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機械制造與自動化節(jié)能設(shè)計理念分析:機械制造與自動化中的節(jié)能設(shè)計理念

摘要：機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。就如何發(fā)展機械自動化的優(yōu)勢進行了闡述，并通過機械制造與自動化設(shè)計的過程進一步加深對節(jié)能設(shè)計理念的理解。

關(guān)鍵詞：機械制造；自動化；節(jié)能設(shè)計

引言

各行的發(fā)展帶動了經(jīng)濟的發(fā)展，隨之而來的便是嚴(yán)重的能源浪費。在生產(chǎn)生活中，自動化和機械制造的結(jié)合，很好的推動了經(jīng)濟的發(fā)展。現(xiàn)在人們面臨的是能源減少問題非常明顯，然而對能源的需求卻不斷增加，在機械制造中加入相關(guān)的節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為了制造業(yè)發(fā)展的必要。所以在發(fā)展制造業(yè)的同時必須保護好環(huán)境合理的進行發(fā)展。

一、機械制造自動化的優(yōu)勢

1、生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量高

機械制造自動化大多采用高精度、高靈敏度的機械化設(shè)備，由自動化控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)過程的自動化控制，大大減少了因人為失誤帶來的產(chǎn)品質(zhì)量不合格現(xiàn)象。在機械制造生產(chǎn)中，由自動化控制人員啟動自動化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)就會嚴(yán)格按照事先設(shè)定的生產(chǎn)流程進行自動化操作，大大提高了生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，保證了最佳工作質(zhì)量。

2、安全可靠性高

不論是自動化控制系統(tǒng)還是自動化設(shè)備，一般都自帶事故報警、自動診斷處理等功能，當(dāng)生產(chǎn)過程中遇到事故時，就減免了人身傷害的發(fā)生，提高了生產(chǎn)過程的安全性。另外，自動化設(shè)備多采用電子元器件，電子元器件相比于傳統(tǒng)機械設(shè)備，它不存在機械磨損，使用壽命得到了大大提高，保證了自動化控制系統(tǒng)的可靠性。

3、改善行業(yè)的勞動形式

隨著機械制造自動化程度的不斷增加，人們逐漸從繁重的體力勞動轉(zhuǎn)化為高知識、高技術(shù)性的腦力勞動，機械制造的產(chǎn)品也愈趨向于技術(shù)密集型，在改變機械制造行業(yè)的勞動形式的同時，也大大促進工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。

4、節(jié)約能源消耗

節(jié)約能源是我國可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。機械制造自動化的應(yīng)用，在節(jié)約人力資源的同時，也大大提高了能源的利用率。

5、自動化技術(shù)應(yīng)用面廣

拋開機械制造自動化產(chǎn)品不談，針對產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用的自動化控制技術(shù)，包括自動校驗、自動保護、自動報警、自動處理等，不僅僅適用于機械制造業(yè)，同樣可以應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等領(lǐng)域，其優(yōu)勢也同樣顯著。

二、當(dāng)下機械制造及其自動化發(fā)展?fàn)顩r

機械制造在我國發(fā)展以來，以非常快的速度在不斷地發(fā)展。在我國的工業(yè)發(fā)展中起著越來越重要的作用。由于近年來隨著計算機行業(yè)的發(fā)展，更多的將計算機集成技術(shù)運用到了機械制造業(yè)中，使機械制造很好的與自動化相結(jié)合，機械制造業(yè)的自動化，使其更加快速"安全地完成作業(yè)，極大地推進了機械制造業(yè)的快速發(fā)展，效率高成為現(xiàn)在機械制造及其自動化的一個代名詞。機械制造及其自動化雖以極快的速度發(fā)展起來，并且起到了很好的帶動作用，但是應(yīng)當(dāng)注意到，我國的機械制造及其自動化仍然處于初級階段，需要從各方面去發(fā)展。另一方面，我國的機械制造與自動化起步比較晚，許多技術(shù)不是很成熟，與發(fā)達國家相比，存在很大的差距。需要在技術(shù)上去追趕，同樣由于技術(shù)上的落后，產(chǎn)品質(zhì)量往往不是很好，需要在產(chǎn)品質(zhì)量上進一步加強。這是我國現(xiàn)階段機械制造及其自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)該看到進步，但更重要的應(yīng)該是看到不足，進一步發(fā)展它的技術(shù)。

三、環(huán)保型材料的使用與節(jié)能

1、設(shè)計盡量采用可再生、可回收的材料和資源，降低資源消耗。在選取機械制造與自動化的相關(guān)材料時，應(yīng)遵循可再生、能回收、易分解的原則，且這些材料在加工時不會排出有害物，無法對環(huán)境造成污染。特別是一些結(jié)構(gòu)用零件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要滿足易裝配與易分解的原則，杜絕有毒材料的使用，提高材料的循環(huán)利用率。

2、在設(shè)計中盡量利用長壽命、低能耗、輕重量原則。一般情況下，產(chǎn)品的壽命得到延長就意味著機械生產(chǎn)產(chǎn)量的減少及其報廢速度的降低，對原材料的消耗也有所減少。與此同時，產(chǎn)品能耗的降低也從另一方面減少污染，保護了環(huán)境；輕重量更是有助于降低對材料的能耗。此外，還應(yīng)從減少對環(huán)境的負(fù)荷方面展開設(shè)計，讓設(shè)計符合通用標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)機械構(gòu)件的通用性，為此在設(shè)計中要從綜合性考慮設(shè)計對象的具體功能，將結(jié)構(gòu)強度、尺寸標(biāo)準(zhǔn)、材料選取綜合的權(quán)衡，從而實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

