機械制造與自動化設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計理念分析

馬明

摘 要：經(jīng)濟的發(fā)展給機械制造業(yè)提供了良好的發(fā)展機遇，隨著科技的發(fā)展，將自動化與機械制造相結(jié)合的技術(shù)也對工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了極大的推動作用，同時也使得能源消耗問題日益尖銳，因此將節(jié)能理念應(yīng)用于機械制造與自動化設(shè)計中是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是時代的要求。文章介紹了機械設(shè)計制造中節(jié)能設(shè)計的優(yōu)勢所在，并著重討論在機械制造與自動化設(shè)計中體現(xiàn)節(jié)能設(shè)計理念的具體策略。

關(guān)鍵詞：機械制造；自動化；設(shè)計；節(jié)能

前言

在我國工業(yè)現(xiàn)代化的進程當(dāng)中，機械制造業(yè)起到了不可忽視的重要作用，而隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)等不斷運用于機械制造設(shè)計中，使得機械制造與自動化實現(xiàn)了完美的結(jié)合，對提高機械工作效率、促進工業(yè)發(fā)展起到了積極作用。當(dāng)前，在我國機械制造與自動化還處于初級階段，一方面技術(shù)成熟度不夠，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量有待提高，另一方面機械設(shè)計制造過程中也會消耗大量的資源和能源，使得能源過度消耗的問題日益突出，同時也與科學(xué)發(fā)展觀的要求背道而馳，因此在機械制造與自動化設(shè)計中引入節(jié)能設(shè)計理念是時代發(fā)展的必然趨勢。

1 在機械制造與自動化中節(jié)能設(shè)計的優(yōu)勢分析

與傳統(tǒng)的機械與自動化設(shè)計制造理念相比，節(jié)能機械制造具有其先進性，主要體現(xiàn)在：節(jié)能機械設(shè)計理念主要包括自然環(huán)境設(shè)計、生態(tài)設(shè)計和環(huán)境意識設(shè)計等，換句話說，節(jié)能設(shè)計突出在制造過程中對于自然資源可以實現(xiàn)循環(huán)再利用、減少制造過程對環(huán)境的污染，以及機械在報廢后能夠做到重復(fù)利用等，可見，節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用使得國家和社會對機械制造與自動化設(shè)計隨著時間推移的總投資大大降低，并且有利于促進人類社會與自然環(huán)境之間協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展。

2 機械制造與自動化設(shè)計中節(jié)能設(shè)計理念的具體要求

2.1 設(shè)計中環(huán)保材料的使用

在機械制造與自動化的相關(guān)材料選擇過程中，為降低資源的消耗量，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇可再生、可回收、易于分解的材料，盡量不采用或少采用貴金屬、稀有非金屬等材料，尤其是對于機械中的一些易損零部件來說，可采用環(huán)保型工程塑料或其他非金屬材料，要求零部件易于更換，且更換下來的零部件可以做到回收利用，即將其二次加工后再次用作零部件或者用作其他場合，充分體現(xiàn)出“資源化”的特點，并且即使遺落在環(huán)境中也易于分解，不會對環(huán)境造成污染，體現(xiàn)出“無害化”特點，對于報廢的材料的處理應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)工藝簡單、費用低廉、對環(huán)境友好等特點。

2.2 設(shè)計過程中要體現(xiàn)出壽命長、質(zhì)量輕、通用性強的特點

在機械制造與自動化設(shè)計中要體現(xiàn)壽命長、質(zhì)量輕、通用性強的特點。第一，延長機械產(chǎn)品可以在很大程度上減少機械生產(chǎn)的產(chǎn)量和機械報廢量，因此就降低了生產(chǎn)的原材料、能源的耗用量，有利于產(chǎn)品節(jié)能。第二，輕質(zhì)高強是新的歷史時期對機械制造的要求，質(zhì)量越輕越有助于生產(chǎn)過程的進行，尤其是可降低大型機械制造過程中對材料、部件的轉(zhuǎn)運負荷，從而實現(xiàn)節(jié)能的要求。第三，設(shè)計方案應(yīng)當(dāng)符合現(xiàn)行的通用標準，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)機械的模塊化設(shè)計，提高部件、構(gòu)件的通用性，這樣就可以根據(jù)具體要實現(xiàn)的功能要求組裝模塊，提高工作效率，實現(xiàn)節(jié)能目標。

