節(jié)能設計理念在機械制造與自動化中的運用

王灝元

(哈爾濱工程大學，哈爾濱 150001)

機械生產由于管理、技術應用、設計等原因出現(xiàn)的質量問題屢見不鮮，不僅造成了生產資源的不必要浪費，嚴重情況下甚至會出現(xiàn)安全隱患問題。在自動化生產環(huán)節(jié)，應依照節(jié)能環(huán)保原則開展管理工作，一方面可以合理設計各生產環(huán)節(jié)的材料使用、工藝選擇、整體生產方案等內容，實現(xiàn)不同制造工序的有效對接，確保自動化機械制造的綜合效率。另一方面，節(jié)能理念作為可持續(xù)發(fā)展原則的重要內容，強調注重經濟效益與生態(tài)效益的協(xié)調發(fā)展，關注環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，可以有效控制制造環(huán)節(jié)產生的污染影響，是機械自動化制造產業(yè)發(fā)展的重要方向。

1 節(jié)能理念下機械生產設計規(guī)劃應用優(yōu)勢

1.1 提升資源整體利用質效

節(jié)能理念應貫穿于設計規(guī)劃全過程中，從源頭對生產資源進行合理配置，實現(xiàn)材料、人力、設備、能源等資源的科學利用。機械制造自動化中的節(jié)能設計理念在減少工業(yè)發(fā)展對環(huán)境污染程度的同時，也促進了人類文明與生態(tài)文明的共同發(fā)展。因此，機械生產領域的綠色發(fā)展理念推廣，不僅影響了制造產業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展進程，能夠有效緩解經濟發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾，同時也是推動國民經濟健康、平穩(wěn)發(fā)展的重要途徑，對我國能源產業(yè)開發(fā)、生態(tài)環(huán)境治理等方面也有著一定的積極意義。

1.2 綠色無公害

基于低碳環(huán)保理念的自動化機械生產流程設計的顯著優(yōu)勢是綠色無公害。設計人員在現(xiàn)代環(huán)保生產理念的指導下，對自動化制造過程中產生的能源消耗、污染影響、制造成本等進行控制，在對制造流程產生的各項消耗進行精細化管理的基礎上，優(yōu)化設備使用性能，生產出符合產品使用需求與標準的機械，通過對能源的循環(huán)、高效利用，最大限度地對能源損耗進行管理，降低生產成本。

1.3 材料環(huán)保

在材料的選擇方面，可以使用環(huán)保材料替代高污染、不可回收的材料。自動化機械生產在對材料進行加工時，需要消耗一定的能源，因此，在選擇時應該避免使用過程中產生或者吸收過多熱量的材料，同時應該盡量選擇可以重復利用或者充分分解的材料。同時，節(jié)能理念強調對資源的高效利用，對各生產不合格、廢舊零件進行無公害處理后，應對能重復利用的部分進行篩選，在降低污染影響的同時，提高機械生產的整體效益。

1.4 制作工藝低碳節(jié)能

節(jié)能環(huán)保設計原則應落實到實際生產環(huán)節(jié)中，選擇低能耗、污染性較低的制造工藝，依照節(jié)能設計規(guī)劃，嚴格控制生產流程，優(yōu)化加工工藝，貫徹節(jié)能減排、低碳低耗的設計目標。如在機械制造的過程中，可以結合機械使用要求盡量選擇環(huán)保的加工工藝，熱鍛相較于冷鍛來說，溫鍛工藝更環(huán)保、節(jié)能，因為利用溫鍛可以大大縮減對能源的消耗，而如果使用冷鍛或者熱鍛，就會在進行鍛造的時候浪費很多的熱能。同時，在機械設計方面，可以在保證基本使用功能的基礎上，盡量簡化結構、控制體積，降低自動化生產所需的能源消耗。