3、盡量考慮采用低環(huán)保負(fù)荷，并保證零件報廢后的處理污染最小，綜合成本最小化的材料機械制造與自動化設(shè)計中盡量不要使用氟利昂、含氯橡膠、樹脂和石棉等材料。如非主要部位的零件應(yīng)當(dāng)盡量采用工程塑料或非金屬材料，在設(shè)計中盡量開發(fā)和使用新型的環(huán)保材料，還要減少重金屬的使用。另外，在材料選取的時候也要考慮到零件報廢后的處理過程，做到處理簡單、費用低、污染小等環(huán)保要求。零件的肢解、破碎等簡單方便或者滿足焚燒或者回收。

四、機械制造中環(huán)保型材料的使用

1、選擇可回收、再生的資源或者材料，從而減少資源的浪費和消耗。在機械制造或者材料選取的時候，為了達到環(huán)保的目的，可以選擇那些能夠分解、再生、回收的材料，還應(yīng)該保證材料在加工的時候，不能夠產(chǎn)生大量的廢氣廢水廢渣。特別是在進行結(jié)構(gòu)用零件生產(chǎn)的時候，一定要選取那些分解和裝配都比較容易的材料，從而保證機械化過程中材料的可再生率。

2、在進行設(shè)計的時候應(yīng)該遵守重量輕、能耗低、壽命長的原則。對于機械生產(chǎn)而言，提高壽命能夠大大降低機械的報廢量和產(chǎn)量，減少了材料的消耗的同時也能夠減少其對環(huán)境的污染。此外在實際的時候，還必須考慮到怎樣更好的減少環(huán)境的負(fù)荷，實現(xiàn)機械以及其構(gòu)件的通用性，所以在設(shè)計的時候還必須考慮到綜合性的問題，做好各方面的權(quán)衡，達到節(jié)能的目的。在設(shè)計的時候，還應(yīng)該考慮到零件報廢后的處理問題，盡量將成本降到最低，在進行自動化設(shè)計和機械制造的時候，最好不選去那些含氯橡膠、氟利昂、石棉以及樹脂的材料。若是那些零件不是主要部位的，則應(yīng)該盡量采取非金屬的材料或者工程塑料，并且設(shè)計的時候，盡量使用那些環(huán)保效果比較好的新型材料，盡量減少使用重金屬。此外，在選取材料的時候應(yīng)該充分考慮到零件報廢之后怎樣進行處理，盡量保證處理的能夠比較簡單、使用的處理費用比較少、給環(huán)境造成的污染也比較少。

五、合理的設(shè)計制作工藝保證節(jié)能

1優(yōu)化或改進產(chǎn)品設(shè)計

（1）前面已經(jīng)提到了設(shè)計的優(yōu)化，可見一般情況下，機構(gòu)越簡單，涉及的產(chǎn)品零件越少就可以在制造過程中減低能耗。另外，零件本身的形狀對于制造過程中的能耗也有影響。所以應(yīng)當(dāng)發(fā)揮零件設(shè)計的優(yōu)化的作用，即保證產(chǎn)品的基本性能的情況下，盡可能的簡化零件、減小體積、優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)減少零件數(shù)量。

（2）根據(jù)生產(chǎn)的條件選用合理的材料，在前面已經(jīng)詳細(xì)的表述了材料選取的原則和實現(xiàn)的目的，在這里再次強調(diào)材料的適應(yīng)性，即考慮實際生產(chǎn)過程不同材料對能源消耗的差異來選擇低能耗的材料。

2、設(shè)計低能耗的工藝流程

對于同一種零件或者產(chǎn)品，在實際的生產(chǎn)過程中可以采用不同的工藝進行加工，但是不同的加工工藝消耗的能源是不同的，合理的設(shè)計加工工藝可以減少加工載荷的波動，即利用合理的工藝設(shè)計讓設(shè)備達到最佳的運行載荷，盡量的讓設(shè)備處在滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)能量的浪費。因此在保證生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量和經(jīng)濟性等前提下，降低制造工藝能耗。

（1）選擇正確的加工方式

在一個零件的多種加工方式中，應(yīng)當(dāng)選擇適合現(xiàn)場設(shè)備的最佳加工方式。例如：鍛壓，可以是冷鍛壓、溫鍛壓、熱鍛壓。其中冷鍛和溫鍛的能量利用效率高于熱鍛壓，但是冷鍛壓的工藝要求往往會造成環(huán)境的危害，所以采用溫鍛壓將優(yōu)于冷鍛和熱鍛。

（2）選擇合理的工藝參數(shù)

在確定加工方式后，恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)就是節(jié)能的另一個重要因素，如毛坯形狀和加工余量等。比如對于直徑相差較大的階梯軸類零件,可以采用直徑棒料作毛坯,也可以采用精鍛毛坯,但在毛坯制備方面所消耗的能量卻相差很大,因此應(yīng)綜合考慮,優(yōu)化選擇。

