机械制造与自动化设计中的节能设计理念

李彦翔 曾英金

摘要：科学技术的发展不断推动着劳动生产力提高，让人们的生活方式由最开始的手工劳动，逐步发展为简单的生产工具和具有简单功能的机械。随着经济，科技的发展，机械制造和自动化逐渐在我们生活中广泛应用，却也带来了不小的问题。时至今日，越来越多的工厂采用自动化程度高的生产线，大大减少了工人的数量，但对于能源的胃口却是越来越大。同时工厂生产过程中产生的废水、废气和废料都没有经过妥善的处理，导致了经济发展同日益严重的环境污染并存的局面。因此，为了减少对能源的消耗，最终达到工业生产与长久发展的目标，我们就需要在设计理念的选择上考虑到节能这个重要的因素，此篇文章就针对机械制造与自动化中的节能设计理念进行了详细的分析与研究，希望可以对节能设计实践提供一些具有建设性意义的建议与意见。

关键词：机械制造；自动化；节能设计

一、国内机械制造与自动化技术现状及发展趋势

机械制造在我国发展以来，以非常快的速度在不断地发展。在我国的工业发展中起着越来越重要的作用。由于近年来随着计算机行业的发展，更多的将计算机集成技术运用到了机械制造业中，使机械制造很好的与自动化相结合，机械制造业的自动化，使其更加快速"安全地完成作业，极大地推进了机械制造业的快速发展，效率高成为现在机械制造及其自动化的一个代名词。但是由于我国的自动化机械制造起步较发达国家晚，技术相对落后，导致与发达国家制造的产品在质量、可靠度方面都有很大差距，竞争力方面没有优势可言。

国外的机械制造技术与自动化技术现在已经发展得很完善，目前正朝着智能、环保的方向发展，国内的企业在这方面还存在很大的差距。国内企业应该积极尝试与国际接轨，目前有些企业通过加强与国际公司的交流或建立跨国公司，已经使自身的技术水平取得了长足的进步，机械制造的自动化程度也越来越高，缩短了与国外企业的差距。但是在最前沿的智能、环保领域还没有跟上国际的步伐。这需要我国的企业改变发展理念以及国家相关政策的積极扶持，只有通过持续不断的发展及投入，才能在这些领域发展出我国企业特有的竞争力。

二、机械制造和自动化利用节能设计的优势

通过在机械制造中对节能设计的引用，可以达到节约资源的目的。节能设计也可以理解为对环境维护的设计、生态保护的设计等。其内涵主要在于对机械产品进行制造时可以实现对各种资源的循环利用，从而减小对环境的污染。对机械产品进行设计时，要满足可拆装、可回收的相关要求。对传统产品的制造一般是从其功能、寿命等基本的属性方面来进行考虑，在进行对产品的设计和开发时，应首先了解市场的情况，并对其进行分析，然后在根据图纸的设计来制定方案。此外，还应该对其设计理念及方案进行不断的修改、审定，通过之后才能够真正的对其进行生产。而且传统机械制造的设计理念使得其制造与设计的时间都相对较长，且产品的可拆装难度较大，对资源的回收也较为困难，有的产品报废后无法进行回收利用，因此就造成了资源、能源的大量浪费，甚至更为严重的还会对环境造成重度污染。因此，相关企业要不断的对节能减排的设计理念进行宣传和推广，充分合理的利用资源，使资源得到科学合理、有效的利用，提高废物的回收率，从而实现资源的可持续发展。

三、节能理念在机械设计中的应用

前期设计方案的制定是机械设计中最关键的环节，而且对机械的设计要将节能的理念融入于对其产品的设计之中，要把先进的理念和技术当做主要的依托，并且要与自然环境相适应，从而减少资源的消耗量，实现能源的可持续发展。要想让以上的节能设计要求得到满足，就应该从以下几个方面来完成对其的设计。

（一）对节能机械产品成本进行分析

在进行机械产品制造时，首先要将前期的设立工作做好，尤其是在产品的初期，必须把对资源的回收再利用融入到设计中，从而达到节约资源、减少能源浪费的目的。所以，在对节能设计理念下机械产品的成本进行分析时，应注意的是要将产品的回收再利用、污染的处理和替代材料等因素充分考虑，并将其带入到设计中，以保证可以更好的制造出节能的机械产品。

