機械制造及自動化技術中環保節能設計理念的應用

耿一程 陳志軍

摘 要：自動化技術的應用為機械設備產品的自我價值提供了更多的價值。機械產品融入自動化技術。通過信息處理和交互，實現了更多的功能，突破了傳統機械設備的技術水平限制。機械設計制造與自動化技術的同步發展和融合，提高了機械產品的效率和安全性，對提高生產率具有重要意義。集成節能設計的概念設計和生產過程的機械制造和自動化可以使系統的設計更加高效、節能，并使材料更環保、能耗低的設備，機械制造和自動化的整個過程更加合理。

關鍵詞：機械制造;自動化;節能設計

前言：

自動化技術是近年來隨著技術的不斷發展而出現的一種新技術，是現代科學技術的結晶，是在傳統技術發展的基礎上，廣泛應用于機械設計制造過程中。在機械制造和自動化中加入節能設計理念，主要包括機械優化設計節能方面的優化和改進，機械材料的使用，設計和生產過程。節能的原材料還可以增加機器的使用壽命。本文對此進行了分析。

一.機械的環保節能與優化設計

1.系統可靠性設計

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

2.液壓系統的設計

液壓系統一定要保持清潔，這樣才能有助于液壓的有效傳動，這就要求設計師們對液壓系統進行精心設計，將油液中的磨損物以及微塵垃圾雜質進行徹底清除，使故障發生的幾率減小，從而延長其使用壽命，減少配件的更換次數，增加換油的時間間隔，嚴格控制污染。因此，液壓管的設計常使用密封優良、防老化能力突出、耐腐蝕性強的優質管路。此外，為了有效降低軟管的損壞與廢棄量，還應在設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境污染。

3.配備自動加脂裝置

通常情況下，以傳統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境造成污染。因此，應給機械系統配備自動加脂系統，實現對各個設備的定時加脂，比如集中潤滑系統，該系統能對各鉸銷定時加注黃油，其油量已于事前計算并設定好，在保證銷軸充足油量的同時還不會造成油液溢出浪費，方便又環保。此外，小型機械出于對設計成本的控制，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，有效防止內部油脂排出以及外部異物進入，使潤滑油加注的時間間隔得以延長，從而降低環境污染。

4.低公害發動機的選用

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

二.機械制造中環保節能型材料的使用

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，為了達到環保的目的，應該選擇那些能夠分解、再生、回收的材料，還應該保證材料在加工的時候，不能夠產生大量的廢氣、廢水、廢渣。特別是在進行結構用零件生產的時候，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.在進行設計的時候應該遵守重量輕、能耗低、壽命長的原則

對于機械生產而言，提高壽命能夠大大降低機械的報廢量和產量，減少了材料的消耗的同時也能夠減少其對環境的污染。此外還必須考慮到怎樣更好的減少環境的負荷，實現機械以及其構件的通用性，所以在設計的時候還必須考慮到綜合性的問題，做好各方面的權衡，達到節能的目的。在設計的時候，還應該考慮到零件報廢后的處理問題，盡量將成本降到最低。

三.合理的設計制作工藝保證節能

1.優化或改進產品設計

（1）前面已經提到了設計的優化，可見一般情況下，機構越簡單，涉及的產品零件越少就可以越多的在制造過程中減低能耗。另外，零構件本身的結構形狀對于制造過程中的能耗也有影響。所以應當發揮零構件設計的優化的作用，即保證產品的基本性能的情況下，盡可能的簡化零構件、減小體積、優化產品的結構減少零件數量。

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

2.設計低能耗的工藝流程

對于同一種零件或者產品，在實際的生產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計讓設備達到最佳的運行載荷，盡量的讓設備處在滿負荷運轉，避免出現能量的浪費。因此在保證生產效率和制造質量和經濟性等前提下，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，應當選擇適合現場設備的最佳加工方式。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境的危害，所以采用溫鍛壓將優于冷鍛和熱鍛。

（2）選擇合理的工藝參數

在確定加工方式后，恰當的工藝參數就是節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，因此應綜合考慮，優化選擇。

（3）選用可以節能的冷卻工藝

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能的重點考慮層面。在原則上應盡量少用或者不用油冷卻。

（4）進行合理工序改進和設計

在環保節能設計時，不僅要正確選用合理的節能工藝，還應合理地安排加工工序。

四.結束語

機械制造自動化作為先進技術的重要組成部分，既是機械制造業的重點應用技術，又是機械制造技術的發展方向。近年來，我國機械制造自動化技術得到了快速發展，機械制造的總規模和產品的總產量不斷增加，中國已成為世界前三的機械制造強國。

參考文獻：

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[2]柯擁軍.機械制造與自動化技術的應用研究[J].企業技術開發. 2012（17）.