（3）選用可以節(jié)能的冷卻工藝

在機械制造與自動化的過程中一般都需要使用到冷卻液，因此在加工中冷卻液的選擇也是工藝性節(jié)能的重點考慮層面。在原則上應(yīng)盡量少用或者不用油冷卻。

（4）進行合理工序改進和設(shè)計

在節(jié)能設(shè)計時,不僅要正確選用合理的節(jié)能工藝,還應(yīng)合理地安排加工工序。

結(jié)束語

在經(jīng)濟發(fā)展的過程中，機械制造和自動化發(fā)展的速度都很快，但是在經(jīng)濟發(fā)展的同時，還必須考慮到能源的節(jié)約和環(huán)境保護的問題。能源危機已經(jīng)出現(xiàn)了一段時間，并且解決起來也比較困難，所以在機械制造的過程中必須注意節(jié)能，在經(jīng)濟發(fā)展的同時，保護好能源和環(huán)境。

機械制造與自動化節(jié)能設(shè)計理念分析:淺議節(jié)能設(shè)計理念在機械制造與自動化中的應(yīng)用

摘 要 在目前的制造業(yè)中，能耗較高的產(chǎn)業(yè)是機械制造和其自動化，在機械制造過程中引入相關(guān)節(jié)能設(shè)計的理念具有較大的意義。在機械制造和自動化過程中引入相關(guān)節(jié)能設(shè)計的理念可以從以下這幾方面入手：對其材料進行合理的選擇、對設(shè)計進行優(yōu)化并對其工業(yè)進行有效的改進。只有在這幾個環(huán)節(jié)中融入節(jié)能設(shè)計的理念，才能達到節(jié)能的目的。本文對節(jié)能設(shè)計理念在機械制造與自動化中的應(yīng)用進行了分析，為制造業(yè)中的節(jié)能減排提供有利的條件。

關(guān)鍵詞 節(jié)能設(shè)計理念 機械制造 自動化

機械制造和其自動化的有效結(jié)合雖然使各行各業(yè)得到了迅速的發(fā)展，但也造成了許多資源的浪費。隨著相關(guān)資源、能源不斷的衰竭，對機械制造及其自動化的發(fā)展造成了一定的限制。因此，制造企業(yè)應(yīng)該進行節(jié)能設(shè)計，將綠色的節(jié)能技術(shù)用于機械制造和自動化中，這樣可以讓企業(yè)的資源、能源得到最大限度的節(jié)約，從而使其生產(chǎn)成本得到減小，促進其經(jīng)濟效益和社會效益的提升。

1目前機械制造和自動化的發(fā)展?fàn)顩r

國內(nèi)自發(fā)展機械制造業(yè)以來，其發(fā)展的速度是十分迅速的，這促進了國內(nèi)工業(yè)的不斷發(fā)展。因為近些年計算機技術(shù)的發(fā)展，促使機械的制造和自動化有機的結(jié)合，使制造業(yè)更加安全、快速地進行作業(yè)，讓高率高成為了機械制造和自動化中的代名詞。自從機械制造和自動化發(fā)展以來，其在各行各業(yè)中起到了帶動的作用，但國內(nèi)機械制造和自動化的起步相對較晚，很多的技術(shù)還不夠成熟、完善，和發(fā)達國家比較還有很大的差距存在。需在其技術(shù)方面去追趕，但同樣因技術(shù)落后使產(chǎn)品的質(zhì)量比較差，產(chǎn)品的質(zhì)量也需要進一步的改進。這是國內(nèi)目前機械制造和自動化的發(fā)展?fàn)顩r，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該對其進行有效的改進，這樣才能使機械制造和自動化發(fā)展的前景更加廣闊。

2機械制造和自動化中節(jié)能設(shè)計優(yōu)勢

在機械制造業(yè)中進行節(jié)能設(shè)計可以使其資源得到節(jié)約，節(jié)能設(shè)計可以理解為環(huán)境意識的設(shè)計、生態(tài)設(shè)計、自然環(huán)境的設(shè)計等。內(nèi)涵主要在于對機械產(chǎn)品進行制造時所需的各種資源循環(huán)的利用，使其對環(huán)境造成的影響可以得到減少。對機械產(chǎn)品進行設(shè)計的時候應(yīng)該滿足可拆裝、可回收的相關(guān)要求，這是進行節(jié)能設(shè)計的新條件。傳統(tǒng)的產(chǎn)品是從其功能、壽命等基本的屬性來進行考慮，在對產(chǎn)品進行設(shè)計、開發(fā)時，先對市場情況進行分析，再進行圖紙設(shè)計和制定方案，除此之外還應(yīng)該對其設(shè)計理念及方案進行不斷的修改、審定，之后才可以真正進行生產(chǎn)。傳統(tǒng)的機械制造設(shè)計理念使其設(shè)計、制造的周期都顯得較長，產(chǎn)品生產(chǎn)之后的拆卸工作比較困難，且回收難度也十分大，有的產(chǎn)品報廢后無法進行回收利用，這就對能源、資源造成了較大的浪費，更有甚者還會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該不斷推廣節(jié)能減排的設(shè)計理念，節(jié)能設(shè)計可以根據(jù)對原料、自然環(huán)境等進行合理的選擇來進行，這不但可以讓傳統(tǒng)設(shè)計優(yōu)勢得到較好的發(fā)揮，還能達到節(jié)能降耗的目的，使資源得以有效、合理、科學(xué)的利用，還有利于對廢棄物進行回收利用，從而達到持續(xù)發(fā)展要求。

