浅析节能设计理念在机械制造与自动化中的应用

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摘要：在现代制造业中，机械制造与自动化是高能耗的产业，引入节能设计理念在其过程中是具有一定的现实意义的。引入节能理念在机械制造与自动化环节中主要应当从三个方面入手，即合理选材、优化设计、改进工艺，只有将节能理念融入到这三个关键环节中才能实现全线节能，达到节能减排的目的。本文就节能设计理念的机械制造与自动化应用进行分析，以供参考。

关键词：机械制造；自动化；节能设计理念；应用

中图分类号： TD404文献标识码： A

在这个能源紧缺的时代，资源供需之间的矛盾日益加剧。虽说在这个工业的时代，机械制造和自动化之间的结合大幅提高了各行业间的发展，但同时也不可避免的造成了资源的浪费。所以将节能技术应用于机械制造与自动化当中，具有很大的现实意义。

1、当下机械制造及其自动化发展状况

机械制造在我国发展以来，以非常快的速度在不断地发展。在我国的工业发展中起着越来越重要的作用。由于近年来随着计算机行业的发展，更多的将计算机集成技术运用到了机械制造业中，使机械制造很好的与自动化相结合，机械制造业的自动化，使其更加快速"安全地完成作业，极大地推进了机械制造业的快速发展，效率高成为现在机械制造及其自动化的一个代名词。机械制造及其自动化虽以极快的速度发展起来，并且起到了很好的带动作用，但是应当注意到，我国的机械制造及其自动化仍然处于初级阶段，需要从各方面去发展。另一方面，我国的机械制造与自动化起步比较晚，许多技术不是很成熟，与发达国家相比，存在很大的差距。需要在技术上去追赶，同样由于技术上的落后，产品质量往往不是很好，需要在产品质量上进一步加强。这是我国现阶段机械制造及其自动化的发展现状，应该看到进步，但更重要的应该是看到不足，进一步发展它的技术。

2、机械设计制造中节能设计的优势分析

节能的机械设计与制造理念其优势分析，主要在于优先于传统的机械设计制造理念。近年来，我国对于节能机械设计的研究比较多，发展的也比较深入。对于节能机械设计理念而言，从某种程度上可以理解为自然环境设计、生态设计以及环境意识设计等等。其主要的内涵在于对制造所需要的自然资源进行循环再利用，减少对环境的影响以及机械的循环利用等等。机械的产品设计要满足可回收、可拆装并能够重复利用等等，这是节能机械设计理念的新要求[1]。

而传统的机械产品都是从产品的功能以及寿命等产品的基本属性进行考虑的，产品在设计与开发的过程中，先是进行市场分析，然后再进行图纸的设计以及方案的制定。此外，还需要反复的修改以及审定，最终才能真正的进行生产。这样的设计理念，造成了较长的设计与制造周期，产品生产后拆卸较为困难，回收的难度也较大。有些产品在报废后，甚至不能进行回收，造成了大量的资源和能源的浪费，甚至会污染影响环境。通过与传统的机械设计进行对比，可以了解到节能的机械设计理念的优势在于节能的设计理念能够根据自然环境以及原料的合理选择等多个方面进行设计[2]。不仅能够发挥传统设计中的优势，更能降低原料的损耗以及资源的合理使用，便于回收，并满足持续性发展的要求。

3、节能理念的机械设计应用

机械设计的关键在于前期的设计方案，对于节能的机械设计而言，其主要的内容包括机械产品的设计理论，以先进的技术以及设计理论作为其依托，并适应自然环境，节约资源，实现可持续发展的要求。其主要目的在于从综合的角度出发，考虑其环境性、实用性以及经济性等等。为了满足以上节能设计的要求，节能理念的机械设计需要从以下几个方面进行良好应用[3]。

首先、节能机械产品的成本需求分析。机械产品的制造需要前期进行合理的设计，尤其是在产品的初期，要考虑到其回收以及再利用等方面的问题。因此，节能理念下的机械产品成本分析要考虑到产品的回收、再利用成本、污染物处理以及代替等。

