基于节能设计理念的机械制造与自动化研究

　　摘要：随着我国市场经济的发展，对机械设计制造业自动化发展提出新的要求。节能设计理念与机械设计制造结合，能促进资源合理化配置应用，深入落实可持续发展战略目标。机械制造是高能耗产业，引入节能设计理念具有现实意义。应从优化设计、改进工艺等方面入手，将节能理念融入关键环节，达到节能减排的目的。针对实际工作要求，将节能设计理念与机械制造自动化生产结合，对节能理念在机械制造自动化应用进行研究。

　　随着社会经济的发展，工业化生产推动机械设计制造自动化进步。但环境污染问题日益凸显，需要将节能设计理念融入机械制造自动化应用中，实现生态环境的改善。机械设计制造自动化是工业发展的成果，应用节能设计理念非常必要。随着工业技术的进步，社会经济发展带来一系列环境问题，当前我国机械制造自动化处于初级阶段，随着发展范围的扩大，机械制造对能源消耗增加，使生态资源过度消耗。将节能环保理念融入机械设计自动化生产中，有利于推动我国工业经济可持续发展。相关人员应在机械制造自动化中引入绿色节能设计理念，推动我国机械制造业健康发展。

　　1.机械制造自动化与绿色节能理念

　　机械制造与自动化是创新型生产工艺，能提高机械生产效率，保证机械产品生产质量。其发展与现代化工艺建设具有密切关系。机械制造自动化具有安全性高，应用范围广等特点。机械制造与自动化技术比传统机械制造更具智能化，如生产中出现故障，设备自动暂停工作，采用相应程序修复。传统型机械制造局限于工业领域，现代机械制造广泛用于电子计算机行业等。机械制造与自动化具有微型化改造，改善机械性能，方便工作人员使用。

　　科技发展不断推动生产力提高，使人们的生活方式逐渐发展为具有简单功能的机械。随着蒸汽机的出现使机械从事生产方式得到发展，集成电路的广泛应用使自动化生产成为制造业常态，技术进步带来生产效率提高，改变社会生产方式。机械制造业自动化广泛应用方便人们的生活，同时带来很多负面影响。很多工厂采用自动化生产线减少工人数量，但对能源需求增加。工厂生产中产生废水等未经处理排放，对生态环境造成严重污染。解决问题的关键是使用效率高的机械自动化设备，减少废气废水的排放产生。

　　1996年，美国制造工程师学会提出绿色制造的概念，绿色制造技术是面向环境的制造，以传统制造技术为基础，结合材料科学、能源科学等新技术，是综合考虑环境影响的现代化制造模式，目标是使产品设计到报废处理产品生命周期对环境负面影响最小，使企业经济与社会效益协调一致。传统制造技术根据市场需求设计生产产品，缺少对资源利用与环境污染方面考虑；绿色制造技术对产品生命周期全过程最优化控制，充分减少污染，绿色制造现代化制造模式是人类可持续发展战略的体现。

　　2.节能设计理念特点优势

　　节能设计理念特点包括节能环保，不断创新技术产品等。节能环保是技能设计主要特点，要求以环保为切入点，减少能源消耗。如发动机选择重点考虑低能耗，同时考虑发动机运作条件等，注重发动机防漏性能，减少使用中发动机对环境带来的污染。在机械制造与自动化中应用节能设计理念，要实现新型生产运营模式发展，生产满足环保要求的健康产品。技术方面创新使节能理念发展成为可能，制作工艺需要以技术为依托，在实际生产中应用环保理念，使机械生产价值最大化。

　　节能设计理念中使用环保材料是关键，机械制造自动化使用材料质量影响环境，低能耗材料要符合节能要求，可以满足有效回收利用。生产制作时需将节能理念渗透到内部零件设计中，满足环保型材料的充分使用，减少资源的使用，使制作产品消耗更低。机械制造自动化中合理使用节能设计理念能使环保材料得到普及应用。节能设计理念具有制作工艺合理，环保无公害等特点。机械制造自动化设计理念下制作工艺科学合理，应保证机械制造各流程符合节能环保、选择低能耗的制作工艺，如机械制造中需要用锻压制作工艺，选用比热锻环保的温锻方式，减少对能源消耗。

　　绿色制造是合理利用资源，减少对环境污染。绿色制造工艺包括节约资源型与环保型技术，环保型工艺技术是使生产中废气废液等对环境影响减少，节约资源型技术包括干式加工技术和少切削加工技术等。少切削加工技术适用于加工异形孔类零件、台阶种类零件等。相比传统锻造机械切削工艺减少耗材30%~70%。干式切削有利于环保，技术研发日益受到重视。车削、滚齿等加工应用干式切削较多。日本开发KC250型干式滚齿机，在冷风冷却下进行高速滚齿加工，相比传统高速钢滚刀加工速度提高2倍。CNB刀具高速切削铸铁实验表明，CNB能快速带走构建热量，适合铸铁材料高速切削。