3機械設(shè)計中節(jié)能理念的應(yīng)用

機械設(shè)計最關(guān)鍵的是前期設(shè)計方案的制定，節(jié)能機械的設(shè)計內(nèi)容包含其產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)理念，應(yīng)以先進的理念、技術(shù)作為主要的依托，且需與自然環(huán)境相適應(yīng)，做到節(jié)約資源及可持續(xù)的發(fā)展。目的是從綜合角度對其經(jīng)濟性、實用性、環(huán)境性等進行考慮。要想讓以上的節(jié)能設(shè)計要求得到滿足，節(jié)能機械設(shè)計應(yīng)從下面幾方面來進行。

3.1對節(jié)能機械的產(chǎn)品成本的需求進行分析

對機械產(chǎn)品進行制造的時候，必須做好前期科學(xué)、合理的設(shè)計工作，特別是在產(chǎn)品初期，必須將其回收再利用考慮到設(shè)計中，這樣才可能達到節(jié)約資源的目的。因此，對節(jié)能設(shè)計理念下機械產(chǎn)品的成本進行分析時，必須將污染處理、產(chǎn)品回收再利用、代替等因素全部考慮到設(shè)計中，才能設(shè)計出節(jié)能的機械產(chǎn)品。

3.2對機械產(chǎn)品可拆裝及再利用的設(shè)計進行分析

要設(shè)計出比較節(jié)能的機械就必須對其可拆裝性進行改善，要想節(jié)約成本和降低對資源的浪費，應(yīng)該將其可拆裝性、可回收性充分考慮到設(shè)計中，在進行設(shè)計時將這兩個特點也設(shè)計進去，從而讓機械制造實現(xiàn)對資源進行充分利用及實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計。

3.3對節(jié)能機械的設(shè)計數(shù)據(jù)庫進行完善

數(shù)據(jù)庫是對設(shè)計數(shù)據(jù)進行充分掌握的一種有效方式，設(shè)計人員可以在數(shù)據(jù)庫里將其制造時所需的全部數(shù)據(jù)做好相應(yīng)的備份，對設(shè)計數(shù)據(jù)進行分析和存儲，這樣就可以把機械設(shè)計的開支、資源選用等以數(shù)據(jù)化的方式呈現(xiàn)出來，并將此當(dāng)作節(jié)能設(shè)計的基礎(chǔ)。

4對節(jié)能加工的工藝進行優(yōu)化

4.1優(yōu)化現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

機器的結(jié)構(gòu)簡單，所需的設(shè)計零件也就會越少，其制造的過程中耗能也就會越少。機械設(shè)計過程中的零件形狀對其制造過程中的耗能也有重要的影響，因此，在進行設(shè)計的時候不僅要讓產(chǎn)品的基本性能得到保證，而且還要對其零件盡可能地進行簡化，對其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，減少零件的數(shù)量。

4.2因地制宜并根據(jù)外部環(huán)境對加工工藝進行選擇

對單個零件進行加工的時候，應(yīng)該充分考慮其現(xiàn)場設(shè)施的匹配，如零件鍛壓工藝的鍛壓方式有熱鍛壓、溫鍛壓、冷鍛壓。其中，熱鍛壓的能源利用的效率比溫鍛壓、冷鍛壓的都要低，但采用冷鍛壓對環(huán)境帶來的危害卻比溫鍛壓、熱鍛壓的危害高出許多，因此應(yīng)該多使用溫鍛壓工藝。

4.3合理安排工藝工序

在進行節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)該合理的調(diào)整其加工工序，對其工藝方法進行有效的優(yōu)化，才能讓節(jié)能設(shè)計目標(biāo)得以實現(xiàn)。如對冷軋薄板進行生產(chǎn)時，因為冷軋時鋼板需經(jīng)受塑性的變形，所以必須要通過退火處理之后才可以進行繁雜成行的加工。在加工的環(huán)節(jié)中必須對所有工序的環(huán)保功能進行優(yōu)化，讓能源的利用率盡可能增強。

5選用環(huán)保的材料來達到節(jié)能

5.1選用可回收和可再生的資源

在對機械制造和自動化材料進行選擇時應(yīng)該遵循可回收、可再生、易分解的原則，這類材料、資源的使用可以讓其所排放出的有害物質(zhì)大大的減少，且對環(huán)境造成的危害較小。此外，還必須杜絕使用一些有毒的材料，應(yīng)該努力讓環(huán)保材料、資源的循環(huán)利用效率得以增強。

5.2對零件報廢后污染處理的成本進行考慮

在對機械制造和自動化進行設(shè)計時還要對其零件報廢后污染處理的成本進行考慮，可以采用綜合成本較小、環(huán)保的材料，應(yīng)盡量避免對含有石棉、氟利昂、樹脂、氯橡膠等的材料。

6機械制造和自動化未來的發(fā)展趨勢

機械制造和自動化的技術(shù)發(fā)展主要受到計算機技術(shù)水平發(fā)展的限制，現(xiàn)在，機械制造和自動化技術(shù)的應(yīng)用在不斷的大規(guī)模化、國際化，這要求和自動化相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機集成技術(shù)必須全面的發(fā)展，必須跟上世界的步伐及和國際接軌。必須將節(jié)能環(huán)保的設(shè)計理念引入到機械制造和自動化中，這樣機械制造和自動化相關(guān)技術(shù)的運用才會更加的全面，產(chǎn)品的質(zhì)量才會得到不斷的增強，進而做到節(jié)能減排及促進其經(jīng)濟效益的提升。

