1、机械制造与自动化中的节能设计理念摘要：作为一种高能耗产业，在机械制造及其自动化的过程当中应用节能设计理念具有相当的现实意义。将节能设计理念引入机械制造及其自动化环节需要从三个方面进行考虑，即优化设计与合理选材以及改进工艺，一定要将这三方面的关键环节深入到节能设计理念，方能达到机械制造及其自动化的全过程节能，实现节能减排的终极目标。 关键字：机械制造；自动化；优化设计；合理选材；改进工艺 中图分类号：U673.38 文献标识码： A 文章编号： 一、机械的节能与优化设计 （一）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
2、发动机有助于缓解环境的压力，提高机械的加工效率。 （二）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。 （三）环保安全关怀型驾驶室的设
3、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。 （四）配备自动加脂装置 通常情况下，以传统手动方式来进行润滑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，比如集中润滑系统，该系统能对各
4、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，使润滑油加注的时间间隔得以延长，从而降低环境污染。 （五）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、环保型材料的使用与节能 （一）设计尽量采用
5、可再生、可回收的材料和资源，降低资源消耗 在选取机械制造与自动化的相关材料时，应遵循可再生、能回收、易分解的原则，且这些材料在加工时不会排出有害物，无法对环境造成污染。特别是一些结构用零件，其结构设计一定要满足易装配与易分解的原则，杜绝有毒材料的使用，提高材料的循环利用率。 （二）在设计中尽量利用长寿命、低能耗、轻重量原则 一般情况下，产品的寿命得到延长就意味着机械生产产量的减少及其报废速度的降低，对原材料的消耗也有所减少。与此同时，产品能耗的降低也从另一方面减少污染，保护了环境；轻重量更是有助于降低对材料的能耗。此外，还应从减少对环境的负荷方面展开设计，让设计符合通用标准，实现机械构件的通用
6、性，为此在设计中要从综合性考虑设计对象的具体功能，将结构强度、尺寸标准、材料选取综合的权衡，从而实现节能目标。 （三）尽量考虑采用低环保负荷，并保证零件报废后的处理污染最小，综合成本最小化的材料机械制造与自动化设计中尽量不要使用氟利昂、含氯橡胶、树脂和石棉等材料。如非主要部位的零件应当尽量采用工程塑料或非金属材料，在设计中尽量开发和使用新型的环保材料，还要减少重金属的使用。另外，在材料选取的时候也要考虑到零件报废后的处理过程，做到处理简单、费用低、污染小等环保要求。零件的肢解、破碎等简单方便或者满足焚烧或者回收。 三、合理的设计制作工艺保证节能 （一）优化或改进产品设计 1.前面已经提到了设计
7、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在制造过程中减低能耗。另外，零件本身的形状对于制造过程中的能耗也有影响。所以应当发挥零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。 （二）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
8、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
9、，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。例如：普遍用于港口机械生产中的冷轧薄板，因为冷轧过程中，钢板要经受七成以上的塑性变形，其结晶组织延伸为纤维状，并极端硬化，因此必须经过退火处理，才能适于复杂的成形加工。 四、结束语 本文主要从机械优化的设计与节能、环保型材料的使用与节能、合理的设计制作工艺保证节
10、能三方面进行了探讨，阐述了节能设计理念的具体内容，将节能设计理念融入到机械制造及其自动化的过程当中，使系统设计更具高效性，材料更环保，设备能耗更低，使整个制造与自动化过程更加节能。 参考文献： 1 徐富昌.关于机械制造及自动化的分析探讨J.湖北农机化,2012,(3):44-44. 2 冯哲,周一鸣.关于机械制造与自动化的研究J.价值工程,2011,30(9):47-48. 3 李文正.试论机械制造和自动化J.科技资讯,2011,(31):97-97. 4 刘家福.自动化技术在机械制造中的应用J.科技传播,2012,(1):143,141. 5 陈明.关于机械制造与自动化的分析研究J.科技风,2011,(24):154. 6 吴晓明.对机械制造与自动化研究的认识和体会J.长沙铁道学院学报：社会科学版,2012,13(1):206-207.
