節能理念在機械設計制造及自動化技術應用中的融合探索

張悅鵬

（貴州機電職業技術學院，貴州 黔南布依族苗族自治州 558000）

近年來，機械化技術在各行各業中得到了廣泛應用，為機械化生產提供了可靠保障，成為推動我國現代化建設發展的根本動力。近年來，機械設計制造及其自動化水平逐步提高，在帶來巨大機遇的同時，也面臨新的挑戰。尤其是社會發展速度加快，各項技術也日新月異，如果仍舊停留于傳統的發展模式下，將會造成資源消耗量不斷增長的情況，這是限制行業可持續發展的主要原因。因此，應該全面融合節能理念，加強對生產各環節的優化，提高生產效率與質量，創造良好的經濟效益及環保效益；應該結合機械設計制造及自動化的基本特點，制定切實可行的技術融合方案，以強化對實踐工作的科學指導。

1 機械設計制造及自動化技術的特點

首先，機械設計制造及自動化技術具有綜合性特點。該領域涉及產品的設計研發和生產制造等各個環節，也涉及機械工程學、物理學等多個學科，因此呈現出綜合性和復雜性特點，在實踐工作當中需要考慮到多個因素對產品質量的影響。相較于傳統技術而言，機械設計制造及自動化技術的應用真正增強了設計制造的精度，而且研發和制造周期大大縮短，產品質量得到可靠保障。此外，計算機技術在生產實踐中的應用也越來越普遍，能夠實現設計方案的全面優化，防止產品質量受到影響。隨著技術水平的提高，設備呈現出微型化的特點，因此能夠有效控制能耗，使得設備靈活性更強。

其次，使用機械設計制造及自動化技術時需要確保設備能耗得到有效控制。在我國機械制造業快速發展的趨勢下，生產規模也在逐步擴增，由此引起的能耗升高和環境污染問題也引起社會的高度重視，必須不斷創新技術應用手段，實現能源資源高效化利用，避免資源浪費問題，以降低生產成本投入[1]。無論是在設計研發階段還是在生產制造階段，都要了解能耗升高的具體原因，以優化設備性能，使其處于更加高效的運行狀態當中。

最后，機械設計制造及自動化技術的應用必須符合基本生產需求，要了解機械設計制造的生產特點及要求，加強對每一個流程和環節的全面優化，以達到企業的總體生產目標。積極貫徹節能理念，促進企業的轉型升級。需要以生產需求為依托，在不影響生產質量和效率的前提下控制能耗，從而使企業獲得更高的利潤，增強自身的核心競爭力。

2 節能理念在機械設計制造及自動化技術應用中的價值

首先，可以實現能源消耗問題的全面控制。在工業化進程中，能源消耗量過大問題已經十分顯著，必須以節能理念為指導，強化對整個機械設計制造過程的優化與控制，落實經濟可持續發展的要求，從環境保護、能耗控制等角度出發制定切實可行的技術方案，真正解決能耗不斷升高的問題。比如很多機械設備及零部件可以實現回收利用，能夠控制生產總成本，防止處理不當而造成環境污染的問題，已經成為當前行業發展的必然要求。

其次，可以有效控制生產投資。運用節能理念對設計制造環節實施控制，可以有效降低成本投入，避免企業面臨較大的資金壓力。各類資源可以得到重復性利用，隨著生產工藝的全面優化，資源投入量也會更小，在保障質量與產量的基礎上創造更高的經濟效益，符合企業的未來發展需求[2]。

最后，能夠實現人與自然的和諧發展。現代化社會中大氣環境、水環境和土壤環境污染問題越來越嚴重，在機械設計制造及自動化領域融合節能理念，可以在保持經濟建設速度的前提下降低對自然生態環境的負面影響，為環境友好型社會的構建創造條件。

3 節能理念在機械設計制造及自動化技術應用中的融合策略

3.1 增強節能意識

為了體現節能理念的優勢，為機械設計制造及自動化行業發展注入強勁的動力，設計制造人員應該增強自身的節能意識，在工作中不斷創新，認識到節能降耗對于企業和社會的重要意義與價值[3]。企業應該加大在新設備、新材料和新工藝方面的投入力度，解決生產制造中的環境污染問題，防止只追求眼前經濟利益而忽視了企業的長遠發展。應該加快企業的工藝改造進程，通過對當前生產工藝進行合理優化，解決實踐中的高能耗問題，防止造成不必要的資源能源浪費問題。對當前設備的運行性能進行全面評估，運用新設備加以逐步替換，構建綠色化生產模式。對機械設備的運行特點進行評估和分析，從設計和制造環節實施源頭控制，了解設備運行中能耗不斷升高的具體原因，以便制定更具綠色化的設計制造方案。