綜上所述，當(dāng)前國內(nèi)機械制造中的能源浪費情況較為嚴(yán)重，只有將節(jié)能設(shè)計的理念運用到機械制造的設(shè)計中，使用環(huán)保型、節(jié)能型的材料對其工藝進行科學(xué)合理的制造。這樣才能讓機械制造的高效性、穩(wěn)定性得到提高，從而提高材料的環(huán)保性能及降低設(shè)備的耗能，使機械制造和自動化的整個過程更加節(jié)能。

機械制造與自動化節(jié)能設(shè)計理念分析:機械制造與自動化中的環(huán)保節(jié)能設(shè)計理念

摘要：工業(yè)文明的進步帶動了經(jīng)濟的快速發(fā)展，然而隨之而來的便是嚴(yán)重的能源浪費。在生產(chǎn)生活中，自動化和機械制造的結(jié)合，很好的推動了經(jīng)濟的發(fā)展。現(xiàn)在能源減少問題已經(jīng)非常明顯，然而人們對能源的需求卻還在不斷增加，在機械制造中加入相關(guān)的節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為了制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。機械制造業(yè)對世界各國的工業(yè)生產(chǎn)都有著非常重要的作用,本文從機械的優(yōu)化設(shè)計與節(jié)能、機械材料使用與節(jié)能、設(shè)計制作的工藝與節(jié)能等方面進行分析研究，并對節(jié)能設(shè)計的理念內(nèi)容進行闡述，把節(jié)能設(shè)計的理念融入進機械制造與自動化的設(shè)計及生產(chǎn)作業(yè)過程中，使系統(tǒng)的設(shè)計具有高效性，節(jié)能性，并使材料更加環(huán)保，設(shè)備的能耗更低，讓整個機械制造與自動化的過程更加合理。

關(guān)鍵詞：機械制造 自動化 節(jié)能設(shè)計

機械制造與自動化是高能耗的一個產(chǎn)業(yè)，也是使用計算機和計算機的外圍設(shè)備，協(xié)助工程人員優(yōu)化完成產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造的一項新技術(shù)。在機械制造與自動化中加入節(jié)能設(shè)計理念，主要是加入機械優(yōu)化設(shè)計、機械材料使用、設(shè)計制作的工藝三者在節(jié)能方面的優(yōu)化和改善，這樣不僅能減少廢氣及廢物對環(huán)境的污染，也能節(jié)約能原材料，還能增加機械的使用年限。

一、機械的環(huán)保節(jié)能與優(yōu)化設(shè)計

（1）低公害發(fā)動機的選用

發(fā)動機作為工程機械系統(tǒng)中的最大部件，對環(huán)境有著很大的影響。因此，采用噪聲低、排放量低、油耗低的環(huán)保型發(fā)動機有助于緩解環(huán)境的壓力，提高機械的加工效率。

（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計

液壓系統(tǒng)一定要保持清潔，這樣才能有助于液壓的有效傳動，這就要求設(shè)計師們對液壓系統(tǒng)進行精心設(shè)計，將油液中的磨損物以及微塵垃圾雜質(zhì)進行徹底清除，使故障發(fā)生的幾率減小，從而延長其使用壽命，減少配件的更換次數(shù)，增加換油的時間間隔，嚴(yán)格控制污染。滲漏是港口機械液壓系統(tǒng)在運行過程中常見的現(xiàn)象，會對周圍的環(huán)境造成極大的污染，因此，液壓管的設(shè)計常使用密封優(yōu)良、防老化能力突出、耐腐蝕性強的優(yōu)質(zhì)管路。此外，為了有效降低軟管的損壞與廢棄量，還應(yīng)在設(shè)計過程中盡可能以硬管代替，減少由于管道破裂而造成不必要的環(huán)境污染。

（3）環(huán)保安全關(guān)懷型駕駛室的設(shè)計

如采用防紫外線輻射玻璃的全密封整體式、經(jīng)減震降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，室內(nèi)配置無氟環(huán)保型冷暖空調(diào)，并設(shè)計FOPS及POPS駕駛室以確保駕駛員的安全；充分運用人機工程學(xué)設(shè)計原理，如司機座椅可全方位調(diào)節(jié)、功能集成的單操縱手柄、可調(diào)式轉(zhuǎn)向驅(qū)動器、全自動換擋裝置、電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)，再輔以合理美觀的顏色搭配，可大大改善司機的工作環(huán)境，緩解疲勞，提高作業(yè)效率。

（4）配備自動加脂裝置

通常情況下，以傳統(tǒng)手動方式來進行潤滑脂的加注工作往往既耗時又費力，同時，溢出的油液還會對周邊的環(huán)境造成污染。因此，應(yīng)給機械系統(tǒng)配備自動加脂系統(tǒng)，實現(xiàn)對各個設(shè)備的定時加脂，比如集中潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對各鉸銷定時加注黃油，其油量已于事前計算并設(shè)定好，在保證銷軸充足油量的同時還不會造成油液溢出浪費，方便又環(huán)保。此外，小型機械出于對設(shè)計成本的控制，可使用新型軸套材料與密封性的銷軸，或者安裝二級防塵裝置，有效防止內(nèi)部油脂排出以及外部異物進入，使?jié)櫥图幼⒌臅r間間隔得以延長，從而降低環(huán)境污染。

（5）系統(tǒng)可靠性設(shè)計

盡量運用高可靠性的成熟技術(shù)和借用經(jīng)市場考驗后的成熟系列零部件可延長各關(guān)鍵系統(tǒng)或零件的使用壽命，減少更換次數(shù)。例如降低制動元件的更換頻率就相當(dāng)于減輕了對周圍環(huán)境的破壞與污染。盡可能使用硬管，以免軟管發(fā)生破裂而造成油液的流出，進而對環(huán)境造成污染。

