节能设计理念在机械制造的应用

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摘要：随着近年来我国逐渐推进建设资源节约型和环境友好型社会，一些高能耗和高污染的产业正在面临着转型和升级。传统机械制造行业存在着高能耗和高污染的问题，因此，需要在机械制造与自动化领域引入节能设计的理念帮助传统机械制造业进行转型和升级，通过介绍节能设计在机械制造与自动化中的应用来优化机械设计和制造方法，实现机械制造业的可持续发展。

关键词：节能设计；机械制造与自动化；应用措施

传统机械制造业中的高能耗和高污染严重阻碍了机械制造业健康发展，因此，将节能设计理念应用在机械制造与自动化中是十分必要的，通过节能技术的推广可以极大程度地降低机械制造生产中的浪费，提高机械制造生产效率，对降低能耗和保护环境有重要的意义。

1节能设计对机械制造与自动化的重要性

机械制造与自动化是我国经济发展的基础产业，为我国各行各业的发展提供装备，同时，它也是评价国家工业化程度的指标之一。随着经济发展技术进步和信息化技术的不断推进，机械制造与自动化也在飞速的发展，但是在发展的同时也暴露出高能耗和高污染的问题，不仅消耗和浪费了宝贵的自然资源，也给环境带来了极大的破坏，因此，需要将节能设计理念用于机械制造和自动化技术的开发和应用。一方面节能技术可以减少机械制造中的高能耗问题，通过使用清洁能源和可再生资源降低机械制造的生产成本，同时，也可以提高资源的利用率，提高机械生产效率。另一方面节能技术可以降低机械制造的高污染问题，通过在机械制造与自动化中使用节能技术对于提高机械制造的生产能力和保护自然环境都有重要的意义。

2机械制造与自动化节能方面的问题

2.1机械制造节能管控体系建设不到位。机械制造与自动化的节能管控体系在我国建设中存在许多问题，比如未按规定实行节能生产或污染排放数据造假等问题，这些问题的产生是由于机械制造自动化没有建立完善的节能管控体系，相关法律法规对机械生产节能领域也没有明确的规定，使得一些机械制造企业，在生产过程中没有做好节能减排管理。同时，在机械生产中没有明确的节能减排要求使得企业选择违规排放污染物，其次，机械制造中的节能指标和污染排放指标没有得到及时的更新，有些标准甚至好几年都没有进行修订，跟不上时代的发展，不能满足现代机械制造业的节能和环保要求。同时，一些机械制造企业由于经济上的问题，有些为了利益而伪造污染排放数据，有些则是没有资金投入在节能环保系统的改造上，造成机械生产中的高能耗和高污染，最终使机械制造达不到节能的要求。2.2员工和生产工艺中的问题。机械制造需要生产人员具有很高的专业素养和技能水平，同时，也要具备扎实的理论基础和设备操作能力。目前，我国具备合格技能的生产人员数量不多，大多数的机械生产人员存在专业技能不过关，缺乏必要的理论知识，在机械生产过程中自然无法做到节能生产的要求。同时，由于机械制造产品众多，生产工艺和流程各不相同，其中的节能要求也是各不相同，因此，生产人员无法掌握不同产品的节能生产方法也是导致机械制造中无法有效控制节能减排的原因，这样不仅降低了生产的效率也无法做到绿色环保生产的要求。

