节能设计理念在机械制造及其自动化中的应用方法分析

（无锡工艺职业技术学院，江苏宜兴市，214206） 郁雯霞

我国的机械制造技术在不断进步的同时，也在节能设计上有了一定的突破。环保是人类生存和发展的根本。但是，传统的机构设计思想在节约能源方面仍存在不足，这不但浪费了大量的能源，而且对环境也有很大的危害。目前，将节能设计思想引入到机械制造中，可以使机械制造的能耗大大减少，生产的效率大大提升。所以，要把节能设计的思想与机械制造、自动化相结合，把它更好地推动机械制造的发展，这样就可以在某种意义上解决目前机械工业中所面临的一些问题，推动它的可持续发展。

1 节能设计理念的显著特点

在国民经济迅速发展的同时，产业的迅速发展也导致了巨大的能耗，因此，在产业发展的进程中，节能和环境保护是一个非常重要的问题。当前，节能设计思想越来越受到人们的重视，并在各行各业中得到了广泛的运用，特别是在工业制造领域，在机械制造与CAD中融合环保理念，不但可极大地提升机械的制造与利用效率，更可利用先进的节能技术，进一步降低能耗。这也是未来机械制造和自动化发展的一个趋势。以高速增长的汽车业为例，就是将能源节约与环境保护的概念与车辆的设计与生产相结合而产生的。从而，对机械的制造与加工能够有效地降低对环境的污染，降低机动车的尾气中的污染物，从而达到节能、环保、节能的目的。

2 节能设计理念在机械制造及自动化应用中的渗透

机械制造的实际应用与自动化是一个十分复杂的过程，将其运用到该过程中，既要考虑到结构的设计，又要考虑到内部零件的加工工艺，同时还要考虑到对环境友好的要求，从而达到节能设计的目的。所以，为了更好地促进机械制造与自动化的发展，有必要加强对机械制造的认识，在此基础上，对机械进行了改进，使其在实际工作中得到更好的运用。

3 节能理念下机械制造与自动化的应用优势

在对产品节能特性的分析中，指出了在机械制造的节能设计中，应遵守自然规律，并对每一种资源进行高效利用，使其对环境的负面影响降到最低。特别是在当前能源紧张的情况下，能源紧张的问题日益突出，在今后的机械工业发展中，必须注重节能，促进机械制造设计向绿色节能的方向发展[1]。

3.1 提升资源利用率

在机械制造的全流程中，要与节能设计思想相结合，对各工序中的劳动力、原材料、能源等要素进行科学、合理的配置。所以，要想发展机械制造业，就一定要以节能资源发展的思想为指导，要避免对制造业现代化造成不利的影响，要把经济发展和保护天然生态环境这两个方面的矛盾协调好，这样才能推动国民经济的健康、稳定发展。

3.2 原材料环保

在生产机械制品时，需要采用多种原料，在选用原材料时，对于高污染、不能再利用的物料，要尽量循序渐进地替换。某些易发热或吸热过多的原料，应该尽量避免，而在生产过程中，应该提倡对原料进行二次使用，或者将其彻底分解。另外，按照节能节能设计思想的需要，要最大限度地提高资源的利用率，对非标准产品、废弃材料和零件进行无害化处理、筛选，再加以处置，以防止对环境产生严重的污染。

3.3 制造工艺耗能低

在机械制造领域，要实现能源节约的思想，就必须对生产流程进行科学的规划，对加工流程进行优化。在机械制造领域，在进行工艺规划时，必须以设计图为基础，来选用节能、环境友好的加工工艺。实验结果表明，热浸法具有更高的环境效益，有利于节能减排。另外，为了降低在自动化中的能量损耗，应从节能设计的角度对其进行最优化。

4 机械设计制造及其自动化中节能设计理念的应用

4.1 节能设计技术应用于机械设计阶段

在任何一种机械设备的制造过程中，设计都是首先要考虑的问题，在进行产品设计时，需要对设备的生产过程及设备的运行过程作一个完整的、详尽的计划，并预先对设备的能量消耗进行预测。在选择机械设备的时候，必须针对机械设备的特点，选择低油耗、低噪声、高效率的机械设备，使机械设备的整体能源消耗达到最低。在对机械产品的液压系统进行设计时，要根据其特点，对其所处的环境进行充分的分析，以防止其在工作中出现泄漏、污染以及对环境造成损害等问题。为了改善机械产品中的液压管路的抗腐蚀性能，也选用了绿色的油罐，以避免因短期的老化而引起的液压管路的泄漏。

4.2 在选材方面作出适当调整

在机械装备的选材上，以环境友好、可循环利用为原则，既可以保证机械装备的设计、制造与自动化水平，又可以使装备的能源效率达到最优。在传统的机械制造工艺中，往往忽略了机械的能效，采用耗能较大的材质进行设计，这既不利于机械的节能，也会导致机械使用寿命的缩短，这可能会对整个机械与装置的运行造成不利的影响。在进行机械制造设计和产品自动化活动的时候，要运用创新的设计方法，选择更高质量、更环保的机械设备生产材料，对机械产品的系统结构进行优化，从而能够有效地延长机械设备的使用寿命。在现代科技发展的今天，机械和装备各部分之间的联系更加紧密。