其次、机械产品的再利用以及可拆装设计分析。节能理念的机械设计对于机械的可拆装性有很大程度上的改善。为了节约成本，减少资源浪费。对于机械产品采用可回收性、便于拆装性的设计理念，充分利用可用资源，并实现节能的设计理念。

最后、建立完善的节能机械设计的数据库。数据库是一种能够充分掌控设计数据的一种方式。在数据库中，设计人员可以将机械制造过程中所需要的所有相关数据都备份下来。设计的数据进行系统化的存储与分析，就能够将机械设计中的相关开支以及资源的选用等进行数据化的呈现，以此作为节能设计的理论基础。

工艺流程是机械制造产品时一个非常重要的方面。而在这一阶段也应尽可能的做到节能。无论是从加工方式上还是从工艺参数的选择上或者是冷却工艺上都应该采取节能技术，力求每一个环节都是节能环保的。

4、节能加工工艺的优化

4.1、因地制宜，参考外部环境选择加工工艺

在单个零件的众多加工工艺当中应考虑到现场设备的匹配。比如零件的锻压工艺，可以选择冷锻压方式，也可以选择温锻压方式，还可以选择热锻压方式，其中热锻压工艺能源利用效率要低于冷锻压和温锻压方式，但是选用冷锻压工艺对环境的危害要比热锻压和温锻压工艺高，所以温锻压工艺将在日后广泛被应用。

4.2、对于工艺工序的合理安排

在节能设计过程中，对加工工序进行合理有效的调整，优化工艺方法的选择，也能实现节能目标。例如：冷轧薄板的生产由于冷轧过程中钢板要经受塑性变形，必须经过退火处理才能适于复杂的成形加工。加工环节过程当中对于每个工序都进行环保优化，尽可能高的提高能源利用率。

5、选用环保材料，实现节能减排

选材在机械设计中占据非常重要的地位，对于材料的选择，首先是要确保其环保与健康。传统的选材方式过度的在乎产品的工艺性能以及环境属性，而忽略了其安全性。机械的设计与制造过程中，总会出现一些含有特殊化学物质的材料，如铅、汞等这些有害物质。这些物质的选用必然会对未来造成一定的环境问题。如果后期处理不当，对于环境的伤害还是非常大的。因此，对于材料的选择要非常慎重。这也是节能机械设计理念中的最为重要的一个环节。

此外，对于机械设计的节能选材要保证以下三项基本要求：

（1）材料的选择首先要满足机械的基本设计性能要求，这是对于材料的最基本的要求。

（2）材料的结构以及形状要有相应的可实现性，即要求产品成型后要能够与相关工艺有所联系，确保材料的可用性。

（3）根据机械产品工作环境的需求，选择的材料一定要具有最基本的高温性能、耐腐蚀性能、抗冲击性能等。

6、机械制造及其自动化技术未来发展趋势

机械制造及其自动化技术发展受制于计算机应用技术水平的发展。目前机械制造及其自动化技术应用合作日益国际化、大规模化，这就要求与自动化相关的计算机集成和网络技术要全面发展，与国际接轨，跟上世界步伐。节能环保理念在机械制造及其自动化技术当中的引入，必将使得机械制造及其自动化技术应用更加全面，提高产品质量、降低工人劳动强度、提高企业经济效益、实现节能减排，进一步推动工业的发展。

结束语

随着我国的工业制造业的发展，机械制造及其自动化也在以飞速的发展，带动了各行业经济的发展，可以说是国家发展的主流行业之一，但也应该意识到，发展的背后，是付出能源消耗和大量浪费的代价。能源危机的出现已经不是一时的问题，这个问题已经存在了很长的时间，一直没有得到有效的解决。所以在机械制造业中发展节能技术是十分有必要的。节能技术应受到各行业的重视，并切实付诸行动，这个才是硬道理。

参考文献

[1] 柯拥军. 机械制造与自动化技术的应用研究[J]. 企业技术开发，2012(17).

[2] 张海秀,刘晓叙.浅析节能设计的内涵[J].机电产品开发与创新.2008(1).

[3] 杨宗林，马辉，温永民.节能设计及制造技术综述[J].通用机械,2008(1).