機械設計制造及其自動化的節能設計思想探討

趙有強 劉曉斌 王源 張道軍

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 壽光 262700）

1 機械制造及其自動化的發展優勢

1.1 效率進一步提升

傳統模式上的機械制造是通過燃料的使用從而產生動能，進行工業生產與制造，如果能夠進一步提升機械制造的效率那么會帶動整個社會的生產效率的進一步提升。但是在現階段高強度的生產效率要求之下，傳統模式的機械制造呈現出動能轉化率低、生產率轉化率較低、環境污染較為嚴重的缺點。這種情況的出現主要是因為整個社會的工業生產并沒有整體化的生產管理模式的應用，自動化技術的應用能夠在很大程度上彌補這一缺陷并且將信息轉化成為生產動力。舉例來說，現階段使用的電子控制系統僅以實現對汽車發動機運行狀況的準確監控，能夠進一步減少耗油量，增加峰值功率，減少爆震情況的出現，能夠推動汽車發動生產。

1.2 安全性獲得提升

機械的安全性一直都是人們關注的重點，機械的安全能夠直接反映出機械制造的自動化水平，自動化的機械在實際的應用過程中不僅僅保持良好的生產效率，還需要保證自身運行的安全性，進一步減少機器運行過程中出現故障的幾率。自動化系統的應用能夠進行機械故障的自動報警，方便相關的檢修維護工作人員進行故障的排查，這樣能夠進一步增加機械生產的效率，能夠給機械的使用者提供非常多的信息參考數據，進一步減少在機械生產過程中故障的出現。

2 節能設計理念在機械制造及其自動化設計中應用的探索

2.1 選擇節能型發動機

機械設備中發動機的節能機能直接影響整套設備的節能機能。因此，在機械設備的前期設計階段，設計人員應當選擇能量消耗低、廢氣排放少、工作效率高的發動機作為設備的動力來源。一旦發現發動機無法滿足機械設備環保節能的要求，一定要及時在候選表中刪除這種發動機。

2.2 機械制造材料的節能設計

在機械制造自動化設備的制造材料上，優先選擇環保可回收的材料。不僅能使得機械制造自動化設備變得的科學化，做到了節能設計的理念和效果，還在一定程度上減少了經濟的投入。傳統的機械制造設備在材料的選取上，往往有限考慮的是設備的制造上，忽略了節能設計，使用功耗較高的材料，這種設計制造出來的機械制造設備不僅使用是壽命短，設備還不能進行二次回收利用，對企業和工業的發展帶來的不必要的資源浪費和經濟損失。例如使用PETE塑料作為機械制造自動化設備的材料，這種環保材料可以進行再次回收利用，經過回收之后，由設備進行高溫融化，再利用切粒機將其切碎之后，就可以再次進行合成使用。

2.3 制作工藝流程更優化環保

設計階段，最重要的是材料和結構的設計。為了把節能理念融入設計的全過程，必須要從制作工藝產品設計等多個方面進行改進，減少產品在制造過程中產生的能源消耗。這需要技術人員調整優化當前的技術，因為不同的加工工藝會產生不同的能源消耗，需優化當前的加工工藝順序。此外，要盡可能降低加工載荷，因為機械生產設備在載荷運行情況下使用效率更高，也不會產生能源的浪費。所以，從設計階段開始，設計人員既要考慮制造的生產效率和質量，又要考慮到資源的節約。以加工方式為例，熱鍛和冷鍛相對于溫鍛消耗的熱能更多，浪費的熱能也多。雖然在技術不斷改進的現在，很多熱能都能夠被回收利用，但是使用利用效率依然比不上溫鍛。所以，可以引入冷卻工藝，最大程度地回收熱能。為了降低機械制造產生的能源消耗，也可以采取優化零件結構或是縮小零件體積等方法。

2.4 虛擬化的機械設計

虛擬化的機械設計簡單來講就是在計算機以及自動控制的基礎上進行產品的模擬制造。這種方式能夠減少資源的浪費，直接利用計算機模擬制造產品發現產品的缺陷，并在虛擬的情況下調整產品，之后再次模擬生產，在產品符合規格后才開始進行實體生產。這個過程能夠降低次品率，提升整體的產品質量，是一個企業提升競爭力的好方法。這種虛擬化機械設計的方式彌補了傳統圖紙設計和樣品制造的弊端，在設計環節就能減少樣品的浪費，在修改環節也不會造成資源的浪費。設計后能夠直接傳輸數據，按照數據的要求設計出符合規格的產品，極大地縮短了制造時間，節省了工程的工期。

3 機械制造自動化技術未來發展

機械制造自動化技術的發展離不開節能設計理念的融合，以及計算機應用技術對其的幫助。目前的機械制造自動化設計往往都是通過計算機的虛擬技術模擬設計并運行，而隨著數字化制造技術的不斷進步，機械制造自動化的技術也在不斷完善和發展，由此可見，機械制造自動化未來的發展將會趨向規模化、國際化，這就要求對其自身技術的不斷完善，結合節能設計的理念，降低材料、能源等消耗，提高企業、工廠的經濟收益。

4 結語

在機械制造及其自動化設計過程中，把節能設計理念有效融入其中是機械行業不斷發展的基礎。為了有效提高工作效率，降低對能源的使用量，需要對機械設備進行自動化節能升級，不斷提升生產效率。