2 貫徹節(jié)能設計原則的有效途徑

2.1 合理規(guī)劃，優(yōu)化機械生產的設計流程

在生產環(huán)節(jié)的規(guī)劃設計階段，應結合機械設備的制造特點、生產管理重點、制造成本與實際的工藝要求等條件，選擇性能良好、運行高效、結構穩(wěn)定的自動化生產設備。在實際機械制造過程中，內部零件的數(shù)量和形狀會影響生產過程中的能耗，而且零件越多，零件的形狀越復雜，它們之間的阻力就越大，設備運行就需要更多的能源支持。因此，在設計規(guī)劃過程中，應盡量選擇結構簡單、性能匹配的設備，在保證生產質效的基礎上，實現(xiàn)節(jié)能減耗的管理目標。同時，應對生產環(huán)境進行規(guī)范控制。由于自動化生產容易受到外界環(huán)境因素的影響，如空氣濕度、溫度、通風、含氧量等。為維持生產環(huán)境的穩(wěn)定，應對環(huán)境條件進行嚴格管理。在設計過程的每個中間部分，必須針對制造過程和方法的能耗和環(huán)境影響情況等，進行分析與測試，以最大限度地提高能源利用率。

2.2 協(xié)調自動化生產的生態(tài)效益與經濟效益

基于節(jié)能環(huán)保發(fā)展理念的設計制造方案，應合理選擇可回收、具備環(huán)保效益的節(jié)能材料，同時，加強清潔能源、可再生能源的研究與應用。盡量在設計過程中使用污染性較小的環(huán)保材料，不僅可以提升機械自動化生產的生態(tài)效益，降低污染處理的成本，提高機械制造產品的使用質量，同時，還能夠有效控制生產過程中產生的污染，推動機械制造產業(yè)的平穩(wěn)、低碳、可持續(xù)發(fā)展。具體來講，一方面，在節(jié)能理念指導下，進行制造設計工作時，應禁止使用有害成分超標、能源密集、不易降解的材料，應選擇耐久性、低能耗、無公害或污染性較低的材料，控制制造材料的可回收比例。另一方面，在自動化節(jié)能生產設計過程中，對于不可回收的報廢零件，要做到在最小化加工成本的前提下，進行合理的處理，且不能污染環(huán)境，全面落實節(jié)能生產、環(huán)保設計的原則。

2.3 選擇生產制造工藝

為保證節(jié)能理念在各生產環(huán)節(jié)的有效落實，首先，機械生產技術與管理人員應結合節(jié)能設計規(guī)劃，確定生產工藝、生產設備與專業(yè)操作人員等，保證生產規(guī)劃的有序、高效落實。其次，應依照實際生產情況，對設計規(guī)劃進行合理調整，優(yōu)化資源配置的整體結構。如，在保證產品性能和質量的前提下，盡量縮減不必要的結構簡化各個零部件，使機械設備達到最優(yōu)的設計效果。最后，應按照工藝順序合理安排設備的生產時間、任務等，做好質量檢測工作，保證機械生產的質量符合使用標準，避免不必要的能源損耗。如在制造港口機械設備時會用到冷軋薄板，冷軋薄扳的生產制造過程相對復雜，要承受70%的塑性變形，因此鋼板需要達到極致硬化的標準，然后進行退火加工再投入使用。在加工過程中，要注意階段性鋼板質量檢測工作，合理規(guī)劃加工工藝，提高機械生產質量。

3 結語

機械生產領域的集成化、自動化發(fā)展，在提升了我國機械制造產業(yè)綜合生產效率與質量的同時，也帶來了一系列的能源、環(huán)保問題。將節(jié)能理念合理地引入機械設計與生產過程中，可以有效提升設備生產的資源利用質效，降低對環(huán)境的影響，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。生產制造企業(yè)應立足于機械自動化設計、加工、生產管理等環(huán)節(jié)的實際情況，在機械制造全過程中貫徹環(huán)保理念，優(yōu)化加工流程，控制生產能耗，選擇環(huán)保制造材料，推進機械自動化生產產業(yè)的可持續(xù)、綠色發(fā)展。