節(jié)能設計理念在機械制造及其自動化中的應用方法分析

（無錫工藝職業(yè)技術學院，江蘇宜興市，214206） 郁雯霞

我國的機械制造技術在不斷進步的同時，也在節(jié)能設計上有了一定的突破。環(huán)保是人類生存和發(fā)展的根本。但是，傳統(tǒng)的機構設計思想在節(jié)約能源方面仍存在不足，這不但浪費了大量的能源，而且對環(huán)境也有很大的危害。目前，將節(jié)能設計思想引入到機械制造中，可以使機械制造的能耗大大減少，生產的效率大大提升。所以，要把節(jié)能設計的思想與機械制造、自動化相結合，把它更好地推動機械制造的發(fā)展，這樣就可以在某種意義上解決目前機械工業(yè)中所面臨的一些問題，推動它的可持續(xù)發(fā)展。

1 節(jié)能設計理念的顯著特點

在國民經濟迅速發(fā)展的同時，產業(yè)的迅速發(fā)展也導致了巨大的能耗，因此，在產業(yè)發(fā)展的進程中，節(jié)能和環(huán)境保護是一個非常重要的問題。當前，節(jié)能設計思想越來越受到人們的重視，并在各行各業(yè)中得到了廣泛的運用，特別是在工業(yè)制造領域，在機械制造與CAD中融合環(huán)保理念，不但可極大地提升機械的制造與利用效率，更可利用先進的節(jié)能技術，進一步降低能耗。這也是未來機械制造和自動化發(fā)展的一個趨勢。以高速增長的汽車業(yè)為例，就是將能源節(jié)約與環(huán)境保護的概念與車輛的設計與生產相結合而產生的。從而，對機械的制造與加工能夠有效地降低對環(huán)境的污染，降低機動車的尾氣中的污染物，從而達到節(jié)能、環(huán)保、節(jié)能的目的。

2 節(jié)能設計理念在機械制造及自動化應用中的滲透

機械制造的實際應用與自動化是一個十分復雜的過程，將其運用到該過程中，既要考慮到結構的設計，又要考慮到內部零件的加工工藝，同時還要考慮到對環(huán)境友好的要求，從而達到節(jié)能設計的目的。所以，為了更好地促進機械制造與自動化的發(fā)展，有必要加強對機械制造的認識，在此基礎上，對機械進行了改進，使其在實際工作中得到更好的運用。

3 節(jié)能理念下機械制造與自動化的應用優(yōu)勢

在對產品節(jié)能特性的分析中，指出了在機械制造的節(jié)能設計中，應遵守自然規(guī)律，并對每一種資源進行高效利用，使其對環(huán)境的負面影響降到最低。特別是在當前能源緊張的情況下，能源緊張的問題日益突出，在今后的機械工業(yè)發(fā)展中，必須注重節(jié)能，促進機械制造設計向綠色節(jié)能的方向發(fā)展[1]。

3.1 提升資源利用率

在機械制造的全流程中，要與節(jié)能設計思想相結合，對各工序中的勞動力、原材料、能源等要素進行科學、合理的配置。所以，要想發(fā)展機械制造業(yè)，就一定要以節(jié)能資源發(fā)展的思想為指導，要避免對制造業(yè)現代化造成不利的影響，要把經濟發(fā)展和保護天然生態(tài)環(huán)境這兩個方面的矛盾協(xié)調好，這樣才能推動國民經濟的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

3.2 原材料環(huán)保

在生產機械制品時，需要采用多種原料，在選用原材料時，對于高污染、不能再利用的物料，要盡量循序漸進地替換。某些易發(fā)熱或吸熱過多的原料，應該盡量避免，而在生產過程中，應該提倡對原料進行二次使用，或者將其徹底分解。另外，按照節(jié)能節(jié)能設計思想的需要，要最大限度地提高資源的利用率，對非標準產品、廢棄材料和零件進行無害化處理、篩選，再加以處置，以防止對環(huán)境產生嚴重的污染。

