科与技术先进设计技术已扩展到产品规划、制造、营销、运行、回收等各个方面,除了必要的传统设计理论与方法等基础知识外,相关的学科与技术,尤其是制造工艺、自动化技术、系统管理技术、材料科学、文化社会科学、市场营销学等也是十分必要的。2.1.3先进设计的发展趋势展望先进设计技术的发展趋势主要包括以下几个方面。1.设计过程的数字化,上一页,下一页,返回,2.1先进设计技术概论,数字化设计过程中不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模,而且更要研究非确定性变量,包括随机变量、随机过程、模糊变量(人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素)等的数学描述和数学建模。2.设计过程的自动化和智能化研究设计过程的自动化和智能化研究是指健全、研究和发展各种类型的数据库、方法库和知识库及自动编程、自学习和自适应等高级商品化软件的研制,如研究设计知识、数据信息的获取与处理技术、智能CAD人工神经网络专家系统的模型和应用软件等。3.智能性产品设计思想进一步深化随着科技的不断进步和发展,设计要越来越多地考虑产品智能的因素,以通过人工智能等设计手段使产品的智能性得到全面的体现。产品设计应使产品具有一定的自我修复功能,且造型上逐渐走向小型化和轻型化,使产品外形更具亲和力。,上一页,返回,2.2计算机辅助设计技术,2.2.1CAD系统的基本功能CAD系统一般应具有以下基本功能:绘图,计算,模拟,制定面向设计用部件构成表,制定各种设计文件,生成与CAPP、NC等的接口信息,设计验证,设计更改控制,设计复审及图样修改等。2.2.2CAD系统的类型CAD系统按其工作方式和功能特征可大致分为检索型、派生型、交互型与智能型四种类型。1.检索型CAD系统检索型CAD系统主要用于三化(标准化、通用化、系列化)程度较高的产品设计。,下一页,返回,2.2计算机辅助设计技术,机械工业中的许多标准产品,如电动机、汽轮机、鼓风机、组合机床和变压器等,它们的结构均已定型,不同规格的产品其结构基本相同,只是尺寸大小不一样。将某种定型产品的标准图样变成图形信息存入计算机的存储器中,在需要时按要求从中自动检索出最佳的标准化图形,这种主要以信息检索的方式进行设计工作的系统称为信息检索设计系统。2.派生型CAD系统派生型CAD系统是在成组技术基础上建立的,按照被设计对象的结构相似性,用分类编码的方法将零件分为若干零件族,通过对零件族内所有零件进行分析,归纳出“典型零件”。该典型零件将零件族所有零件的功能要素集于一身,并对每个功能结构进行参数化处理,建立相应的数据库、参数化特征库和典型零件图形库,便构成了一个派生型CAD系统。,上一页,下一页,返回,2.2计算机辅助设计技术,3.交互型CAD系统交互型设计系统是计算机辅助设计系统中较为完善的一种形式。它由设计者描述出设计模型,并由计算机对有关产品的大量资料进行检索,由计算机对有关数据和公式进行高速运算,并通过草图或标准图的形式显示结果,设计者在分析结果的基础上,通过图形输入设备和人机对话语言直接对图形进行实时修改,计算机根据修改的指令再次作出响应,并重新组织显示。这种具有人机交互作用或者对话式的反复作业过程的系统,称为交互型设计系统。4.智能型CAD系统如果在人机交互过程中引入专家系统技术,由计算机给出智能化提示,告诉设计师下一步该做什么,当前设计存在什么问题,建议解决这些问题的途径和方案,这样既可进一步提高设计质量和速度,且有可能使缺乏经验的设计师做出专家水平的设计来。智能型CAD系统就是将专家系统技术与CAD技术融为一体而建立起来的系统。,上一页,下一页,返回,2.2计算机辅助设计技术,2.2.3典型CAD软件简介1.国外软件(1)AutoCADAutoCAD是当今最流行的二维绘图软件,它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能,如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能,同时其还具有部分三维功能。AutoCAD提供AutoLisp、ADS、ARX作为二次开发的工具,在机械、建筑、电子等领域得到了广泛的应用。(2)Unigraphics(UG)UG是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件,是UnigraphicsSolutions公司的“拳头”产品,该公司突破传统CAD/CAM模式,为用户提供了一个全面的产品建模系统。,上一页,下一页,返回,2.2计算机辅助设计技术,在UG中,优越的参数化与变量化技术和传统的实体、线框及表面功能结合在一起,这一结合被实践证明是强有力的,并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。