節(jié)能設(shè)計理念應用在機械制造與自動化中的策略分析

摘 要： 在現(xiàn)代社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的時代背景下，各個行業(yè)的發(fā)展速度越來越快，尤其在機械制造及自動化行業(yè)的發(fā)展中優(yōu)勢較顯著。然而，隨著發(fā)展范圍漸漸擴大、發(fā)展速度漸漸變快，對于能源的消耗量也將會逐漸增加，這就會對發(fā)展產(chǎn)生一定的限制。對此，本文重點分析當前機械制及自動化發(fā)展過程中，節(jié)能設(shè)計理念的具體應用情況，以實現(xiàn)降低能源損耗，推動行業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計理念；機械制造；自動化；運用對策

現(xiàn)階段，盡管機械制造及自動化發(fā)展取得較大的成果，但在發(fā)展中還是會出現(xiàn)或多或少的問題，如有關(guān)技術(shù)尚不成熟，這就使所制造出的個別產(chǎn)品不達標，或是設(shè)計階段常造成能源、資源浪費，致使能源耗損的程度增大。因此，為進一步實現(xiàn)機械制造及自動化行業(yè)資源高效利用，此次研究把節(jié)能設(shè)計相應的理念融合在其中，以推進機械制造及自動化的優(yōu)化革新。

一、機械制造與自動化如何有效應用節(jié)能設(shè)計理念

（一）選用最佳節(jié)能設(shè)計流程

機械制造及自動化在整個設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計環(huán)節(jié)屬于核心部分，然而為了在整個設(shè)計完成后實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化，可在制作工藝過程中應用節(jié)能設(shè)計的相關(guān)理念，以便優(yōu)化、改進整個產(chǎn)品設(shè)計，最終有效降低整個產(chǎn)品生產(chǎn)、制造期間對于能源的損耗[ 1 ]。在產(chǎn)品制作工藝方面，設(shè)計人員不斷優(yōu)化設(shè)計方法，提升設(shè)計技術(shù)水平，這主要因各種加工工藝在應用過程中，在消耗能源的數(shù)量方面存在顯著差異，所以在后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)、加工等過程中，進一步優(yōu)化、改進工藝流程，使其處于最佳狀態(tài)，以便對整個工藝實行節(jié)能設(shè)計，從而縮減加工載荷，以使得各種機械設(shè)備一直保持在滿負荷運行的狀態(tài)之下，以不斷提升設(shè)備利用率，最終縮減對能源、資源的浪費。

因此，機械制造及自動化在整個設(shè)計階段，相關(guān)設(shè)計人員必須在確保生產(chǎn)質(zhì)量、效率提升的同時，還能降低整個制造期間對于能源的消耗。例如，機械制造及自動化工業(yè)在整個加工過程中，利用溫鍛可以大大縮減對能源的應用，但是以往所應用的冷鍛、熱鍛方法，在鍛造期間會浪費掉很多熱能，盡管在現(xiàn)代化技術(shù)應用的情況下，可回收小部分的熱能且再次利用，但和溫鍛方式比對，還是會浪費很多的熱能，而選用合適的冷卻工藝，盡量將熱能進行回收以便再次利用。此外，經(jīng)使用一些簡單的零件結(jié)構(gòu)、優(yōu)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或是體積縮小的零件等方式，均可實現(xiàn)在機械制造及自動化生產(chǎn)中，降低對能源、資源的損耗。

（二）改進優(yōu)化節(jié)能機械設(shè)計

機械制造及自動化運行過程中，應做好機械設(shè)計工作，例如選擇公害較低的發(fā)動機，對液壓系統(tǒng)做改良設(shè)計等。由于發(fā)動機屬于整個工程項目運行過程中必須要使用的部件之一，其質(zhì)量的好壞對于工程建設(shè)質(zhì)量會造成非常大的影響，應用節(jié)能環(huán)保型發(fā)動機，可大大減少對環(huán)境的影響，同時還能做好低耗減排，而且能夠大大提升提升機械運行動力的同時，還能進一步緩解機械對于周邊環(huán)境所造成的污染方面的壓

