胡易凡

摘要：机械制造与自动化设计时机械制造业技术革新和不断发展的重要依托，随着我国能源形势和环境形势的恶化，机械设计制造领域有关节能降耗的方案与设计不断增多，本文在综合目前机械制造与自动化设计的发展现状和未來对环保节能设计的要求进行了对比研究，旨在通过将机械制造与制动化设计和节能设计相结合，探索机械制造行业未来的全新发展思路。

关键词：机械制造；自动化；节能设计

机械制造及其应用在我国国民经济构成中占有较大的基础比重，而随着机械制造行业的不断发展也带来了严重的能源耗费和环境污染等问题。在实际的生产生活中，通过将自动化技术与传统机械制造相結合，在一定程度上创造了不错的收益，因而在目前急需环保与节能设计的时代节点之下，将节能设计进一步与机械制造、自动化技术相结合以促进行业繁荣、保护环境具有重要意义。

一、机械制造及其自动化的发展优势

（一）效率进一步提升

传统的机械以其使用物质燃料实现机械能和动能的转换进行工作而驱动社会工业化的转变。但是在高效率和高强度的生产环境下，传统机械表现出能源转换率低、动力较差、污染严重的弊端。这也表现出机械制造领域缺乏较好的设计和控制理念。而自动化技术在某种程度上实现了机械运转时的信息化水平，比如现代化的电子控制程序（ECU）可以准确检测汽车发动机的实时工况、燃油耗率、峰值功率、爆震情况等，实现了现代汽车发动机动力不断突破创造新纪录。

（二）安全性获得提升

机械的安全性一直以来是考验机械制造水平的重要尺度，好的机械不仅要实现全工况运转的安全性和生产效率，还要保证在安全使用期限内的故障水平。自动化系统的加入在很大程度上实现了机械的自检和故障报警，为机械使用者提供了良好的参考，从而避免了很多事故的发生。

（三）节能降耗成为可能

柴油机是一种传统大马力机械，由于柴油标号和柴油机工况的影响，污染问题长期困扰着柴油机械制造商，但是自动化系统加诸柴油机之上会使得柴油的燃烧情况得到良好的控制，通过检测柴油机油封、缸套、燃烧室内柴油的温度变化等数值，自动化系统能够得出当前柴油机的使用状况，提升其环保系数，也为环保设计提供了技术参考。

二、机械制造领域中节能设计的途径

机械制造与自动化设计是目前机械制造领域中提升产品素质、保证产品质量的重要手段，而节能设计是目前机械制造领域内先进的思想和方法，两者的结合不仅是必然的，也是现实的。将机械制造与自动化技术进行节能减排的设计需要通过如下途径实现：

（一）环保型材料的使用

机械制造的传统材料比如钢、铁、铝等在制造水平和发展空间上都已经不再具有吸引力，诸如发动机缸体、缸套、活塞、曲轴、连杆、轴瓦的使用材料都已经向着轻量化和环保方向进步。诸如宝马公司将其全新的直列六缸发动机的缸体换用轻质的铝镁合金、为了保证动力输出还将活塞换用钛合金、气门涂覆低密度钴、轴承也换用了新型合金材料。这类材料除了质量轻、韧性好等特点，最重要的仍然是其环保与低耗。

（二）延长使用寿命、可循环利用

在设计中考虑到机械的长期使用和减少维修次数也是节能降耗的重要途径，这在一定程度上减少了原材料的消耗，因而在生产和使用环节对机械的节能性起到了重大的推动作用。同时，机械报废之后的大部分材料都可二次回收利用，在减轻环境负担方面具有一定意义。

三、机械制造与自动化设计中节能设计的理念

为了实现机械制造和自动化整个流程的节能减排，机械制造和自动化设计者应从以下几点着手。

（一）优化和改进产品设计

将节能理念运用到机械结构的设计优化中是贯彻节能设计理念的基础，只有将节能环保技术落实到机械结构的设计环节，才能实现机械制造和自动化的节能和环保性，机械产品的设计体现为外形和功能两个部分。针对性的设计理念有两种：

首先，机械产品的外形决定了其使用过程中的资源消耗量，举例而言，机械阻力小的机械在实际运行过程中将更加节约燃油，降低负载的能耗。而诸如轮胎阻力、风阻等的阻力在长期使用过程中会加重能耗和机械的排放。

其次，机械产品的功能在其特定的领域内是由其设计用途决定的，为了实现最好的利用，发动机是机械中重要的动力部件，而影响发动机能耗的关键是其机械结构和设计理念。目前小排量涡轮发动机在实现同等动力的情况下排放量要显著低于大排量发动机或者柴油机，因而具有广泛的应用前景。因此，以节能设计为基础，发动机的选择要确保其具有效率高、能耗低、污染小的特性，从而有效降低机械发动机危害环境的程度，在节能的同时减少对环境的污染。

（二）优化机械的加工工艺流程

在机械零部件的加工方式中，应当选择合适的方式为其加工，这样可以避免资源浪费。合理的设计加工工艺可以减少加工载荷的波动，实现机械在全工况内良好的运转，而任何超负荷和不足负荷的情况都是对能量的浪费。这就要求在加工过程中可以通过选择最佳的加工方式来实现机械的最佳状态。比如锻压，可以是冷锻压、温锻压、热锻压。其中冷锻压和温锻压的能量利用效率高于热锻压，也利于机械材料发挥其最大功用，在具体选择锻压方式的时候也要结合当前机械生产的目标与实际运行的环境来决定。

四、结语

在工业制造业的发展过程中，能源消耗是阻碍其进步的重要因素，因此要实现工业制造业的可持续发展，就要从节能减排为出发点，使工业制造业的能源消耗得到有效降低。作为工业制造业中的机械制造及其自动化产业，其发展过程中也要将节能减排视为促进发展的关键点，将节能环保理念有效运用到设计环节中，从而从根本上实现机械制造和自动化产业的节能环保，有力促进机械制造业的快速健康发展。

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