节能设计理念在机械制造与自动化中的运用

王灏元

(哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001)

机械生产由于管理、技术应用、设计等原因出现的质量问题屡见不鲜，不仅造成了生产资源的不必要浪费，严重情况下甚至会出现安全隐患问题。在自动化生产环节，应依照节能环保原则开展管理工作，一方面可以合理设计各生产环节的材料使用、工艺选择、整体生产方案等内容，实现不同制造工序的有效对接，确保自动化机械制造的综合效率。另一方面，节能理念作为可持续发展原则的重要内容，强调注重经济效益与生态效益的协调发展，关注环境的可持续发展，可以有效控制制造环节产生的污染影响，是机械自动化制造产业发展的重要方向。

1 节能理念下机械生产设计规划应用优势

1.1 提升资源整体利用质效

节能理念应贯穿于设计规划全过程中，从源头对生产资源进行合理配置，实现材料、人力、设备、能源等资源的科学利用。机械制造自动化中的节能设计理念在减少工业发展对环境污染程度的同时，也促进了人类文明与生态文明的共同发展。因此，机械生产领域的绿色发展理念推广，不仅影响了制造产业的现代化发展进程，能够有效缓解经济发展与生态保护之间的矛盾，同时也是推动国民经济健康、平稳发展的重要途径，对我国能源产业开发、生态环境治理等方面也有着一定的积极意义。

1.2 绿色无公害

基于低碳环保理念的自动化机械生产流程设计的显著优势是绿色无公害。设计人员在现代环保生产理念的指导下，对自动化制造过程中产生的能源消耗、污染影响、制造成本等进行控制，在对制造流程产生的各项消耗进行精细化管理的基础上，优化设备使用性能，生产出符合产品使用需求与标准的机械，通过对能源的循环、高效利用，最大限度地对能源损耗进行管理，降低生产成本。

1.3 材料环保

在材料的选择方面，可以使用环保材料替代高污染、不可回收的材料。自动化机械生产在对材料进行加工时，需要消耗一定的能源，因此，在选择时应该避免使用过程中产生或者吸收过多热量的材料，同时应该尽量选择可以重复利用或者充分分解的材料。同时，节能理念强调对资源的高效利用，对各生产不合格、废旧零件进行无公害处理后，应对能重复利用的部分进行筛选，在降低污染影响的同时，提高机械生产的整体效益。

1.4 制作工艺低碳节能

节能环保设计原则应落实到实际生产环节中，选择低能耗、污染性较低的制造工艺，依照节能设计规划，严格控制生产流程，优化加工工艺，贯彻节能减排、低碳低耗的设计目标。如在机械制造的过程中，可以结合机械使用要求尽量选择环保的加工工艺，热锻相较于冷锻来说，温锻工艺更环保、节能，因为利用温锻可以大大缩减对能源的消耗，而如果使用冷锻或者热锻，就会在进行锻造的时候浪费很多的热能。同时，在机械设计方面，可以在保证基本使用功能的基础上，尽量简化结构、控制体积，降低自动化生产所需的能源消耗。

2 贯彻节能设计原则的有效途径

2.1 合理规划，优化机械生产的设计流程

在生产环节的规划设计阶段，应结合机械设备的制造特点、生产管理重点、制造成本与实际的工艺要求等条件，选择性能良好、运行高效、结构稳定的自动化生产设备。在实际机械制造过程中，内部零件的数量和形状会影响生产过程中的能耗，而且零件越多，零件的形状越复杂，它们之间的阻力就越大，设备运行就需要更多的能源支持。因此，在设计规划过程中，应尽量选择结构简单、性能匹配的设备，在保证生产质效的基础上，实现节能减耗的管理目标。同时，应对生产环境进行规范控制。由于自动化生产容易受到外界环境因素的影响，如空气湿度、温度、通风、含氧量等。为维持生产环境的稳定，应对环境条件进行严格管理。在设计过程的每个中间部分，必须针对制造过程和方法的能耗和环境影响情况等，进行分析与测试，以最大限度地提高能源利用率。

2.2 协调自动化生产的生态效益与经济效益

基于节能环保发展理念的设计制造方案，应合理选择可回收、具备环保效益的节能材料，同时，加强清洁能源、可再生能源的研究与应用。尽量在设计过程中使用污染性较小的环保材料，不仅可以提升机械自动化生产的生态效益，降低污染处理的成本，提高机械制造产品的使用质量，同时，还能够有效控制生产过程中产生的污染，推动机械制造产业的平稳、低碳、可持续发展。具体来讲，一方面，在节能理念指导下，进行制造设计工作时，应禁止使用有害成分超标、能源密集、不易降解的材料，应选择耐久性、低能耗、无公害或污染性较低的材料，控制制造材料的可回收比例。另一方面，在自动化节能生产设计过程中，对于不可回收的报废零件，要做到在最小化加工成本的前提下，进行合理的处理，且不能污染环境，全面落实节能生产、环保设计的原则。

2.3 选择生产制造工艺

为保证节能理念在各生产环节的有效落实，首先，机械生产技术与管理人员应结合节能设计规划，确定生产工艺、生产设备与专业操作人员等，保证生产规划的有序、高效落实。其次，应依照实际生产情况，对设计规划进行合理调整，优化资源配置的整体结构。如，在保证产品性能和质量的前提下，尽量缩减不必要的结构简化各个零部件，使机械设备达到最优的设计效果。最后，应按照工艺顺序合理安排设备的生产时间、任务等，做好质量检测工作，保证机械生产的质量符合使用标准，避免不必要的能源损耗。如在制造港口机械设备时会用到冷轧薄板，冷轧薄扳的生产制造过程相对复杂，要承受70%的塑性变形，因此钢板需要达到极致硬化的标准，然后进行退火加工再投入使用。在加工过程中，要注意阶段性钢板质量检测工作，合理规划加工工艺，提高机械生产质量。

3 结语

机械生产领域的集成化、自动化发展，在提升了我国机械制造产业综合生产效率与质量的同时，也带来了一系列的能源、环保问题。将节能理念合理地引入机械设计与生产过程中，可以有效提升设备生产的资源利用质效，降低对环境的影响，实现节能降耗的目标。生产制造企业应立足于机械自动化设计、加工、生产管理等环节的实际情况，在机械制造全过程中贯彻环保理念，优化加工流程，控制生产能耗，选择环保制造材料，推进机械自动化生产产业的可持续、绿色发展。