二、機械制造中環(huán)保節(jié)能型材料的使用

1、選擇可回收、再生的資源或者材料，從而減少資源的浪費和消耗

在機械制造或者材料選取的時候，為了達到環(huán)保的目的，應(yīng)該選擇那些能夠分解、再生、回收的材料，還應(yīng)該保證材料在加工的時候，不能夠產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、廢渣。特別是在進行結(jié)構(gòu)用零件生產(chǎn)的時候，一定要選取那些分解和裝配都比較容易的材料，從而保證機械化過程中材料的可再生利用率。

2、在進行設(shè)計的時候應(yīng)該遵守重量輕、能耗低、壽命長的原則

對于機械生產(chǎn)而言，提高壽命能夠大大降低機械的報廢量和產(chǎn)量，減少了材料的消耗的同時也能夠減少其對環(huán)境的污染。此外在實際的時候，還必須考慮到怎樣更好的減少環(huán)境的負(fù)荷，實現(xiàn)機械以及其構(gòu)件的通用性，所以在設(shè)計的時候還必須考慮到綜合性的問題，做好各方面的權(quán)衡，達到節(jié)能的目的。在設(shè)計的時候，還應(yīng)該考慮到零件報廢后的處理問題，盡量將成本降到最低，在進行自動化設(shè)計和機械制造的時候，最好不選去那些含氯橡膠、氟利昂、石棉以及樹脂的材料。若是那些零件不是主要部位的，則應(yīng)該盡量采取非金屬的材料或者工程塑料，并且設(shè)計的時候，盡量使用那些環(huán)保效果比較好的新型材料，盡量減少使用重金屬。此外，在選取材料的時候應(yīng)該充分考慮到零件報廢之后怎樣進行處理，盡量保證處理的能夠比較簡單、使用的處理費用比較少、給環(huán)境造成的污染也比較少。

三、合理的設(shè)計制作工藝保證節(jié)能

1、優(yōu)化或改進產(chǎn)品設(shè)計

（1） 前面已經(jīng)提到了設(shè)計的優(yōu)化，可見一般情況下，機構(gòu)越簡單，涉及的產(chǎn)品零件越少就可以越多的在制造過程中減低能耗。另外，零構(gòu)件本身的結(jié)構(gòu)形狀對于制造過程中的能耗也有影響。所以應(yīng)當(dāng)發(fā)揮零構(gòu)件設(shè)計的優(yōu)化的作用，即保證產(chǎn)品的基本性能的情況下，盡可能的簡化零構(gòu)件、減小體積、優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)減少零件數(shù)量。

（2） 根據(jù)生產(chǎn)的條件選用合理的材料，在前面已經(jīng)詳細(xì)的表述了材料選取的原則和實現(xiàn)的目的，在這里再次強調(diào)材料的適應(yīng)性，即考慮實際生產(chǎn)過程不同材料對能源消耗的差異來選擇低能耗的材料。

2、設(shè)計低能耗的工藝流程

對于同一種零件或者產(chǎn)品，在實際的生產(chǎn)過程中可以采用不同的工藝進行加工，但是不同的加工工藝消耗的能源是不同的，合理的設(shè)計加工工藝可以減少加工載荷的波動，即利用合理的工藝設(shè)計讓設(shè)備達到最佳的運行載荷，盡量的讓設(shè)備處在滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)能量的浪費。因此在保證生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量和經(jīng)濟性等前提下，降低制造工藝能耗。

（1） 選擇正確的加工方式

在一個零件的多種加工方式中，應(yīng)當(dāng)選擇適合現(xiàn)場設(shè)備的最佳加工方式。例如：鍛壓，可以是冷鍛壓、溫鍛壓、熱鍛壓。其中冷鍛和溫鍛的能量利用效率高于熱鍛壓，但是冷鍛壓的工藝要求往往會造成環(huán)境的危害，所以采用溫鍛壓將優(yōu)于冷鍛和熱鍛。

（2） 選擇合理的工藝參數(shù)

在確定加工方式后，恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)就是節(jié)能的另一個重要因素，如毛坯形狀和加工余量等。比如對于直徑相差較大的階梯軸類零件,可以采用直徑棒料作毛坯,也可以采用精鍛毛坯,但在毛坯制備方面所消耗的能量卻相差很大,因此應(yīng)綜合考慮,優(yōu)化選擇。

（3） 選用可以節(jié)能的冷卻工藝

在機械制造與自動化的過程中一般都需要使用到冷卻液，因此在加工中冷卻液的選擇也是工藝性節(jié)能的重點考慮層面。在原則上應(yīng)盡量少用或者不用油冷卻。

（4） 進行合理工序改進和設(shè)計

在環(huán)保節(jié)能設(shè)計時,不僅要正確選用合理的節(jié)能工藝,還應(yīng)合理地安排加工工序。

四、結(jié)束語

機械制造自動化作為先進技術(shù)的重要組成部分，既是機械制造業(yè)的重點應(yīng)用技術(shù)，又是機械制造技術(shù)的發(fā)展方向。近年來，我國機械制造自動化技術(shù)得到了快速發(fā)展，機械制造的總規(guī)模和產(chǎn)品的總產(chǎn)量不斷增加，中國已成為世界前三的機械制造強國。