(3)SolidEdge(UnigraphicsSolutions)SolidEdge是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统,它是为设计人员专门开发的、易于理解和操作的实体造型系统。(4)SolidWorksSolidWorks是基于Windows平台的全参数化特征造型软件,它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图,图形界面简洁,用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中,其价位适中。,上一页,下一页,返回,2.2计算机辅助设计技术,2.国内软件(1)CAXA电子图板和CAXAME制造工程师CAXA电子图板和CAXAME制造工程师软件的开发与销售单位是北京北航海尔软件有限公司。(2)高华CAD高华CAD是由北京高华计算机有限公司推出的CAD产品。高华CAD系列产品包括计算机辅助绘图支撑系统GHDrafting、机械设计及绘图系统GHMDS、工艺设计系统GHCAPP、三维几何造型系统GHGEMS、产品数据管理系统GHPDMS及自动数控编程系统GHCAM。其中GHMDS是基于参数化设计的CAD/CAE/CAM集成系统,它具有全程导航、图形绘制、明细表的处理、全约束参数化设计、参数化图素拼装、尺寸标注、标准件库和图像编辑等功能模块。,上一页,下一页,返回,2.2计算机辅助设计技术,(3)金银花系统金银花(Lonicera)系统是由广州红地技术有限公司开发的基于STEP标准的CAD/CAM系统。该软件主要应用于机械产品设计和制造中,可以实现设计/制造一体化和自动化。机械设计平台MDA(MechanicalDesignAssistant)是金银花系列软件之一,是二维和三维一体化设计系统。(4)开目CAD开目CAD是开目集成技术公司开发的具有自主版权的基于微机平台的CAD和图纸管理软件,它面向工程实际,模拟人的设计绘图思路,操作简便,机械绘图效率比AutoCAD高得多。,上一页,返回,2.3计算机辅助工艺规程设计,2.3.1CAPP的基本概念计算机辅助工艺规程设计(ComputerAidedProcessPlanning,CAPP)是通过计算机技术辅助工艺设计人员,以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程,即工艺规程。2.3.2CAPP的基本组成CAPP系统的构成,视其工作原理、产品对象、规模大小不同而有较大的差异。CAPP系统基本的构成模块如图2.2所示。(1)控制模块控制模块的主要任务是协调各模块的运行,是人机交互的窗口,能够实现人机之间的信息交流和控制零件信息的获取方式。,下一页,返回,2.3计算机辅助工艺规程设计,2.3.3CAPP的类型及工作原理CAPP系统就其工作原理主要可以分为检索式、派生式和创成式三大类。1.检索式CAPP系统检索式CAPP系统是将企业现行各类工艺文件根据产品和零件图号,存入到计算机数据库中。进行工艺设计时,可以根据产品或零件图号,在工艺文件库中检索相类似零件的工艺文件,由工艺人员采用人机交互方式进行修改,最后由计算机按工艺文件要求进行打印输出。如图2.3所示。2.派生式CAPP系统派生式CAPP系统是检索式CAPP系统的发展,是利用零件GT(成组技术)代码(或企业现行零件图编码)将零件根据结构和工艺相似性进行分组,然后针对每个零件组编制典型工艺,又称主样件工艺。,上一页,下一页,返回,2.3计算机辅助工艺规程设计,工艺设计时,首先应根据零件的GT代码或零件图号确定该零件所属的零件组,然后检索出该零件的典型工艺文件,最后根据该零件的GT代码和其他有关信息对典型工艺进行自动化或人机交互式修改,生成符合要求的工艺文件。如图2.4所示。3.创成式CAPP系统创成式CAPP系统是依靠系统中的决策逻辑生成,收集大量的工艺数据和加工知识,并以此规程为基础,在计算机软件基础上建立一系列的决策逻辑,以形成工艺数据库和加工知识库。在输入新零件的有关信息后,系统可以模仿工艺人员应用各种工艺决策逻辑规则,在没有人工干预的条件下自动生成零件的工艺规程。如图25所示。2.3.4CAPP的作用与意义CAPP的作用与意义可从以下两个方面来说明。,上一页,下一页,返回,2.3计算机辅助工艺规程设计,1.克服传统工艺设计的不足,促进工艺技术的发展传统的工艺设计一直采用工艺设计人员的“个体”和“手工”劳动方式,工艺设计质量和效率低、周期长,已远远不能满足现代机械制造技术发展的要求。