3.2 優化設備設計

設計機械設備時融合節能理念，可以有效優化設備的運行狀態，降低運行過程中的能源消耗，以達到節能減排的效果。首先，應該在發動機設計中融合節能理念。發動機是設備運行的核心構件，對于能源的需求量較大，這也是造成能耗增大的主要原因[4]。此外，如果沒有做好設備的排污設計，則會造成嚴重的環境污染問題，而且在運行中會產生較大噪聲，影響人們的正常生活。在發動機設計中應該做好選型工作，控制設備排污量和噪聲，遵循環境友好型原則，達到優化設計的目的。如圖1所示，在空氣供給裝置設計過程中采用了空氣流量傳感器、節氣門怠速開度控制傳感器、空氣濾清器等構件，使得設備的運行更加可靠，起到了節能減排的作用。其次，應該在液壓防滲漏系統設計中融合節能理念。在選擇液壓元件時應該做好性能評估，使內部部件的損耗量得到全面控制，延長設備的使用壽命，防止造成較多雜質而影響空氣質量[5]。最后，在駕駛室設計中也要融合節能理念。駕駛室玻璃應該具備更好的防紫外線功能，保障駕駛人員的健康安全，同時以減振降噪為重點，提高駕駛室的操作穩定性。在設計后壁板時可以選擇瀝青型阻尼材料，能夠減少振動狀況，給駕駛人員帶來更好的工作體驗。

圖1 空氣供給裝置

3.3 選擇節能材料

近年來，節能材料在生產實踐中得到廣泛應用，這也是提高機械設計制造及自動化技術水平的關鍵，能夠降低對自然生態環境的危害，改善機械設備的運行狀態。以可持續發展為目標選擇對人體無害的材料，而且要實現循環利用，避免造成材料浪費的問題。加強對采購環節的全面管控，在成本預算范圍內優先選擇節能型材料，在保障生產安全、質量和效率的基礎上，促進企業生產模式的創新與改革[6]。對不同材料的實際應用情況進行對比，了解具體的節能效果，以便選擇最優材料，降低資源能源消耗量。除了要確保材料無毒無害外，還應該了解材料的可降解性能和可回收性能，在重復利用當中控制成本投入。輕質低能耗材料在實踐中得到廣泛應用，可以使設備重量得到控制，滿足了裝配和搬運等工作需求，使得設備運行更加安全、可靠[7]。此外，在設備的常年運行過程中很多零件會出現報廢的情況，應該做好報廢環節的優化，針對零部件實施回收再利用，以避免出現較多廢棄物。

3.4 創新生產工藝

在傳統生產體系下，生產工藝不合理會造成較高的能耗，因此應該加強對生產工藝的創新，使各個生產工藝環節更加合理，降低能源使用量，避免造成嚴重的環境污染問題[8]。在機械設計制造及自動化生產中，要充分了解各項生產工藝的基本特點，合理安排各項工序，既能夠提高生產效率，也可以減少不必要的能量消耗。合理調整工藝參數，也是實現節能降耗目標的關鍵，同時改善產品的整體質量效果。因此，在生產實踐中應該做好全面調查與評估，了解不同生產工藝環節的參數情況及運行效能，通過對比分析的方式選擇最優參數。而在單個零件加工工藝中，不僅要考慮到零件自身的質量情況，更要明確設備的運行需求，提高零部件和設備的契合度，達到改善設備運行狀態的目的[9]。此外，還應該針對設備結構實施優化，特別是在研發階段要省去非必要構件，減輕設備的運行負擔，簡化整體結構布局，不僅能夠降低材料用量，而且在后期運維中提供更多的便利。

3.5 實現自動化調控

機械設計制造及自動化行業的未來發展趨勢以自動化為主，必須實現各個生產環節的自動化處理，不僅能夠減輕工作人員的負擔和壓力，而且可以節能降耗，提高整體生產效率與質量，改善企業的經濟效益。很多機械產品的智能化程度更高，在自動化調控中也要融合節能理念，使各類資源得到高效利用。比如在設計鍋爐設備的過程中，可以引入其他輔助設備，包括了單片機、傳感器、通信設備和執行單元等等，以自動化控制系統為核心強化對鍋爐設備的控制效果，能夠根據生產需求控制設備的運行參數，在供熱要求下使鍋爐設備處于最佳運行狀態當中[10]。此外，能夠及時獲取設備的負荷參數并實現實時化控制，出現故障問題后也能更加及時地進行反饋，在保障供熱可靠性的前提下控制能耗。人工智能技術在機械設計制造及自動化領域也逐漸得到應用，能夠實現智能化調控的目標，運用網絡信息技術、大數據技術、物聯網技術等改善設備性能，實現對設備故障的自動化處理和反饋，避免造成嚴重的生產事故。

4 結語

在生產作業中應用機械設計制造及自動化技術，呈現出綜合性特點，對于能耗控制的要求較高，而且必須滿足基本生產需求，以促進產品質量的改善。節能理念的融合應用，能夠減低能源消耗，生產成本的控制效果也更好，有助于實現人與自然的和諧發展。在實踐工作當中，應該通過增強節能意識、優化設備設計、選擇節能材料、創新生產工藝和實現自動化調控等途徑，逐步構建完善的技術應用體系，以體現節能理念的價值，提高機械設計制造及自動化技術水平。