機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的節(jié)能理念

馬永明

（紫金銅業(yè)有限公司，福建龍巖 364204）

0 引言

機(jī)械制造與自動(dòng)化極大地推動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速進(jìn)步，大幅度提升了我國(guó)工業(yè)水平。為避免能源浪費(fèi)，可以將節(jié)能設(shè)計(jì)引入機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)中[1]，主要包含加工工藝、虛擬設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作工藝等方面。通過這種方式，不但緩解了工業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾，還能夠有效保證社會(huì)效益，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

1 機(jī)械制造及自動(dòng)化的含義及現(xiàn)狀

機(jī)械制造與自動(dòng)化在我國(guó)高校中是一個(gè)較為熱門的專業(yè)，同時(shí)也是通過計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備的輔助來完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造的一項(xiàng)新興技術(shù)。通過這項(xiàng)技術(shù)的推廣，能夠讓專業(yè)人員具備一定的科技研究經(jīng)驗(yàn)及機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)，推動(dòng)其他機(jī)械領(lǐng)域的良好發(fā)展，為其他的科學(xué)生產(chǎn)技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

近年，我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展較為迅猛，逐漸在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了重要地位。隨著我國(guó)信息技術(shù)不斷提升，機(jī)械制造行業(yè)通過信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合了自動(dòng)化，使得機(jī)械制造相關(guān)工作人員的工作環(huán)境具備較高的安全性。由于我國(guó)機(jī)械制造水平起步較晚，相比發(fā)達(dá)國(guó)家仍然有顯著差距，在機(jī)械制造與自動(dòng)化中的技術(shù)方面還不夠成熟，使得生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量無法得到保障[2]，存在一定瑕疵。因此我國(guó)應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到機(jī)械制造及自動(dòng)化水平的現(xiàn)狀，將機(jī)械制造及自動(dòng)化生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量作為工作重心，采取合理措施在技術(shù)層面更上一層樓，以此來推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的良性發(fā)展。運(yùn)用機(jī)械制造及自動(dòng)化技術(shù)能夠帶來較多好處，與傳統(tǒng)制造理念相比有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，不但能夠有效節(jié)省成本支出，還能有效提升生產(chǎn)效率。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)路徑

2.1 節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械制造及自動(dòng)化的思路

將節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，是一種全過程應(yīng)用，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及最后產(chǎn)品通過機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)都應(yīng)當(dāng)有效體現(xiàn)出來。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮到產(chǎn)品是否具備一定的可回收性，當(dāng)?shù)竭_(dá)產(chǎn)品的使用壽命終點(diǎn)后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方面評(píng)估，判斷其是否能夠進(jìn)行回收。若能回收，要采取相應(yīng)措施做好回收利用工作，進(jìn)而最大化地減少對(duì)環(huán)境造成的污染。采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念時(shí)，僅考慮機(jī)械產(chǎn)品的使用質(zhì)量及年限，忽視了產(chǎn)品的可回收性，導(dǎo)致當(dāng)前絕大部分機(jī)械產(chǎn)品都無法進(jìn)行回收與利用。只能夠采取掩埋的方式進(jìn)行處理，不但對(duì)環(huán)境造成了不同程度的污染，也浪費(fèi)了產(chǎn)品的原材料。制造機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，通過引入節(jié)能設(shè)計(jì)理念，應(yīng)盡量使用清潔能源作為機(jī)械生產(chǎn)過程中的能源供給。例如，將清潔能源中的風(fēng)能、太陽(yáng)能等替代火力發(fā)電，將自然光照明替代電燈照明等。同時(shí)，還應(yīng)改良機(jī)械制造工藝，在制造工藝中融入節(jié)能設(shè)計(jì)理念，最大限度降低原材料的浪費(fèi)[3]，提升產(chǎn)品合格率，采取合理措施降低產(chǎn)品廢品率，以此有效提升原材料的生產(chǎn)效率和利用率。

