机械制造与自动化设计中的节能设计理念

吕一涵

（武汉理工大学 湖北省武汉市 430010）

我国进入21世纪后，人类对居住环境的需求越来越大，环保节能的理念慢慢的被大众所接受，国家对环保节能也在大力的提倡和支持。但是随着全球大环境的污染造成能源浪费，我国还存在资源利用效率低以及能源浪费等情况，这并不符合当前倡导的节能环保理念。所以对自动化以及机械制造的节能设计进行研究有着重要的意义[1]。在实际生产制造中，机械与自动化设计相辅相成，在机械制造过程中引入一些有利于节约能源的新型技术对制造业持续发展是很有必要的，所以在实际的制造过程中运用节能新技术可以有效的保护好环境。同时也可以显示出大国经济发展增长速度和国民制造业的整体发展水平。本文通过分析探讨希望能够提出一些实际运用可行性的建议思路，也是为我国在节约能源和环境保护上进一点绵薄之力。

1 机械制造及自动化目前的发展状况和优势

1.1 我国目前的发展现状

在中国的工业公司中，机械工程一直扮演着重要的角色，并且仍然是中国国民经济发展的最重要支柱之一[2]。在我国的制造业中机械制造发展以来，以几何倍数的增长速度增长同时已经成为我国重工业中不可或缺的一部分。在现代化的制造业中已经大大减少了人力资源，对物力耗损也在逐步递减，随着近些年来计算机行业的迅猛发展，通过计算机的集成技术成功的应用到机械制造业中去，使得机械制造与自动化可以产生有效的连接作用，随着自动化技术的普及，保障了机械制造的安全施工过程并有效的提高的工作效率，在推进机械制造业整体发展的过程中，高效率变成了一个代表性的描述。虽然发展速度迅猛而且还能起到带动效果作用，不过我们必须引起高度注意的是我国的整体制造和自动化水平依然还停留在初级阶段，还是要从全方位去发展。由于我国的制造业起步相对较晚有大部分技术还没有非常的成熟，相比较于西方发达国家还有着很大一部分的差距。我们很难在能产出更高品质的产品，而今我国要跟随世界的更新步伐不停的要加大生产规模就必须要保证产品的质量达标，我们要在技术上去学习追赶，积极的学习国外的先进科学技术并运用到国内的工业化机械制造中去，虽然目前的技术还处于落后，生产出的产品品质没有达到应有的标准，所以我们需要严格认真的去保证产品品质。在我们日常的机械制造生产中往往也需要消耗非常多的资源，是完全不符合如今全球节约环保的倡导，为了更好的推动工业发展可以持续性的策略国家也相继的出台了一些节约资源和环境保护的相关政策来帮助落实节能减排。如今在我国还是存在大量的工厂，他们在整个工业机械生产过程中会产生大量的工业垃圾，乱排放没有合理的规划安置，造成了周边环境的二次污染，他们从始至终都没有很好的贯彻落实节能环保的理念，觉得事不关己，再加上我们工业的起步本来就落后于西方发达国家，所以各个方面的技术都完全落后，很难高效高质量的完成制造生产。这就是我国在现阶段中机械制造和自动化的现状，值得我们欣慰的是我们看到了进步，但更值得我们关注的是我们也从中意识到不足，从而在技术层面上我们还有很大的发展空间。

1.2 自动化的优势

机械制造及自动化的运用存在着较多的优势，首先优于传统的制造理念，这种新的理念在保护环境方面得到了确切的实施，同时实现对资源的节约，这种新的理念体现在机械制造及自动化的每一个环节[3]。

其自动化优势主要体现了以下特点：

（1）产能高，现在的制造流程都是采用高精度化机械设备，全部由机械自动化流水线生产，高效快捷的同时还大大减少了人为操作不当带来的失误，在上线生产过程里，由控制操作人员进行启动设备，设备会根据系统识别开始设定好的程序进行操作，这种模式优势在于产能很高并且有效率还能提高工作质量。

（2）安全，在整个设备组成中都配置了安全防护系统，自动检查程序等功能，如果遇到状况或者事故，系统会自动启动防护安全措施来最大化的避免造成人员的伤亡，从而大大提高了生产中的安全，同时自动化设备组成一般都是电子元件，对比传统的机械设备优势明显，它完全没有机械设备在运作中会消耗机械磨损，从而能提高使用寿命。

（3）工作形式转变，随着工厂内自动化程序的普及，对员工的能力需求也发生了转变，之前大家都是从事大量的体力劳动，而现在需要大量的脑力劳动，对劳动者的知识学习能力要求逐渐变高，慢慢的将劳动者变成技术专业型，彻底改变了制造形式也是新时代工业发展走向现代化的一个重要趋势。

（4）能源损耗少，随着时代的发展，高级计算机技术的水平上升了一个高度，从而使机械制造业中的自动化设计达到了更高的水平[4]，自动化大大优化了能源利用率。

（5）应用广泛，在产品生产中运用的自动化技术，不仅仅可以运用到机械制造中去，同样还可以广泛的运用到农业、建筑业等领域中去。最近几年中我国在机械节能设计上重点投入研究，在这样的大环境之下，逐渐在机械制造及其自动化的设计过程中引入节能设计理念，从而实现两者之间的完美融合，使资源能得到科学、合理、高效的利用[5]。

