節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用在機(jī)械制造與自動化中的策略分析

摘 要： 在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時代背景下，各個行業(yè)的發(fā)展速度越來越快，尤其在機(jī)械制造及自動化行業(yè)的發(fā)展中優(yōu)勢較顯著。然而，隨著發(fā)展范圍漸漸擴(kuò)大、發(fā)展速度漸漸變快，對于能源的消耗量也將會逐漸增加，這就會對發(fā)展產(chǎn)生一定的限制。對此，本文重點(diǎn)分析當(dāng)前機(jī)械制及自動化發(fā)展過程中，節(jié)能設(shè)計(jì)理念的具體應(yīng)用情況，以實(shí)現(xiàn)降低能源損耗，推動行業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計(jì)理念；機(jī)械制造；自動化；運(yùn)用對策

現(xiàn)階段，盡管機(jī)械制造及自動化發(fā)展取得較大的成果，但在發(fā)展中還是會出現(xiàn)或多或少的問題，如有關(guān)技術(shù)尚不成熟，這就使所制造出的個別產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)，或是設(shè)計(jì)階段常造成能源、資源浪費(fèi)，致使能源耗損的程度增大。因此，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造及自動化行業(yè)資源高效利用，此次研究把節(jié)能設(shè)計(jì)相應(yīng)的理念融合在其中，以推進(jìn)機(jī)械制造及自動化的優(yōu)化革新。

一、機(jī)械制造與自動化如何有效應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)理念

（一）選用最佳節(jié)能設(shè)計(jì)流程

機(jī)械制造及自動化在整個設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)屬于核心部分，然而為了在整個設(shè)計(jì)完成后實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化，可在制作工藝過程中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)理念，以便優(yōu)化、改進(jìn)整個產(chǎn)品設(shè)計(jì)，最終有效降低整個產(chǎn)品生產(chǎn)、制造期間對于能源的損耗[ 1 ]。在產(chǎn)品制作工藝方面，設(shè)計(jì)人員不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提升設(shè)計(jì)技術(shù)水平，這主要因各種加工工藝在應(yīng)用過程中，在消耗能源的數(shù)量方面存在顯著差異，所以在后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)、加工等過程中，進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)工藝流程，使其處于最佳狀態(tài)，以便對整個工藝實(shí)行節(jié)能設(shè)計(jì)，從而縮減加工載荷，以使得各種機(jī)械設(shè)備一直保持在滿負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)之下，以不斷提升設(shè)備利用率，最終縮減對能源、資源的浪費(fèi)。

因此，機(jī)械制造及自動化在整個設(shè)計(jì)階段，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須在確保生產(chǎn)質(zhì)量、效率提升的同時，還能降低整個制造期間對于能源的消耗。例如，機(jī)械制造及自動化工業(yè)在整個加工過程中，利用溫鍛可以大大縮減對能源的應(yīng)用，但是以往所應(yīng)用的冷鍛、熱鍛方法，在鍛造期間會浪費(fèi)掉很多熱能，盡管在現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用的情況下，可回收小部分的熱能且再次利用，但和溫鍛方式比對，還是會浪費(fèi)很多的熱能，而選用合適的冷卻工藝，盡量將熱能進(jìn)行回收以便再次利用。此外，經(jīng)使用一些簡單的零件結(jié)構(gòu)、優(yōu)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或是體積縮小的零件等方式，均可實(shí)現(xiàn)在機(jī)械制造及自動化生產(chǎn)中，降低對能源、資源的損耗。

（二）改進(jìn)優(yōu)化節(jié)能機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械制造及自動化運(yùn)行過程中，應(yīng)做好機(jī)械設(shè)計(jì)工作，例如選擇公害較低的發(fā)動機(jī)，對液壓系統(tǒng)做改良設(shè)計(jì)等。由于發(fā)動機(jī)屬于整個工程項(xiàng)目運(yùn)行過程中必須要使用的部件之一，其質(zhì)量的好壞對于工程建設(shè)質(zhì)量會造成非常大的影響，應(yīng)用節(jié)能環(huán)保型發(fā)動機(jī)，可大大減少對環(huán)境的影響，同時還能做好低耗減排，而且能夠大大提升提升機(jī)械運(yùn)行動力的同時，還能進(jìn)一步緩解機(jī)械對于周邊環(huán)境所造成的污染方面的壓