2.2 體現(xiàn)于機(jī)械制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，若沿用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念，則生產(chǎn)出的機(jī)械設(shè)備有著盡可能長(zhǎng)的使用壽命，且具備較強(qiáng)安全性，故會(huì)采取整體規(guī)劃性思維。通過這類方式制作出的機(jī)械產(chǎn)品雖然具備較高的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能夠有效保障機(jī)械及操作人員安全，但要想對(duì)其進(jìn)行分離就顯得較為困難，且無法進(jìn)行回收與利用，極易產(chǎn)生資源浪費(fèi)。為使資源得到一定程度的節(jié)省，最大化地減少能源消耗，引入節(jié)能設(shè)計(jì)理念后，機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造就應(yīng)當(dāng)趨近于簡(jiǎn)易。使相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)其進(jìn)行分離時(shí)更為輕松，便于對(duì)其進(jìn)行回收利用。需要注意，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)充分考慮到機(jī)械設(shè)備的完整性與耐用性，構(gòu)建完整的拆卸系統(tǒng)平移這些設(shè)備的相關(guān)單元，這樣不但保證機(jī)械設(shè)備本身性能，還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排、持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

2.3 體現(xiàn)于機(jī)械制造的加工

（1）選擇合理施工方式。進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，基于節(jié)能設(shè)計(jì)理念，能夠根據(jù)不同情況選取合理施工方式。例如，對(duì)部分產(chǎn)品進(jìn)行鍛造加工時(shí)有冷鍛、溫鍛以及熱鍛等方式，3 種方式工作效率大體相同，且對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無較大區(qū)別。但冷鍛與溫鍛對(duì)于機(jī)械制造的外界環(huán)境有著較高要求，消耗能量較大，不符合節(jié)能設(shè)計(jì)理念中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此可以選擇熱鍛方式，在保證了工作效率及質(zhì)量的同時(shí)，最大化地降低能源消耗。

（2）選擇統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品組件，不但可以大幅降低產(chǎn)品故障率，還能夠回收生產(chǎn)過程中使用的相關(guān)原料，有效節(jié)省社會(huì)資源，最大限度地減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。

2.4 體現(xiàn)于機(jī)械制造的制作工藝

在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行制作時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)生產(chǎn)活動(dòng)的實(shí)際特點(diǎn)，分析外部環(huán)境條件是否具備可操作性。由于機(jī)械制作工藝相對(duì)復(fù)雜[4]，將節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械制作工藝中時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)盡量對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行全方面回顧，分析出現(xiàn)的生產(chǎn)問題。判定采取新的制作工藝是否會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而選擇最為優(yōu)質(zhì)的制作工藝，最大化地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。同時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想，針對(duì)部分生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的廢物進(jìn)行綜合回收利用，既能提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又能保護(hù)環(huán)境。

2.5 體現(xiàn)于虛擬設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化

在機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)中引入節(jié)能設(shè)計(jì)理念，可以根據(jù)虛擬電子化方式，采取數(shù)字可視技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)。相關(guān)技術(shù)人員能夠在計(jì)算機(jī)中直觀地觀察到自身設(shè)計(jì)方案的成果，從而針對(duì)其中不足之處進(jìn)行優(yōu)化與改良。既可以大幅度節(jié)省資源，也能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度減少產(chǎn)品不合格率。

機(jī)械設(shè)備是否具備一定能效，主要還是取決于自動(dòng)化的程度[5]，自動(dòng)化程度較高，就可以使機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)更為靈活[6]。在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，通過節(jié)能設(shè)計(jì)理念制造出的機(jī)械設(shè)備具備較高的自動(dòng)化程度，不但能夠讓工作人員手動(dòng)操作相關(guān)機(jī)械設(shè)備，還能夠采取單片機(jī)PCL 技術(shù)來全面地自動(dòng)控制這類機(jī)械設(shè)備。通過將單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制中，可以優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行路徑和操作，自動(dòng)控制設(shè)備的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的可重復(fù)性以及無效性，可以減少機(jī)械設(shè)備的腐蝕程度、操作期間機(jī)械設(shè)備功耗以及工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)工業(yè)水平不斷提升，也激化了工業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾。通過將節(jié)能設(shè)計(jì)理念融入機(jī)械制造與自動(dòng)化設(shè)計(jì)之中，不但能夠有效保障工作效率及質(zhì)量，還能夠最大化地降低生產(chǎn)過程中的能源消耗，減少成本投入，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。