機械制造與自動化節(jié)能設(shè)計理念分析:基于機械制造與自動化中節(jié)能設(shè)計理念的研究

摘要：本文從機械的優(yōu)化設(shè)計與節(jié)能、機械材料使用與節(jié)能、設(shè)計制作的工藝與節(jié)能等方面進行分析研究，并對節(jié)能設(shè)計的理念內(nèi)容進行闡述，把節(jié)能設(shè)計的理念融入進機械制造與自動化的作業(yè)過程中，使系統(tǒng)的設(shè)計具有高效性，節(jié)能性，并使材料更加環(huán)保，設(shè)備的能耗更低，讓整個機械制造與自動化的過程更加合理。

關(guān)鍵詞：機械制造 自動化 節(jié)能設(shè)計理念

1、前言

機械的制造與自動化是高能耗的一個產(chǎn)業(yè)，也是使用計算機和計算機的外圍設(shè)備，協(xié)助工程人員優(yōu)化完成產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造的一項新技術(shù)。在機械制造與自動化中加入節(jié)能設(shè)計理念，主要是加入機械優(yōu)化設(shè)計、機械材料使用、設(shè)計制作的工藝三者在節(jié)能方面的優(yōu)化和改善，這樣不僅能減少廢氣及廢物對環(huán)境的污染，也能節(jié)約能原材料，還能增加機械的使用年限。

2、機械制造與自動化中的節(jié)能設(shè)計理念

機械制造與自動化屬于高能耗類型的產(chǎn)業(yè)，在其產(chǎn)業(yè)中增添節(jié)能設(shè)計的理念，具有重要的現(xiàn)實意義。在機械制造與自動化的環(huán)節(jié)中增添節(jié)能理念需要從三個方面進行，也就是優(yōu)化設(shè)計，合理選材和改進工藝，只有把節(jié)能設(shè)計理念融進這三個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)中，才可以實現(xiàn)節(jié)能，達到節(jié)能和減排目的。

2.1機械的優(yōu)化設(shè)計與節(jié)能

2.1.1設(shè)計環(huán)保安全性高的駕駛室

安全環(huán)保型的駕駛室的設(shè)計，應(yīng)滿足以下條件：防紫外線輻射性質(zhì)的玻璃，全密封的整體樣式和經(jīng)過減震降噪的處理；在室內(nèi)配置一個無氟環(huán)保類型的冷暖空調(diào)；設(shè)計FOPS和POPS的駕駛室，為了保證駕駛員安全；采用人機工程學(xué)的設(shè)計原理對其進行設(shè)計，如可全方位地調(diào)節(jié)司機的座椅、功能集成性的單操縱的手柄、驅(qū)動器具有可調(diào)動轉(zhuǎn)向的功能、全自動的換擋裝置、電子監(jiān)控和故障自動診斷的系統(tǒng)，再加上美觀性的顏色搭配。這種環(huán)保安全的關(guān)懷駕駛室的設(shè)計，大大改善了司機工作的環(huán)境，并能緩解司機的疲勞，從而提高其作業(yè)的效率[1]。

2.1.2選用低公害的發(fā)動機

發(fā)動機是工程的機械系統(tǒng)中最大的部件，它產(chǎn)生的噪音等環(huán)境污染影響很大。因此，在選擇發(fā)動機的時候，需要采用噪聲較低、排放量較小、耗油量少、效率高的環(huán)保類型的水冷增壓型柴油機，這樣能緩解環(huán)境污染的壓力，并能提高機械加工的效率。

2.1.3設(shè)計高效節(jié)能的液壓系統(tǒng)

保持傳動的液壓油等的清潔，對工程機械液壓的傳動起到非常大的幫助，因此設(shè)計師們精心地設(shè)計機械的液壓系統(tǒng)就顯得很有必要，清除油液中的微塵垃圾和機械的磨損物等垃圾雜質(zhì)，能大大減少機械中液壓元件的故障和磨損，從而延長機械中常用的液壓元件使用壽命，降低了液壓油更換的頻率，并延長了換油的間隔時間，減少工作時對周邊的環(huán)境的污染，同時也能節(jié)省人力、物力和財力。液壓系統(tǒng)發(fā)生滲漏將對周圍的環(huán)境造成污染，這已經(jīng)是港口的機械在運行中經(jīng)常存在的情況，液壓管路需要使用耐腐蝕強、防老化比較突出、具備優(yōu)良的密封性能等優(yōu)點的進口優(yōu)質(zhì)的膠管；并且為了有效地減少軟管損害度和廢棄量，設(shè)計時，應(yīng)盡可能地用硬管取代軟管，避免出現(xiàn)采用容易破裂的軟管時，油液流出對環(huán)境造成巨大的污染。

2.1.4配備能自動加脂的系統(tǒng)裝置

一般情況，以傳統(tǒng)的手動方式實行潤滑脂加注工作，具有耗時又費力的缺陷，

而且溢出來的油液會造成周邊環(huán)境污染。如果給機械配備能自動加脂的系統(tǒng)，并實現(xiàn)其對相應(yīng)設(shè)備進行定時加脂的效果，如集中潤滑的系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以對各鉸銷進行定時地加注黃油，而且家住的優(yōu)良油量事前已經(jīng)計算出來，并設(shè)定完好，不僅能保證銷軸的充足油量，也能保證油液不溢出來，造成資源的浪費，這樣很方便、環(huán)保。另外，出于對小型機械設(shè)計的成本控制，可應(yīng)用新型的軸套材料和密封的銷軸（或者安裝一套二級的防塵裝置），能有效地防止內(nèi)部的油脂排出，也能杜絕外部的異物進入，使?jié)櫥驮诩幼r間的間隔上得以延長，達到減少環(huán)境污染的目的。