力[ 2 ]。然而，液壓系統(tǒng)對于機(jī)械運(yùn)行會產(chǎn)生較大影響，確保液壓系統(tǒng)處于高效的運(yùn)行狀態(tài)，可確保系統(tǒng)清潔。在設(shè)計(jì)這一過程時，應(yīng)該仔細(xì)選擇油料，同時需設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)整個液壓系統(tǒng)的過程中，將油液內(nèi)的微塵、磨損物、垃圾雜質(zhì)等完全清除。而且，確保液壓系統(tǒng)清潔，能夠大大降低整個液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率，以延長機(jī)械設(shè)備使用期限，同時降低相關(guān)配件更新的速度。

例如，機(jī)械制造與自動化設(shè)計(jì)人員在對液壓系統(tǒng)進(jìn)行滲漏防護(hù)處理時，因液壓系統(tǒng)比較穩(wěn)固，且運(yùn)轉(zhuǎn)起來實(shí)用性非常高，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)該多關(guān)注機(jī)械液壓系統(tǒng)的防護(hù)處理方面的問題，特別要做好防滲漏處理問題，以免液壓油由整個系統(tǒng)內(nèi)流失至外部，確保系統(tǒng)處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。而且，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)過程中融入節(jié)能設(shè)計(jì)理念，如以封閉型的設(shè)計(jì)方式，能夠避免灰塵直接進(jìn)到液壓系統(tǒng)的內(nèi)部空間，這樣能緩解液壓系統(tǒng)內(nèi)不同組件間產(chǎn)生的沖擊力，以減輕轉(zhuǎn)運(yùn)負(fù)載、負(fù)荷量，確保機(jī)械裝置一直處在優(yōu)良的工作狀態(tài)中。此外，以往手動直接注入潤滑脂的方法，也會污染環(huán)境，因此，設(shè)計(jì)人員可設(shè)計(jì)一個自動化的自動加脂裝置，以實(shí)現(xiàn)定時對設(shè)備加脂，這樣可確保機(jī)械油量充足的情況下，還能避免溢出大量油液導(dǎo)致浪費(fèi)。

（三）優(yōu)化節(jié)能制作工藝

機(jī)械制造與自動化運(yùn)行管理過程中，將節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到其中，應(yīng)用進(jìn)一步優(yōu)化制作工藝，具體表現(xiàn)在以下方面：

首先，相關(guān)人員需因地制宜，同時多結(jié)合外部的環(huán)境選擇相應(yīng)的加工工藝，在加工單個零件時，應(yīng)該選用合適的加工工藝且配合適宜的機(jī)械設(shè)備。例如，在加工某些零件時，需使用到鍛壓工藝，相關(guān)人員就可選擇冷鍛壓的方式或是溫鍛壓、熱鍛壓等方式，其中，利用熱鍛壓工藝時，能源的利用率往往低于冷鍛壓、溫鍛壓，而冷鍛壓的工藝對于周邊環(huán)境所造成的污染及危害性相對要大，因此，相關(guān)人員在選擇零件鍛壓工藝時，主要以溫鍛壓方法為首選，這樣能夠確保提升能源使用率的同時，還能將對環(huán)境污染降到最低[ 3 ]。

其次，相關(guān)人員應(yīng)對當(dāng)前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，這主要是因?yàn)闄C(jī)器結(jié)構(gòu)較簡便，其設(shè)計(jì)的零件也就越少，在整個制造、生產(chǎn)期間，對于各種能源的消耗也逐漸減低。而且，在設(shè)計(jì)機(jī)械的過程中，各種零件形狀對于能源損耗也會產(chǎn)生影響。因此，將節(jié)能設(shè)計(jì)理念融入整個設(shè)計(jì)階段時，需盡可能地確保所設(shè)計(jì)產(chǎn)品具備基本的性能，同時還要盡可能地簡化各個零件，以達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)效果。