4.3 优化机械设备的内置结构

从总体上讲，机械装备组成部分的节能设计直接关系到整体的服役结果，各组成部分的支承关系到其力学性能，为使整个机械装备埋入式设计更趋科学、更趋合理，应通过行之有效的方法，对其进行合理的埋入式设计，以确保各个部件的质量满足有关规范要求。如：EIFS 系统用于隔热、装修、施工、安装、维护、维修、施工等。在机械的使用中，对机械的嵌入进行了优化，从而达到了机械在使用中的节能和环境保护的目的。

4.4 零件加工

在机械部件的加工工艺中，主要的供应环节有毛坯制造，特种加工以及热处理等。在零件的制造上，只有很少的一部份是以高精度的工艺和非晶片的工艺来完成的，而通用的工艺则是以铸造、焊接、锻造为主要工艺。另外，在机械零件的制造中，通常有车削，磨削，铣削等工序，通常的处理方式有正火，调质，退火等。在进行机械零件的制造过程中，应根据零件的材质、内部结构、外形及工作条件等因素，选用适当的机械零件制造技术，以达到改善产质量量的目的。

4.5 运用智能集成技术

智能化的综合技术是一个非常重要的技术，在设计时，必须把各个独立的系统整合为一个完整的体系，若各体系单独运作，则会对智能技术产生不利的影响。智能融合技术是以测量量子体系、智能系统等为核心的物联网技术为基础的，利用功率损失控制系统，能够对在机械制造生产过程中，各类设备的有关运行参数，包括湿度、温度和运行时间等，并将不同种类的设计信息进行归类，从而对机械制造和自动化中的能耗进行分析，能迅速找到问题所在，并有针对性地进行解决。

4.6 在汽车制造中的应用

在汽车工业中，必须保证车辆的设计与制造过程中的安全性，在可持续发展思想的指导下，对节能环保的需求越来越高。为了给车主创造一个更好的行车环境，汽车的驾驶室设计应做到既安全又环保。

4.7 在游乐设施中的应用

在观光设施器材制造过程中，必须选用节能型的材质，以提高器材的能效。随着科技的进步，越来越多的科技应用于娱乐项目的设计与制作，在此基础上，选取适当的设计工艺，对各组件的吸力结构及动力特性进行了研究，可为进一步完善吸力结构的设计提供参考。

5 节能设计理念在机械制造及自动化中的应用策略

5.1 设计阶段的节能措施

在机械制造与自动化系统的设计中，由于涉及到选材、装配、加工等工序，所以在设计时必须对产品进行节能控制。同时，在机械制造过程中也要考虑到节约能源的问题，并根据节约能源的思想来选用合适的材料，使机械制造中的环保思想在工程中得到更好的贯彻。同时，采用节油、环境友好型的发动机，有效地降低发动机的能量消耗，减轻发动机的工作负荷，提升发动机的效率。

5.2 材料选择以及结构优化

在机械制造中，对材料的是一个很复杂的问题。首先，要对制造所用的原料进行选型，再对机械的构造进行相应的优化，而这两点都是影响机械质量的重要因素。在此基础上，选用兴起的绿色材质，根据物理原理，进行科学优化，为保证我国生产的机械产品具有最好的质量，达到机械制造的要求。同时，零部件的再利用也很重要，节约材料和机械生产费用。所以，在设计时，应保证所用材料的循环再用，以达到可持续发展的目的。

5.3 产品结构设计与功能优化

设计人员在进行产品设计时，选择合适的设计方案，对降低机械制造的能量消耗起着重要作用，对提高机械制造的能效有一定的作用。所以，在进行机械装备的节能设计时，要考虑到机械装备的节能问题，而对机械自动化进行功能性优化，则是影响其生产效率的主要因素。性能优良的机械，其工作效率较高，其最大的特点就是对其自动化进行改进，以保证机械与装备的安全性，加强对资源和环境的保护。

5.4 机械设备的加工工艺

随着时代的推移，我国的能源消费问题日益突出，对资源的担忧也日益加剧，该问题可以用机械装置的制造方法来解决。而机械制造的节能设计理念也很复杂，理想的机械装备既能降低生产过程中排放到大气中的废气，又能降低运行能耗。这就要求相关的设计者，从能源节约的角度，结合机械的制造工艺，对机械的整体运转进行更好的控制，以确保机械的工作效率。

6 结语

综上所述，我国的制造业已迈入了一个崭新的时期，这是由整个社会和经济全面发展所带动的。我国在发展观念、技术等方面进行了持续的改革，但也带来了严重的能源浪费问题，在我国机械制造行业逐步步入“瓶颈”的同时，能耗过高已经成为制约装备制造行业转型升级、降低市场竞争力的突出问题。要想在这个残酷的经济市场中保持自己的优势，机械制造企业就一定要坚持可持续发展的原则，主动地将有关的节能设计理念融入到自己的生活当中，并将其运用到最大限度地节约能源，保护环境。在实际的生产过程中，持续地降低能耗，达到绿色发展的目的，从而降低机械制造业对自然生态环境的不利影响，推动机械制造的有机发展。