力[ 2 ]。然而，液壓系統(tǒng)對于機械運行會產(chǎn)生較大影響，確保液壓系統(tǒng)處于高效的運行狀態(tài)，可確保系統(tǒng)清潔。在設(shè)計這一過程時，應該仔細選擇油料，同時需設(shè)計人員在設(shè)計整個液壓系統(tǒng)的過程中，將油液內(nèi)的微塵、磨損物、垃圾雜質(zhì)等完全清除。而且，確保液壓系統(tǒng)清潔，能夠大大降低整個液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率，以延長機械設(shè)備使用期限，同時降低相關(guān)配件更新的速度。

例如，機械制造與自動化設(shè)計人員在對液壓系統(tǒng)進行滲漏防護處理時，因液壓系統(tǒng)比較穩(wěn)固，且運轉(zhuǎn)起來實用性非常高，所以設(shè)計人員應該多關(guān)注機械液壓系統(tǒng)的防護處理方面的問題，特別要做好防滲漏處理問題，以免液壓油由整個系統(tǒng)內(nèi)流失至外部，確保系統(tǒng)處于高效運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。而且，設(shè)計人員設(shè)計過程中融入節(jié)能設(shè)計理念，如以封閉型的設(shè)計方式，能夠避免灰塵直接進到液壓系統(tǒng)的內(nèi)部空間，這樣能緩解液壓系統(tǒng)內(nèi)不同組件間產(chǎn)生的沖擊力，以減輕轉(zhuǎn)運負載、負荷量，確保機械裝置一直處在優(yōu)良的工作狀態(tài)中。此外，以往手動直接注入潤滑脂的方法，也會污染環(huán)境，因此，設(shè)計人員可設(shè)計一個自動化的自動加脂裝置，以實現(xiàn)定時對設(shè)備加脂，這樣可確保機械油量充足的情況下，還能避免溢出大量油液導致浪費。

（三）優(yōu)化節(jié)能制作工藝

機械制造與自動化運行管理過程中，將節(jié)能設(shè)計理念應用到其中，應用進一步優(yōu)化制作工藝，具體表現(xiàn)在以下方面：

首先，相關(guān)人員需因地制宜，同時多結(jié)合外部的環(huán)境選擇相應的加工工藝，在加工單個零件時，應該選用合適的加工工藝且配合適宜的機械設(shè)備。例如，在加工某些零件時，需使用到鍛壓工藝，相關(guān)人員就可選擇冷鍛壓的方式或是溫鍛壓、熱鍛壓等方式，其中，利用熱鍛壓工藝時，能源的利用率往往低于冷鍛壓、溫鍛壓，而冷鍛壓的工藝對于周邊環(huán)境所造成的污染及危害性相對要大，因此，相關(guān)人員在選擇零件鍛壓工藝時，主要以溫鍛壓方法為首選，這樣能夠確保提升能源使用率的同時，還能將對環(huán)境污染降到最低[ 3 ]。

其次，相關(guān)人員應對當前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，這主要是因為機器結(jié)構(gòu)較簡便，其設(shè)計的零件也就越少，在整個制造、生產(chǎn)期間，對于各種能源的消耗也逐漸減低。而且，在設(shè)計機械的過程中，各種零件形狀對于能源損耗也會產(chǎn)生影響。因此，將節(jié)能設(shè)計理念融入整個設(shè)計階段時，需盡可能地確保所設(shè)計產(chǎn)品具備基本的性能，同時還要盡可能地簡化各個零件，以達到最優(yōu)設(shè)計效果。

最后，相關(guān)人員需嚴謹、合理地做好工藝工序的安排。由于有效調(diào)整、優(yōu)化加工工序，同時合理優(yōu)化加工工藝方法，均可在設(shè)計過程中實現(xiàn)節(jié)能減排。例如，在進行港口機械設(shè)備生產(chǎn)過程中，應用很多冷軋薄板，因在整個冷軋的過程當中，鋼板必須要承受超過七成的塑性變形方可完成。且鋼板結(jié)晶組織一直延伸到纖維狀，最終達到極致硬化的程度，所以需經(jīng)過退火的處理后，方可適用在一些復雜成形的加工中，而合理優(yōu)化、安排工序生產(chǎn)過程，不僅環(huán)保，還能進一步提升資源使用率。