3 機械制造與自動化設(shè)計中節(jié)能設(shè)計策略

3.1 優(yōu)選節(jié)能型發(fā)動機

發(fā)動機是工程機械中能耗最大的部件之一，同時也是對外界環(huán)境產(chǎn)生影響最大的部件，為使工程機械整體最大限度地節(jié)約能源，就應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇低能耗、高效率、低排放的水冷增壓柴油發(fā)動機，對于不符合相關(guān)節(jié)能標準的發(fā)動機堅決不予采用。

3.2 液壓系統(tǒng)的防滲漏設(shè)計

液壓傳動系統(tǒng)的順暢運行有助于自動化的工程機械進行高效率的運轉(zhuǎn)，因此在機械制造與自動化設(shè)計過程中一定要考慮對液壓系統(tǒng)的防滲漏設(shè)計，使傳動系統(tǒng)內(nèi)的液壓油的量保持充足，并且封閉式的設(shè)計也使得外界環(huán)境中的灰塵不能進入到傳動系統(tǒng)內(nèi)部，因此可以有效減小傳動系統(tǒng)各元件之間的摩擦，降低運行負荷，使工程機械保持最佳的運行狀態(tài)，因此有助于系統(tǒng)節(jié)能；防滲漏的設(shè)計也使得液壓元件的使用壽命得以延長，降低液壓油的更換頻率，延長換油的間隔時間，降低運行成本。

3.3 在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化

總體上來講，工程機械的結(jié)構(gòu)越簡單、所需的零配件結(jié)構(gòu)越簡單、種類和數(shù)量越少，則越容易制造，即越有利于實現(xiàn)機械制造過程的節(jié)能降耗，因此應(yīng)當(dāng)做好零件的設(shè)計，在能夠?qū)崿F(xiàn)機械設(shè)備所要實現(xiàn)的功能的前提下，應(yīng)當(dāng)盡可能簡化結(jié)構(gòu)，減少零件的數(shù)量。

3.4 合理設(shè)計加工工藝

同一種零部件或產(chǎn)品，雖然可以采用不同的加工工藝來完成，但每種工藝所消耗的能源則有較大的差異，這就需要對加工工藝進行合理的設(shè)計，目的是使機械設(shè)備達到最佳的運行載荷，使其盡量在滿負荷的情況下運轉(zhuǎn)，減少不必要的運行和怠速的時間，從而減少能量的浪費。具體可體現(xiàn)在以下方面。

第一，選擇合理的加工方式。例如，同一種零件，可以采用冷鍛壓、熱鍛壓、溫鍛壓等多種加工方式來達到目的，但應(yīng)當(dāng)分析每種加工方式的能耗特點，具體來說，熱鍛壓的能量利用效率較低，因此實際工作中應(yīng)當(dāng)盡量避免，而冷鍛壓雖然能耗低，但易造成環(huán)境污染，因此優(yōu)選溫鍛壓的加工方式。

第二，選擇合理的工藝參數(shù)。工藝參數(shù)的選擇對加工過程的耗能有較大的影響，例如在加工階梯軸類零件時，可選擇的毛坯形狀和種類較多，實際工作中應(yīng)當(dāng)綜合考慮制備毛坯消耗的能量大小。再如，對于加工余量等參數(shù)的設(shè)置要科學(xué)合理，一般來說，減小加工余量對于節(jié)能節(jié)材有較大作用。

第三，選擇合理的冷卻工藝。在機械制造過程中對于冷卻液的使用較為常見，從節(jié)能的角度出發(fā)，應(yīng)當(dāng)在冷卻液的選擇時盡量不用或少用冷卻油，且應(yīng)當(dāng)不斷創(chuàng)新冷卻方式，力求在冷卻的同時對熱量進行綜合利用。

第四，合理安排工序。工序的安排是否合理直接影響加工的時間長短，這主要體現(xiàn)在工序之間的等待時間上，如果工序不合理就會導(dǎo)致等待時間的延長，造成能源浪費，因此實際工作中必須做好統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)設(shè)計工序。

4 結(jié)束語

綜上所述，機械制造與自動化是機械制造行業(yè)研究的熱點，將節(jié)能設(shè)計理念融入到機械制造與自動化設(shè)計中是機械制造業(yè)未來的發(fā)展方向，雖然當(dāng)前我國在這方面還與國外存在不小的差距，但相信隨著國家政策的傾斜，節(jié)能一定會成為機械制造與自動化設(shè)計的重點。

參考文獻

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