3节能设计理念在机械制造与自动化中的应用

3.1节能理念应用的思路。机械制造与自动化的节能设计主要是对于机械生产中各个环节而言，从产品设计到制成成品各个环节都需要运用节能设计。在产品的设计阶段要注重产品的可回收性，即产品达到使用寿命之后是否具有可回收价值，这样可以减少对环境的污染。传统的机械产品设计主要从使用寿命、使用质量等方面进行考虑，而节能设计理念要求将产品设计从绿色环保、对环境的危害性等方面来考虑，主张产品的回收利用，减少对环境的破坏，现阶段的机械产品几乎都存在难以回收利用的问题，只能作为固体废物进行掩埋，不仅严重污染自然环境也严重浪费了制造产品的原材料。在产品的制造中节能设计一方面要考虑使用清洁能源作为机械生产的主要能源，比如用太阳能、风能等清洁能源发电代替火力发电，用自然光照明取代电灯照明等手段来降低能源消耗和浪费。另一方面在机械制造生产过程中，要通过节能设计来改善生产工艺流程，减少生产过程中的原材料浪费，同时，要提高生产优良率和降低废品率，以此来提高原材料的使用率和生产效率。在生产交付使用之后，则要注重产品的可回收性，不仅能够降低废弃物对环境的破坏，也能回收原材料用于生产，达到节能减排的目的。3.2优化机械设计。在机械设计中采用节能设计的理念主要在于提高生产效率、节约资源和降低污染排放等方面，可以在以下几个方面进行优化设计：（1）使用环保型发动机。发动机作为机械制造中重要的设备，其能耗和污染对外部环境有巨大的影响，因此，选用环保无公害的发动机可以有效降低油耗，对于减少噪声污染和环境污染有重要的帮助。（2）液压系统的节能设计。液压系统是确保机械系统正常运转的保障，因此，要在液压系统的设计中融入节能设计来延长液压系统的使用寿命和工作效率。一方面在油液的选择上要有严格的要求，不能含有丝毫杂质，确保液压系统的整体清洁，从而降低液压元件的磨损，另一方面对液压系统的管线设计要注重选材，优先选择密封性能和不易老化的材料，这样不仅能够提高液压系统的使用寿命，也可以减少连接管线的破坏导致油液溢出造成环境污染。（3）自动加脂装置的节能设计。传统手动加脂存在一些问题，比如加脂效率低下，耗费大量时间和人力，在加脂的过程中还有可能造成油液的溢出污染环境，因此，要设计自动加脂装置来节能减排，实现设备定时自动加脂。可以通过设计一个自动润滑系统来解决以上问题，通过设置在各铰销位置的传感器来检测黄油含量，一旦低于设定值，传感器接收到信号使自动润滑系统工作，计算出具体的黄油需求量来实现自动加脂，既能够精准控制加脂的时机也能够控制加脂量，防止过多溢出造成污染或过少无法起到润滑的作用。（4）驾驶室的节能设计。对驾驶室进行人体工学改造有利于保持驾驶员的工作状态，降低劳动辛苦程度，从而实现工作效率的提升。3.3改善生产工艺。按照节能设计的要求来改进机械加工制造生产工艺能够极大程度地提升产品质量和减少能耗和污染排放，因此，可以从以下几个方面进行生产工艺的改善：（1）优化产品结构。越简单的机械结构需要的零部件越少，加工方法也越简单，在生产制造的过程中耗能和产生的污染也会减少。因此，在改善生产工艺之前先要对产品进行充分的调研，在确保功能性的前提下，进行结构和形状的优化，通过优化形状和结构降低加工难度，从而达到节能减排的目的。（2）根据加工材料合理选择加工工艺。根据不同原材料需要选择适合的加工工艺，同一种原材料有不同种类的加工方法，需要根据企业现有的加工设备和节能减排的要求来选择适当的加工工艺，比如锻压是常见的零件加工方法，有冷、温和热锻压3种方式，其中，热锻压的能源利用率低于前2种，但是冷锻压工艺比后两者造成更多的环境破坏，因此，要选取温锻压工艺进行零件加工。（3）合理安排加工顺序对于节能也十分重要，在机械制造中合理的加工工序不仅能够减少设备的空置时间，降低无效用能耗，也能够提高机械生产效率，因此，基于节能设计的理念需要对传统的加工顺序进行改善。比如在冷轧薄板的生产中需要合理安排加工顺序，将复杂形状的加工放在退火处理之后进行，这样可以提高加工的效率。（4）运用精益生产思想进行改善现场管理。运用5S技术对生产环境进行改善，提高生产环境的整洁性减少污染的排放，用看板管理提升生产效率，在生产中尽可能做到零库存，这样可以大幅度降低原料的浪费和中间环节的资源占用。（5）严格生产管理体系建设，提高生产过程的监督考核，杜绝随意浪费原料和污染随意排放的问题，确保每个工序环节都进行节能优化设计。3.4机械制造的发展方向。机械制造与自动化未来的发展方向是环保化、智能化和数字化，通过新技术、新材料和新的加工方法来提高资源利用率，降低污染排放是未来的发展趋势，同时，人工智能技术的发展也会给机械制造领域带来变革。而数字化在于可以模拟产品从设计到成品的全过程，对设计和制造中的问题进行提前解决，这样既可以做到环保节能无污染同时全面提高生产能力和生产效率。

4结语

机械制造与自动化是我国经济发展的重要推动力，但是现阶段我国机械制造业存在高能耗和高污染的问题，通过引入节能设计理念来降低资源消耗，减少污染排放具有重要的作用。将节能设计理念应用机械制造与自动化中，要优化机械制造设计方法和制造工艺，做到节能减排的同时提高机械制造的生产效率，提高制造企业的经济效益，使得行业能够可持续发展。

参考文献

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[5]熊文杰.浅议节能设计理念在机械制造与自动化中的应用[J].科教导刊（电子版下旬），2014（6）：136-137.

作者:魏青 单位:武汉职业技术学院