采用CAPP技术可以克服传统工艺设计的不足,彻底改变传统工艺设计的落后面貌。2.为现代制造系统集成提供技术桥梁CAPP是适应当前机械制造业自动化和智能化发展的需求,实现计算机集成制造(CIM)、并行工程(CE)及其他多种先进自动化技术的基础。,上一页,返回,2.4逆向工程技术,2.4.1逆向工程基本概念1.逆向工程的含义逆向工程(ReverseEngineering,RE)技术与传统产品正向设计方法不同,它是以已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型为依据,并在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进,是对已有设计的再设计。其主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型,一方面为提高工程设计、加工制造的质量和效率提供充足的信息,另一方面为充分利用CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行设计服务。2.逆向工程的分类从广义讲,逆向工程可分为以下三类。(1)实物逆向,下一页,返回,2.4逆向工程技术,顾名思义,它是在已有实物条件下,通过试验、测绘和分析来确定其关键技术,然后再创造出新产品的过程,其中包括功能、性能、方案、结构、材质、精度、使用规范等多方面的逆向。实物逆向对象可以是整机、部件、组件或零件。(2)软件逆向软件逆向是以产品的样本资料、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等为研究对象的逆向工程技术。(3)影像逆向无实物和技术软件,仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象或影视画面等,要从其中去构思、想象来逆向,称为影像逆向。影像逆向本身就是创新过程,其目前还未形成成熟的技术。影像逆向一般要利用透视变换和透视投影,形成不同透视图,从外形、尺寸、比例和专业知识去琢磨其功能和性能,进而分析其内部可能的结构。,上一页,下一页,返回,2.4逆向工程技术,2.4.2逆向工程的工作流程逆向工程与传统设计制造流程中的各功能模块在序列上是相互换位倒置的。在逆向工程中,按照现有的零件原形进行设计生产,零件所具有的几何特征与技术要求都包含在原形中;在传统的设计制造中,按照零件最终所要承担的功能以及各方面的影响因素,进行从无到有的设计。此外,从概念设计出发到最终形成CAD模型的传统设计是一个确定的明晰过程,而通过对现有的零件原型数字化后形成CAD模型的逆向工程是一个推理、逼近的过程。逆向工程一般可分为4个阶段,如图2.8所示。1.模型数字化模型数字化是逆向工程的第一步,是后续工作的基础。如采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描等测量装置,通过测量采集零件原形表面点的三维坐标值;使用逆向工程专业软件接收处理离散的“点、点云”数据。,上一页,下一页,返回,2.4逆向工程技术,2.测量数据的处理通过测量设备得到的点数据存在着噪声和误差等,需要将点数据进行格式转化,噪声滤除、平滑、对齐、合并、插值补点,数据精简和数据分割等一系列的数据处理。3.CAD三维模型重构模型重构是对上一步骤处理的数据利用逆向工程软件进行曲面拟合,然后通过点、线、面的求交、拼接和匹配,连接成光滑曲面,从而获得产品模型的一个过程,是逆向工程中最重要和最复杂的一个阶段。4.实体制造,上一页,下一页,返回,2.4逆向工程技术,快速成形技术是实体制造最常用的方法,其工艺方法很多,其中常见的有光固化成形(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、分层实体制造(LOM)和熔融沉积制造(FDM)等。其中SLA技术最为常用,其原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂薄层(约十分之几毫米)产生光聚合反应而固化,形成零件的一个薄层。工作台下移一个层厚的距离,以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂,然后进行下一层的扫描加工,如此反复,直到整个原型制造完毕。由于光聚合反应是基于光和热的作用,故在工作时只需功率较低的激光源。此外,因为没有热扩散,加上链式反应能够很好地控制,并能保证聚合反应不发生在激光点之外,因而其加工精度高,表面质量好,原材料的利用率接近100%,能制造形状复杂、精细的零件,效率较高。对于尺寸较大的零件,则可采用先分块成形然后粘接的方法进行制作。