機械制造與自動化設計中的節能設計理念分析

馬明

摘 要：經濟的發展給機械制造業提供了良好的發展機遇，隨著科技的發展，將自動化與機械制造相結合的技術也對工業生產產生了極大的推動作用，同時也使得能源消耗問題日益尖銳，因此將節能理念應用于機械制造與自動化設計中是制造業發展的必然趨勢，也是時代的要求。文章介紹了機械設計制造中節能設計的優勢所在，并著重討論在機械制造與自動化設計中體現節能設計理念的具體策略。

關鍵詞：機械制造；自動化；設計；節能

前言

在我國工業現代化的進程當中，機械制造業起到了不可忽視的重要作用，而隨著計算機技術、通信技術等不斷運用于機械制造設計中，使得機械制造與自動化實現了完美的結合，對提高機械工作效率、促進工業發展起到了積極作用。當前，在我國機械制造與自動化還處于初級階段，一方面技術成熟度不夠，導致產品質量有待提高，另一方面機械設計制造過程中也會消耗大量的資源和能源，使得能源過度消耗的問題日益突出，同時也與科學發展觀的要求背道而馳，因此在機械制造與自動化設計中引入節能設計理念是時代發展的必然趨勢。

1 在機械制造與自動化中節能設計的優勢分析

與傳統的機械與自動化設計制造理念相比，節能機械制造具有其先進性，主要體現在：節能機械設計理念主要包括自然環境設計、生態設計和環境意識設計等，換句話說，節能設計突出在制造過程中對于自然資源可以實現循環再利用、減少制造過程對環境的污染，以及機械在報廢后能夠做到重復利用等，可見，節能設計理念的應用使得國家和社會對機械制造與自動化設計隨著時間推移的總投資大大降低，并且有利于促進人類社會與自然環境之間協調、可持續的發展。

2 機械制造與自動化設計中節能設計理念的具體要求

2.1 設計中環保材料的使用

在機械制造與自動化的相關材料選擇過程中，為降低資源的消耗量，應當盡可能選擇可再生、可回收、易于分解的材料，盡量不采用或少采用貴金屬、稀有非金屬等材料，尤其是對于機械中的一些易損零部件來說，可采用環保型工程塑料或其他非金屬材料，要求零部件易于更換，且更換下來的零部件可以做到回收利用，即將其二次加工后再次用作零部件或者用作其他場合，充分體現出“資源化”的特點，并且即使遺落在環境中也易于分解，不會對環境造成污染，體現出“無害化”特點，對于報廢的材料的處理應當體現工藝簡單、費用低廉、對環境友好等特點。

2.2 設計過程中要體現出壽命長、質量輕、通用性強的特點

在機械制造與自動化設計中要體現壽命長、質量輕、通用性強的特點。第一，延長機械產品可以在很大程度上減少機械生產的產量和機械報廢量，因此就降低了生產的原材料、能源的耗用量，有利于產品節能。第二，輕質高強是新的歷史時期對機械制造的要求，質量越輕越有助于生產過程的進行，尤其是可降低大型機械制造過程中對材料、部件的轉運負荷，從而實現節能的要求。第三，設計方案應當符合現行的通用標準，并在此基礎上實現機械的模塊化設計，提高部件、構件的通用性，這樣就可以根據具體要實現的功能要求組裝模塊，提高工作效率，實現節能目標。

3 機械制造與自動化設計中節能設計策略

3.1 優選節能型發動機

發動機是工程機械中能耗最大的部件之一，同時也是對外界環境產生影響最大的部件，為使工程機械整體最大限度地節約能源，就應當優先選擇低能耗、高效率、低排放的水冷增壓柴油發動機，對于不符合相關節能標準的發動機堅決不予采用。

3.2 液壓系統的防滲漏設計

液壓傳動系統的順暢運行有助于自動化的工程機械進行高效率的運轉，因此在機械制造與自動化設計過程中一定要考慮對液壓系統的防滲漏設計，使傳動系統內的液壓油的量保持充足，并且封閉式的設計也使得外界環境中的灰塵不能進入到傳動系統內部，因此可以有效減小傳動系統各元件之間的摩擦，降低運行負荷，使工程機械保持最佳的運行狀態，因此有助于系統節能；防滲漏的設計也使得液壓元件的使用壽命得以延長，降低液壓油的更換頻率，延長換油的間隔時間，降低運行成本。

3.3 在結構上的優化

總體上來講，工程機械的結構越簡單、所需的零配件結構越簡單、種類和數量越少，則越容易制造，即越有利于實現機械制造過程的節能降耗，因此應當做好零件的設計，在能夠實現機械設備所要實現的功能的前提下，應當盡可能簡化結構，減少零件的數量。

3.4 合理設計加工工藝

同一種零部件或產品，雖然可以采用不同的加工工藝來完成，但每種工藝所消耗的能源則有較大的差異，這就需要對加工工藝進行合理的設計，目的是使機械設備達到最佳的運行載荷，使其盡量在滿負荷的情況下運轉，減少不必要的運行和怠速的時間，從而減少能量的浪費。具體可體現在以下方面。

第一，選擇合理的加工方式。例如，同一種零件，可以采用冷鍛壓、熱鍛壓、溫鍛壓等多種加工方式來達到目的，但應當分析每種加工方式的能耗特點，具體來說，熱鍛壓的能量利用效率較低，因此實際工作中應當盡量避免，而冷鍛壓雖然能耗低，但易造成環境污染，因此優選溫鍛壓的加工方式。

第二，選擇合理的工藝參數。工藝參數的選擇對加工過程的耗能有較大的影響，例如在加工階梯軸類零件時，可選擇的毛坯形狀和種類較多，實際工作中應當綜合考慮制備毛坯消耗的能量大小。再如，對于加工余量等參數的設置要科學合理，一般來說，減小加工余量對于節能節材有較大作用。

第三，選擇合理的冷卻工藝。在機械制造過程中對于冷卻液的使用較為常見，從節能的角度出發，應當在冷卻液的選擇時盡量不用或少用冷卻油，且應當不斷創新冷卻方式，力求在冷卻的同時對熱量進行綜合利用。

第四，合理安排工序。工序的安排是否合理直接影響加工的時間長短，這主要體現在工序之間的等待時間上，如果工序不合理就會導致等待時間的延長，造成能源浪費，因此實際工作中必須做好統籌規劃，科學設計工序。

4 結束語

綜上所述，機械制造與自動化是機械制造行業研究的熱點，將節能設計理念融入到機械制造與自動化設計中是機械制造業未來的發展方向，雖然當前我國在這方面還與國外存在不小的差距，但相信隨著國家政策的傾斜，節能一定會成為機械制造與自動化設計的重點。

參考文獻

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