广东茂名 525000
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
1 引言
由于长期对能源开采以及使用，使得能源消耗较为严重，节能减排成为我国重要国策，对于机械制造与自动化产业来说，其具有高能耗特点，如果运用节能设计理念，一方面可以降低机械生产带来的污染，使环境得到有效保护，另一方面能够节约资源，避免资源出现大量的消耗，使工业成本逐渐降低。因此，无论是机械企业还是机械人员都应该重视节能设计，把其作为主要思想理念，使其在机械制造中得到体现，在提升自动化水平的同时，取得良好的生态效益。
2 机械制造与自动化发展现状
我国当前机械制造与自动化的发展十分迅速，在我国的工业制造领域具有举足轻重的地位，机械制造与自动化的状况将会影响制造业的发展。近年来随着计算机技术的广泛应用，机械制造自动化的水平朝着更快的未来发展，能够提高整个机械制造业的发展，引导我国的各个行业不断向前发展。当前我国机械制造的起步较晚，一些技术并不够成熟，在操作中也存在很多问题，对理论的认知不够透彻，机械发展水平仍然处于初级阶段，与发达国家相比存在较大差距。由于我国当前各方面技术的不够完善，机械制造产品的质量参差不齐，因此设计人员要不断吸收发达国家机械制造自动化的经验，不断创新统筹发展，提高技术的革新能力，提升整个产品质量。面对机械制造与自动化的现状，正视其中的问题，取长补短提升整体技术水平。
3 节能设计理念在机械制造与自动化中的应用情况
3.1 发动机方面
对于节能设计理念来说，低公害、环保是它的主要特点，但在机械制造及自动化生产期间，发动机扮演着十分重要的角色，环境污染程度和发动机质量之间具有非常密切的关系，所以为促进污染排放量减少，需要在生产期间使发动机噪音有效降低。在机械制造过程中，需对发动机进行合理选择，使发动机能够满足节能、环保的要求，有利于使能源消耗量明显降低，噪音污染得到有效减少，从而在机械制造中使节能设计理念的运用得到充分体现。同时在设计期间，需要将设计方向朝着低油量消耗方向进行，最终促进工作效率得到显著提高。
3.2 结构设计
从传统设计理念来看，很多时候在设计中为保障机械设备的耐久性与完整性，结构设计方面多是采用整体化思路，整体化结构强度和整体性好，但不易拆分、难回收，就易造成资源浪费。节能设计理念中为节约资源，降低能耗，应采用模块化设计思路，为回收再利用创造有利条件。结构设计方面，应易拆、易回收、易处理。但为保障耐久性和完整性，应建立完整的拆卸方法体系，对相关模块进行编号，从而为后续回收利用创造便利。
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。
4 面向机械加工切削参数与工艺路线集成优化的节能策略
在零件的工艺路线方案制定之后，切削参数优化旨在确定零件各工序在机床上的切削速度（或主轴转速）、进给速度、切削深度等参数。传统的机械加工切削参数和工艺路线分开优化时，忽略了两个环节对能耗的相互影响关系。一方面，零件各工序的切削参数选择，直接受工艺路线方案中的机床选择和刀具选择影响；另一方面，零件工艺路线的能耗，受各工序切削参数选择的影响。图1展示了切削参数和工艺路线对能耗的相互影响关系。其中，空切时段能耗、切削加工时段能耗、磨钝换刀时段能耗均受工艺路线和切削参数共同影响；在相同的工艺路线方案下，不同切削参数所对应的能耗（Eair、Ecutting、Etc）各不相同；当零件工艺路线方案中机床和刀具选择发生变化时，各工序的切削参数也会发生相应变化，由此导致机械加工制造系统能耗（Eair、Ecutting、Etc）随着工艺路线与切削参数方案变动而发生显著差异。因此，与单独优化工艺路线或单独优化切削参数相比，通过开展切削参数和工艺路线集成优化能进一步降低机械加工制造系统能耗。
图1 机械加工切削参数和工艺路线对能耗的影响关系
5 结束语
综上所述，在我国不断发展机械制造与自动化的影响作用下，在很大程度上便利了人们的生活，使得人们的生活水平得到明显提高，然而在使用和制造期间，由于严重影响了环境，导致环境的污染程度不断加剧，从而使得人类在生存过程中面临巨大挑战，所以当前在机械制造与自动化生产期间应当充分应用节能设计理念，在促进能源消耗有效降低的同时，还可以使各种工业垃圾和污染物的产生明显减少。因此，对于节能设计来说，需要对该理念的相关要求积极遵循，更好地保护地球环境，使人类生存的环境更加和谐、美好。
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论文作者:李海全
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/14
标签：机械制造论文; 节能论文; 设计理念论文; 工艺论文; 参数论文; 路线论文; 加工论文; 《防护工程》2019年10期论文;