最后，相關(guān)人員需嚴(yán)謹(jǐn)、合理地做好工藝工序的安排。由于有效調(diào)整、優(yōu)化加工工序，同時合理優(yōu)化加工工藝方法，均可在設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。例如，在進(jìn)行港口機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程中，應(yīng)用很多冷軋薄板，因在整個冷軋的過程當(dāng)中，鋼板必須要承受超過七成的塑性變形方可完成。且鋼板結(jié)晶組織一直延伸到纖維狀，最終達(dá)到極致硬化的程度，所以需經(jīng)過退火的處理后，方可適用在一些復(fù)雜成形的加工中，而合理優(yōu)化、安排工序生產(chǎn)過程，不僅環(huán)保，還能進(jìn)一步提升資源使用率。

（四）以節(jié)能型材料展開設(shè)計(jì)

在整個機(jī)械制造與自動化設(shè)計(jì)階段，比較核心的一個環(huán)節(jié)是材料的選用，在選擇材料時，需遵循“高效、環(huán)保、節(jié)能”原則，盡可能地選用一些回收率高，且可以再生的材料為主，盡量少選用重金屬、貴金屬、稀有材料等。

第一，在選擇機(jī)械設(shè)備部件的過程中，可選用環(huán)保型塑料質(zhì)地的材料或是沒有污染性質(zhì)的非金屬器件，且此種設(shè)備的配件需盡可能地滿足可循環(huán)、易更換等使用要求；

第二，設(shè)計(jì)機(jī)械制造及自動化時，應(yīng)該綜合考慮相關(guān)材料、產(chǎn)品重量、使用期限、能源損耗等方面，比較理想的產(chǎn)品主要有：消耗低、重量輕且使用周期長[ 4 ]。這是由于若產(chǎn)品使用周期較長，則很多機(jī)械產(chǎn)品報廢幾率就會大大降低，這就使得在降低產(chǎn)品能源消耗的同時，還能提升環(huán)保效率，并且減輕整個產(chǎn)品重量的過程中，也可降低對能源的消耗；

第三，除了考慮上述兩個因素之外，還能綜合考慮機(jī)械產(chǎn)品的零件在報廢之后對于環(huán)境的污染程度，而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，零部件報廢后如何處理污染問題經(jīng)常會被忽略。因此，需以一些低負(fù)荷、環(huán)保效果好且成本較低的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能地避免應(yīng)用樹脂、含氯橡膠、石棉等材料。

（五）優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

機(jī)械制造與自動化運(yùn)行過程中，由于機(jī)器結(jié)構(gòu)比較簡單，所設(shè)計(jì)的零件比較簡答，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以后，在整個制造過程中需要消耗的資源就會相對較少，而且，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，零件形狀針對整個制造中各種資源消耗等影響也非常顯著。因此，在整個設(shè)計(jì)期間，不僅要確保過所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，還能盡量將零部件簡化，不斷優(yōu)化產(chǎn)品各結(jié)構(gòu)，縮減機(jī)械提及以及縮減零件的數(shù)量等。

此外，將節(jié)能設(shè)計(jì)理論應(yīng)用在設(shè)計(jì)中，需對加工工序做相應(yīng)的調(diào)整，不斷優(yōu)化整個工藝選擇，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。如：在生產(chǎn)冷軋薄板時，因冷軋中鋼板需承受嚴(yán)重的塑性變形，需經(jīng)退火處理之后方可將其應(yīng)用到后續(xù)較復(fù)雜加工中，因此，優(yōu)化各個工序操作，能夠大大提升資源使用效率。

二、結(jié)語

綜上闡述，機(jī)械制造與自動化過程中，對于能源的損耗能在規(guī)劃設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備制造、后期處理等過程中，得到加好地控制。因此，要想實(shí)現(xiàn)整個過程節(jié)能降排，就需在機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)融入節(jié)能設(shè)計(jì)理念，并遵循節(jié)能設(shè)計(jì)要求，針對系統(tǒng)運(yùn)行中，合理調(diào)整并處理耗能量高的零部件，充分發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢，以提升制造工程對于能源的使用率，推動機(jī)械產(chǎn)業(yè)朝著節(jié)能化方向不斷發(fā)展。

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作者簡介：

王世鵬（1993-），男，漢族，陜西寶雞人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化。