（二）配备自动加脂装置

通常情况下，以传统手动方式来进行润滑脂的加注工作往往既耗时又费力，同时，溢出的油液还会对周边的环境造成污染。因此，应给机械系统配备自动加脂系统，实现对各个设备的定时加脂，比如集中润滑系统，该系统能对各铰销定时加注黄油，其油量已于事前计算并设定好，在保证销轴充足油量的同时还不会造成油液溢出浪费，方便又环保。此外，小型机械出于对设计成本的控制，可使用新型轴套材料与密封性的销轴，或者安装二级防尘装置，有效防止内部油脂排出以及外部异物进入，使润滑油加注的时间间隔得以延长，从而降低环境污染。

（三）可拆装再使用机械产品设计研究

我们可以通过对拆装项进行合理的调整，从而满足整个设计的节能要求。要想节约成本和降低对资源的浪费，就需要对回收性以及拆装性进行考虑，同时还需要将这两方面考虑的比例进行合理的增加，从而让机械制造实现对资源进行充分利用，使其更大程度上实现节能的设计。

（四）完善节能机械的设计数据库

完善的数据库可以实现对数据的优先分析，增强数据的掌握力度，设计人员可以在数据库里将其制造时所需的全部数据做好相应的备份，从而完成对数据的分析与整理，这样不仅可以将设计的成本和资源的利用程度用数据体现出来，还可以有效的对其进行控制，并将此当作节能设计的基础。

四、设计完善节能制作加工的工艺

（一）设计低能耗的工艺流程

对于同一种零件或者产品，在实际的生产过程中可以采用不同的工艺进行加工，但是不同的加工工艺消耗的能源是不同的，合理的设计加工工艺可以减少加工载荷的波动，即利用合理的工艺设计让设备达到最佳的运行载荷，尽量的让设备处在满负荷运转，避免出现能量的浪费。因此在保证生产效率和制造质量和经济性等前提下，降低制造工艺能耗。

（二）根据工作环境的不同来选择加工的工艺

在进行单个零件加工时，要充分考虑其现场设施的匹配，比如在进行零件锻压时的方式有多种，包括：热锻压、温锻压、冷锻压等。其中，热锻压相比于温锻压和冷锻压来说，它对能源的利用效率最低，但是冷锻压要比热锻压和温锻压对环境带来的危害相对较高，所以综合来看应该多使用温锻压工艺。

（三）进行合理工序改进和设计。

在节能设计时，不仅要正确选用合理的节能工艺，还应合理地安排加工工序。例如：普遍用于港口机械生产中的冷轧薄板，因为冷轧过程中，钢板要经受七成以上的塑性变形，其结晶组织延伸为纤维状，并极端硬化，因此必须经过退火处理，才能适于复杂的成形加工。

（四）对工艺流程要进行合理安排

在进行节能设计时，要对其工序进行合理的调整，对其所用的工艺方法要进行有效的优化，这样才可以更好的实现目标。比如对冷轧薄板进行生产时，由于冷轧时钢板需要经过塑性的作用对其变形，所以必须要通过退火处理之后才可以进行繁杂成行的加工。而且在加工的环节中必须对所有工序的环保功能进行优化，从而最大化的增强能源利用率。

五、节能环保材料的使用

（一）采用可回收和可再生的资源

在进行对机械制造和自动化技术选材时，要遵循可回收、可再生、易分解的原则，因为这类材料的使用不仅可以降低对污染物的排放，还可以减小对环境的污染。除此之外，必须严禁对有毒材料的使用，应该扩大对环保材料的使用范围，提高资源循环利用的效率。

（二）对处理污染成本的思考

在进行对机械制造和自动化的设计过程中，还应该考虑对报废零件处理的成本.因此，为减少成本的耗费，可以采用一些综合成本较低而且还环保的材料，而且要尽量的减少对含有氟利昂、树脂、氟橡胶、石棉等材料的使用。

（三）在设计中尽量利用长寿命、低能耗、轻重量原则

一般情况下，产品的寿命得到延长就意味着机械生产产量的减少及其报废速度的降低，对原材料的消耗也有所减少。与此同时，产品能耗的降低也从另一方面减少污染，保护了环境；轻重量更是有助于降低对材料的能耗。此外，还应从减少对环境的负荷方面展开设计，让设计符合通用标准，实现机械构件的通用性，為此在设计中要从综合性考虑设计对象的具体功能，将结构强度、尺寸标准、材料选取综合的权衡，从而实现节能目标。

结语：

随着国家经济的快速发展，国内机械制造与自动化产业也在蓬勃兴起。机械制造与自动化的发展，带来的不仅仅是经济的利益，也有对环境的污染等，因此，在其中注入节能的设计理念，才能使机械制造与自动化产业更上一层楼，使国家的制造业经济也能长久持续地发展下去。

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