　　中国是资源丰富的国家，但过度开发将导致资源贫乏，如何实现能源再利用成为机械制造自动化生产需要关注的问题。机械制造自动化生产应用节能设计理念有利于提升产品质量，提高企业核心竞争力。机械制造质量水平的指标是自动化技术应用的可靠性，设备存在可靠性问题会导致资源使用成本增加。企业要想提高核心竞争力，需要明确走环保可持续发展，落实环保要求的企业才能更好地适应时代发展道路。节能理念与传统概念融合后，设计人员会提高材料使用效率，提高机械使用性能，减少对能源的消耗，实现节能减排的目的。

　　3.机械制造与自动化中节能理念的应用

　　机械制造与自动化中应用节能设计理念，主要为优化机械制造材料，节能技术设计到产品完成各环节，需要合理选择生产工艺，优化材料结构。机械制造自动化要利用设计优化工艺流程，结构材料设计至关重要，需要从工艺产品设计制作等多方面合理改进，减少制造产品带来能耗。技术人员要合理调整技术工艺，针对加工工序进行优化处理。要降低加工荷载，避免产生能源浪费。从设计阶段开始需要对制造生产效率、质量充分考虑，如通过冷却工艺合理使用实现热能的回收，通过缩小零件体积等方式降低生产制造能耗。

　　机械制造自动化节能设计要采用可再生低能耗材料。机械制造与自动化材料选取要选用可回收、加工中不会产生对环境危害的材料，一些结构零件采用易装配的模块化结构设计，提高机械材料再生率。延长产品寿命能减少机械生产产量，降低原材料能耗，减轻产品质量能减少材料资源消耗。设计中考虑减少环境负荷，实现机械构件通用性，要综合考虑设计对象的功能，综合权衡尺寸标准与结构强度等。机械制造与自动化设计避免使用含氟橡胶等材料，如非主要部位零件采用工程塑料，设计中使用新型环保材料，材料选取考虑零件报废后处理，做到污染小等环保要求。

　　MQL技术是切削中减少切削液的新技术，加工中将压缩空气与切削液混合气化，对加工刀具进行有效冷却。 硬件技术包括准干式加工用雾液喷供装置，切削处理装置等。MQL法使用润滑液用量为0.03~0.2L/h，典型加工中心湿切削液用量为20~100L/min。MQL技术在切削液的不同种类、不同刀具及加工参数下表现加工性能存在差异。某机床在滚齿加工中使用32#机油为切削油，废油处理困难。为贯彻环境管理体系标准，采用国产新型绿色合成切削液SG-3，代替传统32#机油，建立评价模型进行综合评价，计算采用进口合成切削液的综合评价得分为80.67，表明国产切削液与进口切削液优于32#机油切削油方案，考虑综合成本因素采用国产新型合成切削液方案，面向绿色制造切削液的选择具有可行性。

　　在机械制造中要考虑机械效率与节能提升，发动机选择要考虑低公害性，发动机是工程机械的心脏，对环境有较高要求。设计环节要考虑良好环保性能的发动机使用，降低能源消耗，减少运行对环境带来的污染。要积极改进液压系统，设计人员要根据实际选择油料，清除油液中的微尘杂质。换油时间可以适当延长，有效控制液压系统污染产生。在改进液压管时针对出现腐蚀老化管路改进，降低软管中废气排量。针对驾驶室设计兼顾安全性与环保性，可以选择有效遮挡紫外线的密封式玻璃，基于人体设计原理可以添加多元色彩。以往机械制造多选用手动方式添加润滑脂，加入环节易出现油液流出现象。需要考虑自动化加脂装置使用，达到设定时间后可以自动添加黄油，避免充油环节出现油液溢出现象。

　　4.结语

　　我国是生产制造大国，传统能源消耗巨大，对生态环境造成严重破坏。能源危机日益严重，短期不能找到替代传统能源情况下，如何减少工业能耗，充分回收浪费能源是当前面临的重要问题。节能技术应得到重视实践。随着时代发展，我国节能技术创新能力不断提高。工业制造行业发展关系到社会进程，目前节能设计理念在发达国家应用成熟。未来我国机械制造与自动化中节能技术应用更加普遍，自动化企业要抓住机遇加强节能环保技术发展。在机械制造与自动化行业中应用节能技术理念，要不断学习创新，考虑产品包装形式及生产材料等，解决工业机械制造与环境能耗的关系。

　　（作者单位：常州市高级职业技术学校）