浅析节能设计理念在机械制造与自动化中的运用

梅永琴

摘要：科学技术的发展不断推动着劳动生产力提高，让人们的生活方式由最开始的手工劳动，逐步发展为简单的生产工具和具有简单功能的机械。随后蒸汽机、内燃机的出现使利用大规模的机械从事生产活动成为了可能。再到集成电路和大规模集成电路的广泛应用，让自动化生产成为了制造业的常态，并且朝着智能化的方向发展。这种技术进步带来的生产效率突飞猛进的提高，从根本上改变了社会面貌和人们的生产、生活方式。本文主要探讨了节能设计理念在机械制造与自动化中的运用。

关键词：节能设计理念；机械制造；自动化

1节能设计理念在机械制造与自动化中的必要性

与传统的工业制造模式相比，通过节能设计，对人们的生活环境、生产环境、生存环境都有一定的改善，具体优势表现在：首先可以节约资源，实现资源的回收再利用。机械制造与自动化的节能设计主要包含了对自然环境的设计、生态环境的设计、环境意识的设计等一些方面，通过节能设计不仅可以实现在工业发展过程中对环境的保护，减少环境污染，还可以通过节能设计来实现对报废机械的回收再利用，这也是节约资源的一个途径。其次可以进一步减少对工业建设的投资，优化资源配置。机械制造与自动化设计发展需要人们投入大量的人力、物力、资金，通过节能设计的应用，可以改善产业结构，有效配置资源，大大减少对本行业的后期投入量，进而取得更多的经济效益。再次能够促进人类与环境的和谐发展。环境保护与可持续发展是我国建设必须遵从的基本原则，通过节能设计的应用，对资源与环境都能起到很好的保护作用，进而促进我国社会和谐发展，也为我国机械制造业的绿色发展打下坚实的基础。

2我国机械制造与自动化技术现状及发展趋势

我国的自动化机械制造起步较发达国家晚，技术相对落后，导致与发达国家制造的产品在质量、可靠度方面都有很大差距，竞争力方面没有优势可言。国外的机械制造技术与自动化技术现在已经发展得很完善，目前正朝着智能、环保的方向发展，国内的企业在这方面还存在很大的差距。国内企业应该积极尝试与国际接轨，目前有些企业通过加强与国际公司的交流或建立跨国公司，已经使自身的技术水平取得了长足的进步，机械制造的自动化程度也越来越高，缩短了与国外企业的差距。但是在最前沿的智能、环保领域还没有跟上国际的步伐。这需要我国的企业改变发展理念以及国家相关政策的积极扶持，只有通过持续不断的发展及投入，才能在这些领域发展出我国企业特有的竞争力。

3节能设计理念运用于机械制造与自动化的有效途径

3.1优化机械结构设计

①发动机的选择。发动机作为机械工程系统中的核心组成部分，其噪音和排放的气体对环境造成很大的污染，因此选用环保型的低污染、低公害的发动机能够有效缓解这种情况，将油耗与排量降到最低，同时还能够提升机械的动力系统，提高工作效率。②液压系统的设计。液压传动系统的正常运行是机械高效运转的重要保障，而保证液压传动系统正常工作的首要任务就是保证其清洁度，除了对油料的选择严格把控外，在液压系统的设计上也要坚持节能的原则，彻底清除油液中的磨损物、微尘、杂质，延长换油间隔，降低故障發生率，延长设备的使用寿命。另外在选择液压管时要挑选密闭性好，耐腐蚀，抗老化的管材，减少因管道破裂而造成的环境污染。③自动加脂装置的设计。目前润滑脂的加注工作多赖以人工操作，手动注入耗时费力又难免造成溢油现象，不仅浪费了资源，对环境也造成了污染，基于此设计一款自动加脂装置实现润滑脂定时定量的自动填加，既方便又环保。

3.2优化材料的选择

机械设计制造过程中，选择环保、可回收的材料是节约能源的一个重要方面。机械制造过程中一直固有的理念是：为了保证设备的使用寿命和功能，通常都是要选择更好的材料或者是要采用更加厚重的结构。但是随着进一步的研究，通过对各个构件的受力分析各个构件的受力特点，可以有针对性地对结构进行优化，降低材料等级或者减少使用量。比如受扭矩的圆柱状结构，通过受力分析就可以发现承受的扭力都集中在圆柱的外围部分，圆柱中心位置受到的扭力很小，这样就可以将圆柱简化为空心结构，在能够承受的扭力不变的情况下减少材料使用，减轻设备重量。此外，一些结构用零件一定要采用比较容易装配和分解的大模块化的结构设计。在选用材料的过程中应当优先选取可回收、易分解、能再生，而且在加工过程中不会产生对环境有害的“三废”的材料以及其在报废后对环境污染最小的材料。

3.3优化制作工艺

①因地制宜，参考外部环境选择加工工艺。在单个零件的众多加工工艺当中应考虑到现场设备的匹配。比如零件的锻压工艺，可以选择冷锻压方式，也可以选择温锻压方式，还可以选择热锻压方式，其中热锻压工艺能源利用效率要低于冷锻压和温锻压方式，但是选用冷锻压工艺对环境的危害要比热锻压和温锻压工艺高，所以温锻压工艺将在日后广泛被应用。②对于现有产品结构进行优化。众所周知，机器结构越简单，设计零件越少，制造过程所需的能耗就会越低。同时，机械设计中零件的形状对于制造过当中的能耗影响也很明显。所以，在设计过程中既要保证产品的基本性能，也要尽可能简化零件，优化产品结构、减小机械提及、减少零件数量。③对于工艺工序的合理安排。在节能设计过程中，对加工工序进行合理有效的调整，优化工艺方法的选择，也能实现节能目标。例如：冷轧薄板的生产由于冷轧过程中钢板要经受塑性变形，必须经过退火处理才能适于复杂的成形加工。

3.4设备运转过程的节能

机械设备在制造完毕后，就是在运转过程中的消耗能源，利用先进的完全智能化的管理系统，可以控制运转过程中实时消耗的能量。智能化的管理系统可以控制大到整个生产线小到每个开关，通过各种先进的传感器实施收集生产过程中的相关数据，动态地调节生产设备令其同生产负荷相适应，用最小的能源消耗来满足生产需求。以制造业的一般生产线来讲，通常只是某一部分的设备需要一直运转，其他的部分设备是在需要的时候才使用。这些设备有的可以直接关闭，有的需要保持在待机的状态，通过及时关闭不需要的设备并让必须待机的设备运转在最小消耗下，这就可以减少不必要的能源消耗，降低生产成本。

4结束语

综上所述，鉴于机械制造对于我国工业发展的重要性，将节能理念应用于机械制造与自动化具有十分重要的意义，通过分析我国机械制造与自动化的现状及发展趋势，并针对现存问题从机械结构设计、材料的选用、工艺优化的角度入手，从而提高机械系统的稳定性和高效性，达到节能环保的目的，为实现可持续发展献力。

参考文献：

[1]节能设计理念在机械制造及自动化应用中的渗透[J].杨丽华.时代农机.2017（11）.

[2]机械制造与自动化中的节能设计理念分析[J].焦轶.能源与节能.2018（05）.

[3]节能设计理念在机械制造与自动化中的有效应用[J].崔争第.化工管理.2018（12）.

（作者单位：新乡市新豪机电有限公司）