2 机械制造与自动化设计中的节能设计理念要求

材料在机械制造的生产成本中占有重要比重，所以在机械材料选择中，要注意选择易拆装，能够方便回收的材料，同时也要无毒和无污染，提高废旧材料的利用率，实现节能理念[6]。对材料的使用寿命、能耗和重量等进行综合性评估,三者之间存在内在联系，通过对重量进行合理控制，在不影响机械设备使用的前提下，能够实现对能耗的控制[7]。机械制造运行过程中，制作流程是否合理非常的重要，一个合理地制作流程可以有效提升产品质量并且能降低能耗，设计参数时可以尽量达到低能耗。设计工艺时，可以更多偏向节能理念，总之在制作工艺设计中应该遵循节能设计理念并应有到每一个加工环节中去。我们还可以适当的延迟机械产品的使用，这样可以有效减少机械产量，同时也可以降低机械报废量。很大程度的去降低了原材料的损耗从而达到产品的节能性。我们还可以选择一些轻质高强度的机械设备来减少运转材料产生的负荷，同时进行合理的机械模块化的设计来提升运转部件的通用性，提高效率来达到节能效果。

3 自动化应用节能设计理念的对策思考

3.1 机械设计达到优化

在现阶段的机械制造过程中，往往会特别重视机械的效率和节能这两方面的共同提升，而机械设计的优化能够更加直接的反应出节能设计理念[8]。我们应该选择发动机为低公害的，工程机械中发动机就好比心脏，它是工程机械动力输出的核心，同时对环境也有一定的要求。为此，在设计中必须选用环保性好的发动机，这样可以有效降低噪音污染，在能有效降低能源消耗量的前提下来提升机械系统程序运转中的加工效率，有效减少机械运行过程中对环境污染破坏。我们还可以对液压系统进行部分改进，其目的是保障液压系统能长久的维持清洁性，设计人员根据实际情况严格甄选油料，并且对油液中所含有的微尘杂质进行彻底的清除，从根本上保障液压系统的持久清洁，选择将换油时间进行适当的延长，从而达到减少液压系统发生故障的几率，确保液压系统产生的污染得到有效的控制。在此之外，对液压管进行改进时还可以选择预防造成腐蚀老化的优良管路，可以试着选用硬管路，来减少软管的废气排量，规避管道破裂形成的污染问题。改进设计驾驶室，可以有效增强驾驶室内的安全和环保，设计时，选择可以有效遮挡辐射和紫外线的密封式玻璃，冷暖空调必须是无氟的，根据人体设计的原理加入一些多元色彩，以有利于保障司机的切身安全性，从而提升工作效率。最后对自动加脂装置进行增加，以前在机械制造过程中主要是通过手动去注入润滑脂，对这种老式的方法不但时间和精力耗费量巨大，而且在加入过程中油液会流出，与空气作用产生大量污染。所以要对其应设定自动化加脂装置，例如，可以对润滑系统设计成集中定时模式，到了系统设定时间就可以自动加注黄油，这样不仅可以对黄油量进行有效的控制起来，还可以避免在充油的过程中产生油液溢出，不仅减少了浪费程度，而且还保护了环境。对于机械设计进行逐步优化,是落实节能设计理念的关键途径,同时通过对驾驶室、液压系统以及发动机等进行改良,达到有效的节能效果[9]。

3.2 选择环保性能好的材料

在制造和自动化设计里我们有必要选择可以再生并且能回收的环保材料，从而减少资源损耗量。挑选材料遵循9 字原则：能回收、易分解、可再生，排放过程中尽量做到减少有毒气体排出，对环境污染减少。同时在对零件结构的设计可以遵循容易分配原则，拒绝使用含有毒性的材料，提升环保材料的再利用率。在制造自动化设计过程里应该遵循低能耗、轻重量等原则，对产品的有效使用寿命可以适当的延长，已达到机械设备废旧率减少，有效减少报废降低污染。另外，减少机械产品使用中的能量损耗也可以避免环境污染问题，所以机械制造公司在开始设计的时候就应该考虑到低能耗，最后，在自动化设计过程中应该对报废零件所产生的后期污染处理成本做一个全面统计。很多制造企业在设计过程中往往没有考虑报废材料的如何处理的问题，导致扩大了对环境污染的程度。

3.3 工艺流程的优化

设计过程中应该根据实际情况，结合外在的环境氛围而确定加工工艺。对于单个零件加工必须考虑设备之间的匹配程度，例如在锻压零件时可以根据实际来匹配工艺，由于热锻压工艺没有很好的资源利用率，而冷锻压工艺污染性高，所以综合一下，可以试着采用温锻压工艺方式。对现有机械结构优化，降低制造过程中的能源量损耗，设计人员可以不做单个零件，使用较为容易的运行结构。设计人员还可以对零件进行简化，优化数量，提升机械整体性能。在制造自动化节能设计中，设计员可以针对加工工序进行优化，不断更新方法，实现节能目标。

4 结束语

中国现阶段已经进入了世界机械制造强国的大门，机械制造自动化成为代表国家技术领先的一个重要标志，我国在机械制造自动化技术上发展十分迅猛，制造规模体量和总产量持续攀升，同时机械制造与自动化也带动其他行业的经济发展，目前是我国主流发展行业，我们应该能意识到达到现在的发展，我们付出了很大的代价。现阶段全球出现的能源危机问题一直没有好的办法去解决。所以发展节能技术势在必行。