2.1.5設(shè)計可靠性高的系統(tǒng)

在設(shè)計系統(tǒng)的時候，盡量使用可靠性較高、較成熟的技術(shù)，并使用在市場中經(jīng)受過考驗的成熟零部件，可延長各處關(guān)鍵系統(tǒng)（或零件）使用的壽命，從而減少更換的次數(shù)。如降低制動的元件更換頻率，間接地減輕其對周圍環(huán)境造成的破壞和污染。

2.2選擇機械的材料與節(jié)能

選擇的材料盡量是環(huán)保類型的，以減少對環(huán)境的污染，同時延長材料的使用壽命。

2.2.1采用環(huán)保負(fù)荷低、成本少、污染小的材料

機械制造與自動化的設(shè)計中不要采用原料是氟利昂、樹脂、石棉以及含氯的橡膠等的材料。除主要部位外的零件盡量用工程塑料（或非金屬材料），設(shè)計時盡量開發(fā)并使用環(huán)保型材料，并減少使用重金屬的數(shù)量。此外，材料選取時，也需考慮零件報廢之后的處理細(xì)節(jié)問題，對材料的處理做到簡單化、低費用、少污染等的環(huán)保要求。

2.2.2采用可再生和回收的材料與資源

選取和機械制造與自動化相關(guān)的材料，必須采用可再生和回收，而且易分解的材料，而且需保證選取的材料，加工前后都不會排出某些有害的物質(zhì)或氣體，對環(huán)境不會造成污染。尤其是某些結(jié)構(gòu)的零件，其設(shè)計應(yīng)滿足容易裝配、容易分解的條件，防止使用有毒的材料，從而提高材料循環(huán)使用的效率。

2.2.3選材需遵循長壽命、輕重量、低能耗的原則

延長產(chǎn)品壽命，就表示機械生產(chǎn)的產(chǎn)量得到減少，機械報廢的速度也會降低，原材料消耗也會相應(yīng)地減少。同時降低了產(chǎn)品的能耗量也就意味著環(huán)境污染也得到減少，間接地對環(huán)境起到保護作用；輕重量就會降低運輸成本，也會減少運輸?shù)拇螖?shù)，從而減少運輸車排放的廢氣；從減少環(huán)境負(fù)荷方面進行設(shè)計，符合通用的標(biāo)準(zhǔn)，并讓機械的構(gòu)件符合通用性，就能降低能耗量，設(shè)計時也需綜合性思考設(shè)計對象所具有的功能。將結(jié)構(gòu)材料的強度、尺寸的標(biāo)準(zhǔn)、材料的選取等都考慮周到和全面，才能選到優(yōu)質(zhì)、耐用、少污染的好材料[2]。

2.3設(shè)計制作的工藝與節(jié)能

2.3.1設(shè)計優(yōu)化的產(chǎn)品

優(yōu)化（或改進）產(chǎn)品的設(shè)計，可從以下幾點入手：（1）發(fā)揮產(chǎn)品零件設(shè)計中的優(yōu)化作用，就是在保證產(chǎn)品基本的性能后，再簡化零件、減小零件體積、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，減少零件的數(shù)量；（2）根據(jù)生產(chǎn)條件，選用比較合理的產(chǎn)品材料，并由于實際生產(chǎn)中不同材料均對能源存在消耗差異，因此，可根據(jù)這差異選擇低能耗材料。

2.3.2設(shè)計能耗低的工藝流程

同種零件（或產(chǎn)品），在實際生產(chǎn)中可采用工藝不同的流程進行加工，但不同的工藝流程，所消耗能源有很大的不同，對加工工藝進行合理的設(shè)計，能減少加工的載荷波動，盡量讓設(shè)備處于滿負(fù)荷的運轉(zhuǎn)，避免能量浪費。

具體的方式有：（1）改進與設(shè)計工序：節(jié)能設(shè)計時，要選用節(jié)能的工藝，并合理安排加工的工序。（2）選擇最佳加工方式：對于零件的加工方式，應(yīng)選擇與現(xiàn)場設(shè)備相適合的最佳方式。如冷鍛、溫鍛能量的利用效率都比熱鍛壓高，但冷鍛壓工藝會造成環(huán)境危害，因此，可采用溫鍛壓方式；（3）選擇較理想的工藝參數(shù)：選擇理想的工藝參數(shù)能產(chǎn)生節(jié)能效益。如直徑差值大的階梯軸一類零件，既可選擇直徑棒料為毛坯，也可采用精鍛為毛坯，但毛坯制備上兩者消耗能量差異較大，應(yīng)綜進行優(yōu)化選擇；（4）選用節(jié)能性強的冷卻工藝：機械制造與自動化中會用到冷卻液，因此，選擇冷卻液時也應(yīng)側(cè)重于節(jié)能方面，也可少用（或不用）油冷卻[3]。

3、結(jié)束語

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)機械制造與自動化產(chǎn)業(yè)也在蓬勃興起。機械制造與自動化的發(fā)展，帶來的不僅僅是經(jīng)濟的利益，也有對環(huán)境的污染等，因此，在其中注入節(jié)能的設(shè)計理念，才能使機械制造與自動化產(chǎn)業(yè)更上一層樓，使國家的制造業(yè)經(jīng)濟也能長久持續(xù)地發(fā)展下去。