節能設計理念應用在機械制造與自動化中的策略分析

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

關鍵詞：節能設計理念；機械制造；自動化；運用對策

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

一、機械制造與自動化如何有效應用節能設計理念

（一）選用最佳節能設計流程

機械制造及自動化在整個設計過程中，結構、材料設計環節屬于核心部分，然而為了在整個設計完成后實現節能優化，可在制作工藝過程中應用節能設計的相關理念，以便優化、改進整個產品設計，最終有效降低整個產品生產、制造期間對于能源的損耗[ 1 ]。在產品制作工藝方面，設計人員不斷優化設計方法，提升設計技術水平，這主要因各種加工工藝在應用過程中，在消耗能源的數量方面存在顯著差異，所以在后續的產品生產、加工等過程中，進一步優化、改進工藝流程，使其處于最佳狀態，以便對整個工藝實行節能設計，從而縮減加工載荷，以使得各種機械設備一直保持在滿負荷運行的狀態之下，以不斷提升設備利用率，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計階段，相關設計人員必須在確保生產質量、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，盡管在現代化技術應用的情況下，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，經使用一些簡單的零件結構、優化的產品結構或是體積縮小的零件等方式，均可實現在機械制造及自動化生產中，降低對能源、資源的損耗。

（二）改進優化節能機械設計

機械制造及自動化運行過程中，應做好機械設計工作，例如選擇公害較低的發動機，對液壓系統做改良設計等。由于發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，其質量的好壞對于工程建設質量會造成非常大的影響，應用節能環保型發動機，可大大減少對環境的影響，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境所造成的污染方面的壓

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

例如，機械制造與自動化設計人員在對液壓系統進行滲漏防護處理時，因液壓系統比較穩固，且運轉起來實用性非常高，所以設計人員應該多關注機械液壓系統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內流失至外部，確保系統處于高效運轉的狀態下。而且，設計人員設計過程中融入節能設計理念，如以封閉型的設計方式，能夠避免灰塵直接進到液壓系統的內部空間，這樣能緩解液壓系統內不同組件間產生的沖擊力，以減輕轉運負載、負荷量，確保機械裝置一直處在優良的工作狀態中。此外，以往手動直接注入潤滑脂的方法，也會污染環境，因此，設計人員可設計一個自動化的自動加脂裝置，以實現定時對設備加脂，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）優化節能制作工藝

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

首先，相關人員需因地制宜，同時多結合外部的環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備。例如，在加工某些零件時，需使用到鍛壓工藝，相關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境所造成的污染及危害性相對要大，因此，相關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，還能將對環境污染降到最低[ 3 ]。

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

最后，相關人員需嚴謹、合理地做好工藝工序的安排。由于有效調整、優化加工工序，同時合理優化加工工藝方法，均可在設計過程中實現節能減排。例如，在進行港口機械設備生產過程中，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，而合理優化、安排工序生產過程，不僅環保，還能進一步提升資源使用率。

（四）以節能型材料展開設計

在整個機械制造與自動化設計階段，比較核心的一個環節是材料的選用，在選擇材料時，需遵循“高效、環保、節能”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，在選擇機械設備部件的過程中，可選用環保型塑料質地的材料或是沒有污染性質的非金屬器件，且此種設備的配件需盡可能地滿足可循環、易更換等使用要求；

第二，設計機械制造及自動化時，應該綜合考慮相關材料、產品重量、使用期限、能源損耗等方面，比較理想的產品主要有：消耗低、重量輕且使用周期長[ 4 ]。這是由于若產品使用周期較長，則很多機械產品報廢幾率就會大大降低，這就使得在降低產品能源消耗的同時，還能提升環保效率，并且減輕整個產品重量的過程中，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品的零件在報廢之后對于環境的污染程度，而在產品設計階段，零部件報廢后如何處理污染問題經常會被忽略。因此，需以一些低負荷、環保效果好且成本較低的材料進行設計，盡可能地避免應用樹脂、含氯橡膠、石棉等材料。

（五）優化產品結構

機械制造與自動化運行過程中，由于機器結構比較簡單，所設計的零件比較簡答，優化產品結構以后，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，在整個設計期間，不僅要確保過所設計的產品性能達到標準要求，還能盡量將零部件簡化，不斷優化產品各結構，縮減機械提及以及縮減零件的數量等。

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

二、結語

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劃設計、機械設備制造、后期處理等過程中，得到加好地控制。因此，要想實現整個過程節能降排，就需在機械設計環節融入節能設計理念，并遵循節能設計要求，針對系統運行中，合理調整并處理耗能量高的零部件，充分發揮節能優勢，以提升制造工程對于能源的使用率，推動機械產業朝著節能化方向不斷發展。

參考文獻：

[1] 王振.關于機械制造及其自動化的未來發展方向分析[J].科技經濟市場，2016，24（4）：171.

[2] 王攀陽.綠色設計理念在機械設計與制造中的應用分析[J].中國房地產業，2016，10（3）：168.

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

[4] 董清波，金志東，孫宇輝，等.基于工業生產理念的機械自動化技術應用與發展[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：機械設計制造及其自動化。