（四）以節(jié)能型材料展開設(shè)計

在整個機械制造與自動化設(shè)計階段，比較核心的一個環(huán)節(jié)是材料的選用，在選擇材料時，需遵循“高效、環(huán)保、節(jié)能”原則，盡可能地選用一些回收率高，且可以再生的材料為主，盡量少選用重金屬、貴金屬、稀有材料等。

第一，在選擇機械設(shè)備部件的過程中，可選用環(huán)保型塑料質(zhì)地的材料或是沒有污染性質(zhì)的非金屬器件，且此種設(shè)備的配件需盡可能地滿足可循環(huán)、易更換等使用要求；

第二，設(shè)計機械制造及自動化時，應該綜合考慮相關(guān)材料、產(chǎn)品重量、使用期限、能源損耗等方面，比較理想的產(chǎn)品主要有：消耗低、重量輕且使用周期長[ 4 ]。這是由于若產(chǎn)品使用周期較長，則很多機械產(chǎn)品報廢幾率就會大大降低，這就使得在降低產(chǎn)品能源消耗的同時，還能提升環(huán)保效率，并且減輕整個產(chǎn)品重量的過程中，也可降低對能源的消耗；

第三，除了考慮上述兩個因素之外，還能綜合考慮機械產(chǎn)品的零件在報廢之后對于環(huán)境的污染程度，而在產(chǎn)品設(shè)計階段，零部件報廢后如何處理污染問題經(jīng)常會被忽略。因此，需以一些低負荷、環(huán)保效果好且成本較低的材料進行設(shè)計，盡可能地避免應用樹脂、含氯橡膠、石棉等材料。

（五）優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

機械制造與自動化運行過程中，由于機器結(jié)構(gòu)比較簡單，所設(shè)計的零件比較簡答，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以后，在整個制造過程中需要消耗的資源就會相對較少，而且，在機械設(shè)計的過程中，零件形狀針對整個制造中各種資源消耗等影響也非常顯著。因此，在整個設(shè)計期間，不僅要確保過所設(shè)計的產(chǎn)品性能達到標準要求，還能盡量將零部件簡化，不斷優(yōu)化產(chǎn)品各結(jié)構(gòu)，縮減機械提及以及縮減零件的數(shù)量等。

此外，將節(jié)能設(shè)計理論應用在設(shè)計中，需對加工工序做相應的調(diào)整，不斷優(yōu)化整個工藝選擇，從而實現(xiàn)節(jié)能。如：在生產(chǎn)冷軋薄板時，因冷軋中鋼板需承受嚴重的塑性變形，需經(jīng)退火處理之后方可將其應用到后續(xù)較復雜加工中，因此，優(yōu)化各個工序操作，能夠大大提升資源使用效率。

二、結(jié)語

綜上闡述，機械制造與自動化過程中，對于能源的損耗能在規(guī)劃設(shè)計、機械設(shè)備制造、后期處理等過程中，得到加好地控制。因此，要想實現(xiàn)整個過程節(jié)能降排，就需在機械設(shè)計環(huán)節(jié)融入節(jié)能設(shè)計理念，并遵循節(jié)能設(shè)計要求，針對系統(tǒng)運行中，合理調(diào)整并處理耗能量高的零部件，充分發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢，以提升制造工程對于能源的使用率，推動機械產(chǎn)業(yè)朝著節(jié)能化方向不斷發(fā)展。

參考文獻：

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[3] 王曉雷.淺談現(xiàn)代機械設(shè)計制造及自動化的設(shè)計理念[J].商品與質(zhì)量，2016，31（13）：62-63.

[4] 董清波，金志東，孫宇輝，等.基于工業(yè)生產(chǎn)理念的機械自動化技術(shù)應用與發(fā)展[J].中國機械，2014，21（16）：122.

作者簡介：

王世鵬（1993-），男，漢族，陜西寶雞人，本科，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。