3.3 制造工藝耗能低

在機械制造領域，要實現能源節(jié)約的思想，就必須對生產流程進行科學的規(guī)劃，對加工流程進行優(yōu)化。在機械制造領域，在進行工藝規(guī)劃時，必須以設計圖為基礎，來選用節(jié)能、環(huán)境友好的加工工藝。實驗結果表明，熱浸法具有更高的環(huán)境效益，有利于節(jié)能減排。另外，為了降低在自動化中的能量損耗，應從節(jié)能設計的角度對其進行最優(yōu)化。

4 機械設計制造及其自動化中節(jié)能設計理念的應用

4.1 節(jié)能設計技術應用于機械設計階段

在任何一種機械設備的制造過程中，設計都是首先要考慮的問題，在進行產品設計時，需要對設備的生產過程及設備的運行過程作一個完整的、詳盡的計劃，并預先對設備的能量消耗進行預測。在選擇機械設備的時候，必須針對機械設備的特點，選擇低油耗、低噪聲、高效率的機械設備，使機械設備的整體能源消耗達到最低。在對機械產品的液壓系統(tǒng)進行設計時，要根據其特點，對其所處的環(huán)境進行充分的分析，以防止其在工作中出現泄漏、污染以及對環(huán)境造成損害等問題。為了改善機械產品中的液壓管路的抗腐蝕性能，也選用了綠色的油罐，以避免因短期的老化而引起的液壓管路的泄漏。

4.2 在選材方面作出適當調整

在機械裝備的選材上，以環(huán)境友好、可循環(huán)利用為原則，既可以保證機械裝備的設計、制造與自動化水平，又可以使裝備的能源效率達到最優(yōu)。在傳統(tǒng)的機械制造工藝中，往往忽略了機械的能效，采用耗能較大的材質進行設計，這既不利于機械的節(jié)能，也會導致機械使用壽命的縮短，這可能會對整個機械與裝置的運行造成不利的影響。在進行機械制造設計和產品自動化活動的時候，要運用創(chuàng)新的設計方法，選擇更高質量、更環(huán)保的機械設備生產材料，對機械產品的系統(tǒng)結構進行優(yōu)化，從而能夠有效地延長機械設備的使用壽命。在現代科技發(fā)展的今天，機械和裝備各部分之間的聯(lián)系更加緊密。

4.3 優(yōu)化機械設備的內置結構

從總體上講，機械裝備組成部分的節(jié)能設計直接關系到整體的服役結果，各組成部分的支承關系到其力學性能，為使整個機械裝備埋入式設計更趨科學、更趨合理，應通過行之有效的方法，對其進行合理的埋入式設計，以確保各個部件的質量滿足有關規(guī)范要求。如：EIFS 系統(tǒng)用于隔熱、裝修、施工、安裝、維護、維修、施工等。在機械的使用中，對機械的嵌入進行了優(yōu)化，從而達到了機械在使用中的節(jié)能和環(huán)境保護的目的。

4.4 零件加工

在機械部件的加工工藝中，主要的供應環(huán)節(jié)有毛坯制造，特種加工以及熱處理等。在零件的制造上，只有很少的一部份是以高精度的工藝和非晶片的工藝來完成的，而通用的工藝則是以鑄造、焊接、鍛造為主要工藝。另外，在機械零件的制造中，通常有車削，磨削，銑削等工序，通常的處理方式有正火，調質，退火等。在進行機械零件的制造過程中，應根據零件的材質、內部結構、外形及工作條件等因素，選用適當的機械零件制造技術，以達到改善產質量量的目的。

4.5 運用智能集成技術

智能化的綜合技術是一個非常重要的技術，在設計時，必須把各個獨立的系統(tǒng)整合為一個完整的體系，若各體系單獨運作，則會對智能技術產生不利的影響。智能融合技術是以測量量子體系、智能系統(tǒng)等為核心的物聯(lián)網技術為基礎的，利用功率損失控制系統(tǒng)，能夠對在機械制造生產過程中，各類設備的有關運行參數，包括濕度、溫度和運行時間等，并將不同種類的設計信息進行歸類，從而對機械制造和自動化中的能耗進行分析，能迅速找到問題所在，并有針對性地進行解決。