,上一页,下一页,返回,2.4逆向工程技术,2.4.3逆向工程的应用领域逆向工程已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带,并成为消化、吸收先进技术及实现新产品快速开发的重要技术手段。其主要应用领域如下:(1)对产品外形美学有特别要求的领域由于设计师习惯于依赖3D实物模型对产品设计进行评估,因此,产品几何外形通常不是应用CAD软件直接设计的,而是首先制作全尺寸的木质或黏土模型或比例模型,然后利用逆向工程技术重建产品数字化模型。,上一页,返回,2.5绿色设计,2.5.1绿色设计的基本概念绿色设计(GreenDesign)也称生态设计(EcologicalDesign)、环境设计(DesignforEnvironment)或环境意识设计(EnvironmentConsciousDesign),其在产品整个生命周期内,着重考虑产品环境属性(可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等)并将其作为设计目标,在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的功能、使用寿命和质量等要求。绿色设计的原则被公认为“3R”原则,Reduce、Reuse和Recycle,即减少环境污染、减小能源消耗及产品和零部件的回收再生循环或者重新利用。,下一页,返回,2.5绿色设计,2.5.2绿色设计的内容和方法1.绿色设计的内容绿色设计的主要内容包括绿色设计的材料选择、面向可拆卸性和回收性设计、面向制造和装配设计、产品的成本分析和寿命周期评估等。(1)绿色设计的材料选择(DesignforMaterials,简称DFM)材料选择是绿色设计不可缺少的组成部分,是产品开发过程最早且最重要的设计决策,同时又是一种重要的绿色设计手段。选择合适的满足绿色设计要求的材料可以使产品对环境的影响降至最小。因此,绿色设计要求选材时不仅要考虑产品的使用要求和性能,更要优先考虑产品的环境性能,即优先考虑在其本身制备过程中低能耗、少污染,产品报废后便于回收再生重用或易于降解,具有良好环境协调性的绿色材料。,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,具体的措施包括选用可回收再生的材料、节能型材料、可降解材料、环境友善型元件和减少产品中使用材料的品种等。(2)面向可拆卸性设计(DesignforDisassembly,简称DFD)传统的设计方法一般只考虑零部件的装配性,很少考虑产品的可拆卸性。而绿色设计则要求把可拆卸性作为产品结构设计的一项评价准则,使产品在报废以后其零部件可重新利用或进行材料循环再生,以达到既节省材料又保护环境的目的。因此,面向可拆卸性设计成为绿色设计的重要内容之一,引起了许多研究人员的重视,并进行了深入的研究。近年来,面向可拆卸性设计的研究主要集中在以下几个方面:总的设计原则的建立;面向可拆卸性设计的软件工具的开发;拆卸与再循环的经济性和环境后果分析;拆卸深度的研究;拆卸顺序的优化及其与经济效益最大化的关系分析;起源于面向装配设计分析的再设计建议与可拆卸性设计的兼容性分析等。,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,采用标准化的零部件,制造方法标准化,减少零件的多样性。(3)回收性设计(DesignforRecycling&Recovery,简称DFR)回收性设计是指在进行产品设计时充分考虑产品各种材料组分回收再用的可能性、回收处理方法(再生、降解等)、回收费用等与产品回收有关的一系列问题,从而达到节约材料、减少浪费及对环境污染最小的目的。(4)面向制造和装配的设计(DesignforManufacturing&Assembly,简称DFMA)DFMA是一种使产品更容易制造和装配的设计方法,其提供了一种从装配和制造的观点分析设计方案的系统化方法,能使产品更简化,且能使装配和制造费用更少。DFMA是在产品的设计阶段就尽早地考虑与产品制造和装配有关的约束(如可制造性、可装配性),全面评价产品和工艺设计,同时提供改进的设计反馈信息,在设计过程中完成可制造性和可装配性检测,使产品结构合理、制造简单、装配性好,从而缩短产品的开发周期,取得最大的经济效益。,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,(5)产品的成本分析在产品设计的初期就应考虑产品的回收、再利用等性能。因此,在进行成本分析时,必须考虑污染物的替代、产品拆卸、重复利用成本,特殊产品相应的环境成本等。对企业来说,是否支出环保费用,也会形成企业间产品成本的差异。(6)生命周期评估(Life-CycleAssessment,简称LCA)生命周期评估是绿色设计的一项重要的内容之一,如图29所示。