机械制造与自动化中的环保节能设计理念
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摘要：工业文明的进步带动了经济的快速发展，然而随之而来的便是严重的能源浪费。在生产生活中，自动化和机械制造的结合，很好的推动了经济的发展。现在能源减少问题已经非常明显，然而人们对能源的需求却还在不断增加，在机械制造中加入相关的节能技术已经成为了制造业发展的必然趋势。机械制造业对世界各国的工业生产都有着非常重要的作用,本文从机械的优化设计与节能、机械材料使用与节能、设计制作的工艺与节能等方面进行分析研究，并对节能设计的理念内容进行阐述，把节能设计的理念融入进机械制造与自动化的设计及生产作业过程中，使系统的设计具有高效性，节能性，并使材料更加环保，设备的能耗更低，让整个机械制造与自动化的过程更加合理。
关键词：机械制造 自动化 节能设计
中图分类号：TH14文献标识码： A
机械制造与自动化是高能耗的一个产业，也是使用计算机和计算机的设备，协助工程人员优化完成产业的产品设计与制造的一项新技术。在机械制造与自动化中加入节能设计理念，主要是加入机械优化设计、机械材料使用、设计制作的工艺三者在节能方面的优化和改善，这样不仅能减少废气及废物对环境的污染，也能节约能原材料，还能增加机械的使用年限。
一、机械的环保节能与优化设计
（1）低公害发动机的选用
发动机作为工程机械系统中的最大部件，对环境有着很大的影响。因此，采用噪声低、排放量低、油耗低的环保型发动机有助于缓解环境的压力，提高机械的加工效率。
（2）液压系统的设计
液压系统一定要保持清洁，这样才能有助于液压的有效传动，这就要求设计师们对液压系统进行精心设计，将油液中的磨损物以及微尘垃圾杂质进行彻底清除，使故障发生的几率减小，从而延长其使用寿命，减少配件的更换次数，增加换油的时间间隔，严格控制污染。渗漏是港口机械液压系统在运行过程中常见的现象，会对周围的环境造成极大的污染，因此，液压管的设计常使用密封优良、防老化能力突出、耐腐蚀性强的优质管路。此外，为了有效降低软管的损坏与废弃量，还应在设计过程中尽可能以硬管代替，减少由于管道破裂而造成不必要的环境污染。
（3）环保安全关怀型驾驶室的设计
如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、经减震降噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调，并设计FOPS及POPS驾驶室以确保驾驶员的安全；充分运用人机工程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自动换挡装置、电子监控与故障自诊断系统，再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。
（4）配备自动加脂装置
通常情况下，以传统手动方式来进行脂的加注工作往往既耗时又费力，同时，溢出的油液还会对周边的环境造成污染。因此，应给机械系统配备自动加脂系统，实现对各个设备的定时加脂，比如集中系统，该系统能对各铰销定时加注黄油，其油量已于事前计算并设定好，在保证销轴充足油量的同时还不会造成油液溢出浪费，方便又环保。此外，小型机械出于对设计成本的控制，可使用新型轴套材料与密封性的销轴，或者安装二级防尘装置，有效防止内部油脂排出以及外部异物进入，使油加注的时间间隔得以延长，从而降低环境污染。
（5）系统可靠性设计
尽量运用高可靠性的成熟技术和借用经市场考验后的成熟系列零部件可延长各关键系统或零件的使用寿命，减少更换次数。例如降低制动元件的更换频率就相当于减轻了对周围环境的破坏与污染。尽可能使用硬管，以免软管发生破裂而造成油液的流出，进而对环境造成污染。