4.6 在汽車制造中的應用

在汽車工業(yè)中，必須保證車輛的設計與制造過程中的安全性，在可持續(xù)發(fā)展思想的指導下，對節(jié)能環(huán)保的需求越來越高。為了給車主創(chuàng)造一個更好的行車環(huán)境，汽車的駕駛室設計應做到既安全又環(huán)保。

4.7 在游樂設施中的應用

在觀光設施器材制造過程中，必須選用節(jié)能型的材質，以提高器材的能效。隨著科技的進步，越來越多的科技應用于娛樂項目的設計與制作，在此基礎上，選取適當的設計工藝，對各組件的吸力結構及動力特性進行了研究，可為進一步完善吸力結構的設計提供參考。

5 節(jié)能設計理念在機械制造及自動化中的應用策略

5.1 設計階段的節(jié)能措施

在機械制造與自動化系統(tǒng)的設計中，由于涉及到選材、裝配、加工等工序，所以在設計時必須對產品進行節(jié)能控制。同時，在機械制造過程中也要考慮到節(jié)約能源的問題，并根據節(jié)約能源的思想來選用合適的材料，使機械制造中的環(huán)保思想在工程中得到更好的貫徹。同時，采用節(jié)油、環(huán)境友好型的發(fā)動機，有效地降低發(fā)動機的能量消耗，減輕發(fā)動機的工作負荷，提升發(fā)動機的效率。

5.2 材料選擇以及結構優(yōu)化

在機械制造中，對材料的是一個很復雜的問題。首先，要對制造所用的原料進行選型，再對機械的構造進行相應的優(yōu)化，而這兩點都是影響機械質量的重要因素。在此基礎上，選用興起的綠色材質，根據物理原理，進行科學優(yōu)化，為保證我國生產的機械產品具有最好的質量，達到機械制造的要求。同時，零部件的再利用也很重要，節(jié)約材料和機械生產費用。所以，在設計時，應保證所用材料的循環(huán)再用，以達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

5.3 產品結構設計與功能優(yōu)化

設計人員在進行產品設計時，選擇合適的設計方案，對降低機械制造的能量消耗起著重要作用，對提高機械制造的能效有一定的作用。所以，在進行機械裝備的節(jié)能設計時，要考慮到機械裝備的節(jié)能問題，而對機械自動化進行功能性優(yōu)化，則是影響其生產效率的主要因素。性能優(yōu)良的機械，其工作效率較高，其最大的特點就是對其自動化進行改進，以保證機械與裝備的安全性，加強對資源和環(huán)境的保護。

5.4 機械設備的加工工藝

隨著時代的推移，我國的能源消費問題日益突出，對資源的擔憂也日益加劇，該問題可以用機械裝置的制造方法來解決。而機械制造的節(jié)能設計理念也很復雜，理想的機械裝備既能降低生產過程中排放到大氣中的廢氣，又能降低運行能耗。這就要求相關的設計者，從能源節(jié)約的角度，結合機械的制造工藝，對機械的整體運轉進行更好的控制，以確保機械的工作效率。

6 結語

綜上所述，我國的制造業(yè)已邁入了一個嶄新的時期，這是由整個社會和經濟全面發(fā)展所帶動的。我國在發(fā)展觀念、技術等方面進行了持續(xù)的改革，但也帶來了嚴重的能源浪費問題，在我國機械制造行業(yè)逐步步入“瓶頸”的同時，能耗過高已經成為制約裝備制造行業(yè)轉型升級、降低市場競爭力的突出問題。要想在這個殘酷的經濟市場中保持自己的優(yōu)勢，機械制造企業(yè)就一定要堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，主動地將有關的節(jié)能設計理念融入到自己的生活當中，并將其運用到最大限度地節(jié)約能源，保護環(huán)境。在實際的生產過程中，持續(xù)地降低能耗，達到綠色發(fā)展的目的，從而降低機械制造業(yè)對自然生態(tài)環(huán)境的不利影響，推動機械制造的有機發(fā)展。