机械制造与自动化设计中的节能设计理念分析

马明

摘 要：经济的发展给机械制造业提供了良好的发展机遇，随着科技的发展，将自动化与机械制造相结合的技术也对工业生产产生了极大的推动作用，同时也使得能源消耗问题日益尖锐，因此将节能理念应用于机械制造与自动化设计中是制造业发展的必然趋势，也是时代的要求。文章介绍了机械设计制造中节能设计的优势所在，并着重讨论在机械制造与自动化设计中体现节能设计理念的具体策略。

关键词：机械制造；自动化；设计；节能

前言

在我国工业现代化的进程当中，机械制造业起到了不可忽视的重要作用，而随着计算机技术、通信技术等不断运用于机械制造设计中，使得机械制造与自动化实现了完美的结合，对提高机械工作效率、促进工业发展起到了积极作用。当前，在我国机械制造与自动化还处于初级阶段，一方面技术成熟度不够，导致产品质量有待提高，另一方面机械设计制造过程中也会消耗大量的资源和能源，使得能源过度消耗的问题日益突出，同时也与科学发展观的要求背道而驰，因此在机械制造与自动化设计中引入节能设计理念是时代发展的必然趋势。

1 在机械制造与自动化中节能设计的优势分析

与传统的机械与自动化设计制造理念相比，节能机械制造具有其先进性，主要体现在：节能机械设计理念主要包括自然环境设计、生态设计和环境意识设计等，换句话说，节能设计突出在制造过程中对于自然资源可以实现循环再利用、减少制造过程对环境的污染，以及机械在报废后能够做到重复利用等，可见，节能设计理念的应用使得国家和社会对机械制造与自动化设计随着时间推移的总投資大大降低，并且有利于促进人类社会与自然环境之间协调、可持续的发展。

2 机械制造与自动化设计中节能设计理念的具体要求

2.1 设计中环保材料的使用

在机械制造与自动化的相关材料选择过程中，为降低资源的消耗量，应当尽可能选择可再生、可回收、易于分解的材料，尽量不采用或少采用贵金属、稀有非金属等材料，尤其是对于机械中的一些易损零部件来说，可采用环保型工程塑料或其他非金属材料，要求零部件易于更换，且更换下来的零部件可以做到回收利用，即将其二次加工后再次用作零部件或者用作其他场合，充分体现出“资源化”的特点，并且即使遗落在环境中也易于分解，不会对环境造成污染，体现出“无害化”特点，对于报废的材料的处理应当体现工艺简单、费用低廉、对环境友好等特点。

2.2 设计过程中要体现出寿命长、质量轻、通用性强的特点

在机械制造与自动化设计中要体现寿命长、质量轻、通用性强的特点。第一，延长机械产品可以在很大程度上减少机械生产的产量和机械报废量，因此就降低了生产的原材料、能源的耗用量，有利于产品节能。第二，轻质高强是新的历史时期对机械制造的要求，质量越轻越有助于生产过程的进行，尤其是可降低大型机械制造过程中对材料、部件的转运负荷，从而实现节能的要求。第三，设计方案应当符合现行的通用标准，并在此基础上实现机械的模块化设计，提高部件、构件的通用性，这样就可以根据具体要实现的功能要求组装模块，提高工作效率，实现节能目标。

3 机械制造与自动化设计中节能设计策略

3.1 优选节能型发动机

发动机是工程机械中能耗最大的部件之一，同时也是对外界环境产生影响最大的部件，为使工程机械整体最大限度地节约能源，就应当优先选择低能耗、高效率、低排放的水冷增压柴油发动机，对于不符合相关节能标准的发动机坚决不予采用。

3.2 液压系统的防渗漏设计

液压传动系统的顺畅运行有助于自动化的工程机械进行高效率的运转，因此在机械制造与自动化设计过程中一定要考虑对液压系统的防渗漏设计，使传动系统内的液压油的量保持充足，并且封闭式的设计也使得外界环境中的灰尘不能进入到传动系统内部，因此可以有效减小传动系统各元件之间的摩擦，降低运行负荷，使工程机械保持最佳的运行状态，因此有助于系统节能；防渗漏的设计也使得液压元件的使用寿命得以延长，降低液压油的更换频率，延长换油的间隔时间，降低运行成本。

3.3 在结构上的优化

总体上来讲，工程机械的结构越简单、所需的零配件结构越简单、种类和数量越少，则越容易制造，即越有利于实现机械制造过程的节能降耗，因此应当做好零件的设计，在能够实现机械设备所要实现的功能的前提下，应当尽可能简化结构，减少零件的数量。

3.4 合理设计加工工艺

同一种零部件或产品，虽然可以采用不同的加工工艺来完成，但每种工艺所消耗的能源则有较大的差异，这就需要对加工工艺进行合理的设计，目的是使机械设备达到最佳的运行载荷，使其尽量在满负荷的情况下运转，减少不必要的运行和怠速的时间，从而减少能量的浪费。具体可体现在以下方面。

第一，选择合理的加工方式。例如，同一种零件，可以采用冷锻压、热锻压、温锻压等多种加工方式来达到目的，但应当分析每种加工方式的能耗特点，具体来说，热锻压的能量利用效率较低，因此实际工作中应当尽量避免，而冷锻压虽然能耗低，但易造成环境污染，因此优选温锻压的加工方式。

第二，选择合理的工艺参数。工艺参数的选择对加工过程的耗能有较大的影响，例如在加工阶梯轴类零件时，可选择的毛坯形状和种类较多，实际工作中应当综合考虑制备毛坯消耗的能量大小。再如，对于加工余量等参数的设置要科学合理，一般来说，减小加工余量对于节能节材有较大作用。

第三，选择合理的冷却工艺。在机械制造过程中对于冷却液的使用较为常见，从节能的角度出发，应当在冷却液的选择时尽量不用或少用冷却油，且应当不断创新冷却方式，力求在冷却的同时对热量进行综合利用。

第四，合理安排工序。工序的安排是否合理直接影响加工的时间长短，这主要体现在工序之间的等待时间上，如果工序不合理就会导致等待时间的延长，造成能源浪费，因此实际工作中必须做好统筹规划，科学设计工序。

4 结束语

综上所述，机械制造与自动化是机械制造行业研究的热点，将节能设计理念融入到机械制造与自动化设计中是机械制造业未来的发展方向，虽然当前我国在这方面还与国外存在不小的差距，但相信随着国家政策的倾斜，节能一定会成为机械制造与自动化设计的重点。

参考文献

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