二、机械制造中环保节能型材料的使用
1、选择可回收、再生的资源或者材料，从而减少资源的浪费和消耗
在机械制造或者材料选取的时候，为了达到环保的目的，应该选择那些能够分解、再生、回收的材料，还应该保证材料在加工的时候，不能够产生大量的废气、废水、废渣。特别是在进行结构用零件生产的时候，一定要选取那些分解和装配都比较容易的材料，从而保证机械化过程中材料的可再生利用率。
2、在进行设计的时候应该遵守重量轻、能耗低、寿命长的原则
对于机械生产而言，提高寿命能够大大降低机械的报废量和产量，减少了材料的消耗的同时也能够减少其对环境的污染。此外在实际的时候，还必须考虑到怎样更好的减少环境的负荷，实现机械以及其构件的通用性，所以在设计的时候还必须考虑到综合性的问题，做好各方面的权衡，达到节能的目的。在设计的时候，还应该考虑到零件报废后的处理问题，尽量将成本降到最低，在进行自动化设计和机械制造的时候，最好不选去那些含氯橡胶、氟利昂、石棉以及树脂的材料。若是那些零件不是主要部位的，则应该尽量采取非金属的材料或者工程塑料，并且设计的时候，尽量使用那些环保效果比较好的新型材料，尽量减少使用重金属。此外，在选取材料的时候应该充分考虑到零件报废之后怎样进行处理，尽量保证处理的能够比较简单、使用的处理费用比较少、给环境造成的污染也比较少。
三、合理的设计制作工艺保证节能
1、优化或改进产品设计
（1） 前面已经提到了设计的优化，可见一般情况下，机构越简单，涉及的产品零件越少就可以越多的在制造过程中减低能耗。另外，零构件本身的结构形状对于制造过程中的能耗也有影响。所以应当发挥零构件设计的优化的作用，即保证产品的基本性能的情况下，尽可能的简化零构件、减小体积、优化产品的结构减少零件数量。
（2） 根据生产的条件选用合理的材料，在前面已经详细的表述了材料选取的原则和实现的目的，在这里再次强调材料的适应性，即考虑实际生产过程不同材料对能源消耗的差异来选择低能耗的材料。
2、设计低能耗的工艺流程
对于同一种零件或者产品，在实际的生产过程中可以采用不同的工艺进行加工，但是不同的加工工艺消耗的能源是不同的，合理的设计加工工艺可以减少加工载荷的波动，即利用合理的工艺设计让设备达到最佳的运行载荷，尽量的让设备处在满负荷运转，避免出现能量的浪费。因此在保证生产效率和制造质量和经济性等前提下，降低制造工艺能耗。
（1） 选择正确的加工方式
在一个零件的多种加工方式中，应当选择适合现场设备的最佳加工方式。例如：锻压，可以是冷锻压、温锻压、热锻压。其中冷锻和温锻的能量利用效率高于热锻压，但是冷锻压的工艺要求往往会造成环境的危害，所以采用温锻压将优于冷锻和热锻。
（2） 选择合理的工艺参数
在确定加工方式后，恰当的工艺参数就是节能的另一个重要因素，如毛坯形状和加工余量等。比如对于直径相差较大的阶梯轴类零件,可以采用直径棒料作毛坯,也可以采用精锻毛坯,但在毛坯制备方面所消耗的能量却相差很大,因此应综合考虑,优化选择。
（3） 选用可以节能的冷却工艺
在机械制造与自动化的过程中一般都需要使用到冷却液，因此在加工中冷却液的选择也是工艺性节能的重点考虑层面。在原则上应尽量少用或者不用油冷却。
（4） 进行合理工序改进和设计
在环保节能设计时,不仅要正确选用合理的节能工艺,还应合理地安排加工工序。
四、结束语
机械制造自动化作为先进技术的重要组成部分，既是机械制造业的重点应用技术，又是机械制造技术的发展方向。近年来，我国机械制造自动化技术得到了快速发展，机械制造的总规模和产品的总产量不断增加，中国已成为世界前三的机械制造强国。
参考文献
[1] 周开彦.浅析机械制造中数控技术的应用[J]. 科技创新导报. 2012(05)
[2] 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)