LCA能够量化一个产品贯穿其整个产品生命周期对环境的影响,并能提供改进的指导原则,因此,LCA被认为是支持绿色产品设计的核心工具。2.绿色设计的方法,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,绿色设计方法是一种集突变论、信息论、离散论、模糊论、系统论、智能论、控制论、优化论、对应论、功能论和艺术论于一身的现代设计方法的集成,是理性的设计方法。典型的绿色设计方法主要有以下几种。(1)生命周期设计方法生命周期设计方法,即综合考虑调研、设计、制造、销售、使用、回收和处理等生命周期中各环节对环境及产品影响的设计方法,是对一种产品从加工制造到废弃分解的全过程进行全面的环境分析和评估,并试图找出改善途径的设计方法。(2)并行工程设计方法并行工程设计方法,即利用并行工程技术,综合考虑产品绿色设计中的各因素,在设计过程中随时在各环节间进行信息交流和反馈,实现多因素、多目标和闭环设计过程的全局最优化。,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,(3)模块化设计方法模块化设计是产品结构设计的一种有效方法,也是绿色设计中确定产品结构方案的常见方法。模块化设计就是在一定范围内,在对不同功能、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构成不同的产品,以满足不同的市场需求。(4)长寿命设计方法长寿命设计方法的主要目的是确保产品能长期、安全的使用。对于一些关键设备,特别是大型和重型机械,一旦出现事故,就会长时间停产,造成的损失很大,对这些设备进行长寿命设计就很有必要。长寿命设计方法的关键就是要使得设备的工作应力小于零件的疲劳强度。,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,2.5.3绿色设计的原则和关键技术1.绿色设计的原则绿色设计与传统设计相比较,应遵循以下原则。(1)资源最佳利用原则资源最佳利用原则包括两个方面的内容:在选用资源时应从可持续发展的观念出发,考虑资源的再生能力和跨时段配置问题,不能因资源的不合理使用而加剧枯竭危机,应尽可能使用可再生资源。在设计时应尽可能保证所选用的资源在产品的整个生命周期中得到最大限度的利用。(2)能量消耗最少原则,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,(3)“零污染”原则绿色设计应彻底抛弃传统的“先污染,后处理”的末端治理环境方式,而要实施“预防为主,治理为辅”的环境保护策略。因此,设计时就必须充分考虑如何消除污染源,以从根本上防止污染。(4)“零损害”原则绿色设计应该确保产品在生命周期内对劳动者(生产者和使用者)具有良好的保护功能,在设计上不仅要从产品制造、使用环境以及产品的质量和可靠性等方面考虑如何确保生产者和使用者的安全,而且要使产品符合人机工程学和美学等有关原理,以免对人们的身心健康造成危害。总之,绿色设计的原则是力求损害为零。(5)技术先进原则绿色设计要使设计出的产品为“绿色”,这就要求其要采用最先进的技术,而且要求设计者有创造性,以使产品具有最佳的市场竞争力。,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,(6)生态经济效益最佳原则绿色设计不仅要考虑产品所创造的经济效益,而且要从可持续发展的观点出发,考虑产品在生命周期内的环境行为对生态环境和社会所造成的影响及其带来的环境生态效益和社会效益的损失。也就是说绿色设计要使绿色产品生产者不仅能取得好的环境效益,而且要使其能取得好的经济效益,即取得最佳的生态经济效益。2.绿色设计的关键技术(1)面向材料的设计技术面向材料的设计技术是以材料为对象,在产品整个寿命周期(设计、制造、使用和废弃)中的每一个阶段,以材料对环境的影响和有效利用作为控制目标,在实现产品功能要求的同时,使其对环境污染最小和资源消耗最少的绿色设计技术。,上一页,下一页,返回,2.5绿色设计,(2)面向环境的设计技术面向环境的设计是在世界“绿色浪潮”中诞生的一种新型产品设计概念,其是以面向环境的技术为原则所进行的产品设计。面向环境的设计是一种系统化的设计方法,即在产品的整个生命周期内,以系统集成的观点考虑产品环境属性(可拆性、可回收性、可维护性、可重复利用性和人身健康及安全性等)和基本属性,并将其作为设计目标,使产品在满足环境目标要求的同时保证应有的基本性能、使用寿命和质量等。(3)面向能源的设计技术面向能源的设计技术是指

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