節能設計理念下的機械制造與自動化設計策略研究

張 兵

（贛西科技職業學院教師，江西 新余 338000）

引言

雖然我國機械制造與自動化行業起步較晚，但在技術創新方面也有一些建樹。隨著計算機技術、物聯網技術的不斷發展，節能設計理念的深入，我國機械制造與自動化設計也步入了新的發展階段。部分機械制造企業技術人員堅持節能設計理念，對機械制造與自動化設計進行了優化，因地制宜結合外部環境來創新制作工藝，升級傳統產品結構，在保證產品基本性能滿足實際需要的基礎上，簡化機械設備結構，減少零件數量，降低設備使用能耗。同時，調整加工工序，提升能源利用效率，促進節能環保。因此，本文將著重對節能設計理念下的機械制造與自動化設計策略進行探究。

1 機械制造與自動化設計中存在的問題

1.1 機械制造與自動化設計的設施相對滯后

我國機械制造行業經歷了相對較長的發展階段，當前仍有一些機械制造企業在使用較為陳舊的機械設備。一方面，這些設備功能較單一，零件繁多且操作復雜，設備性能難以跟上新產品的生產需要，且相當一部分設備處于即將被淘汰的邊緣，在這種情況下，難以保證設備的生產加工效果。另一方面，有些設備無法完全滿足產品對加工精度的要求。要保證產品質量穩定性，就需要嚴格控制機械設備各位置零件的規格、尺寸和形狀，而目前國內許多機械生產設備的加工精度不高，難以滿足產品的高精度設計要求，加工出的機械產品偶爾會出現誤差，對機械運行穩定性和使用壽命的影響較大。如機械設備在加工零件后，加工機床的刀具可能會由于溫差較大發生變形，若沒有仔細檢查繼續加工其他零件，機床幾何誤差會超出標準值，致使產品加工精度不夠。

1.2 機械制造與自動化設計缺乏高新技術支持

現階段，我國機械制造企業基本上都引入了自動化系統，但這些自動化系統大多依賴于國外引進。一是國內機械制造企業缺乏自動化系統研發的核心關鍵技術，需要從國外企業和機構引進自動化系統，一旦自動化系統發生故障或損壞，設備維修費用也不低，導致機械制造受到多種因素制約，生產加工的安全性和穩定性無法得到保障[1]。二是國內自主研發的自動化系統尚且處于起步階段，缺乏相關研發能力和技術，研發出的自動化系統還不成熟，存在一些缺陷，無法較好滿足現代機械生產更高需求。如國外已經普及了偏激光技術、納米技片等先進技術，而我國大多數機械制造企業還未完全實現機械制造與自動化技術與高新技術的有效融合，機械自動化水平不高，制約了機械制造產業的發展。

1.3 機械制造與自動化設計中材料選擇不夠環保

機械制造與自動化設計生產過程中不可避免會產生廢棄物，且機械設備使用頻率高，零部件報廢也是正?，F象，這些材料的生產、使用及廢棄都會對環境造成污染。如一些材料在加工過程中會產生粉塵、氣味和切屑，不僅給人的健康帶來威脅，還會污染環境。機械制造業中的電鍍鋅作業，需要使用到電鍍液。主鹽濃度高，溶液的導電性和電流效率會較高，但是主鹽濃度升高會使陰極極化減弱，出現較粗的鍍層結晶，使鍍液的分散能力降低，而且鍍液的帶出損失較大，成本較高，還增加了廢水處理的負擔。鍍鋅產生的環境污染也較大，如電鍍前工件清洗產生的酸、堿污染；鋅對水體產生污染，對水生動物危害大；鍍鋅后的鈍化工序中產生的銘污染，尤其是六價鉻，屬于重污染源。

2 節能設計理念下的機械制造與自動化設計策略

2.1 增加機械制造與自動化設計的節能設施投入

在我國產業結構中，機械制造行業一直是整體工作的重點，同時也是我國經濟發展的主要支撐力量之一。機械制造企業要增加對節能設施的投入，在機械制造與自動化設計中融入節能設計理念，降低對能源的需求量，提高生產效率的同時減少環境污染。設計人員在進行機械產品設計時，可以落實結構改造這一項工作。一方面，根據產品生產需要，引進相應的節能機械設備。機械設備能否減少能耗在一定程度上取決于發動機是否節能，廣大機械制造廠以及自動化企業管理者需要對其加以重視，在開展工業設計時，對工業設備的內外部結構進行優化設計，將各方面零件的受力情況進行均衡化處理，從而有利于機械設備使用壽命的延長。因此，企業管理人員在在購買機械設備時，在合理控制生產成本的基礎上，盡量選擇低排放、低能耗、高效率的水冷增壓柴油發動機[2]。另一方面，基于節能設計理念，優化機械設備設計。如利用PLC單片機技術對機械設備進行自動化控制，優化操作程序和運行路線，減少設備的無效工作量，降低設備在運行過程中的磨損和能耗，提高設備使用效率，延長設備使用壽命。

2.2 加強節能技術在機械制造與自動化設計中應用

隨著我國機械制造以及自動化技術快速發展，二者相結合應用于工業制造能夠成為未來主流發展趨勢。我國機械制造水平長期處于初級階段，如果無法及時優化設計結構，那么很容易造成資源浪費這一重大問題。因此，機械制造和自動化技術的有效結合不僅能夠提升機械產品的整體質量和性能，還能夠更好地控制材料的應用以及能源消耗等，從而達到節能降耗的目的。機械制造企業要加強節能技術在機械制造與自動化設計中的應用，優化機械設備使用性能，減少能耗。一是重視核心技術的研發。機械制造企業應堅持節能設計理念，在引進國外先進技術的基礎上，要加強對該技術的研究分析，并結合自身研發的自動化系統中存在的不足之處，借鑒國內外研發生產經驗，不斷提升自主研發能力。二是基于節能設計理念，積極應用現代化技術。機械制造企業技術人員要貫徹節能設計理念，將計算機技術、智能化技術和信息技術應用到機械制造與自動化設計過程中，如在數控系統中要做到用戶使用界面圖形化、科學計算可視化和多媒體應用，可視化技術與計算機虛擬環境相結合，提升數據綜合處理能力，全面監控加工機床、機械設備運行情況，提高機械自動化水平，降低能源消耗率。

2.3 注重機械制造與自動化設計中環保材料使用

在機械制造與自動化設計過程中，使用的材料會對能源損耗、環境產生直接影響，因此材料選擇尤為重要。在機械設備材料設計方面，機械制造技術人員要堅持節能設計理念，在減少環境污染和提高生產效率的基礎上，盡可能選擇可再生、可回收的環保材料，減少重金屬、稀有材料和貴金屬材料的使用[3]；在機械零部件的選擇上，使用率高的零部件容易損壞，因此在選擇這類零部件的時候要滿足可循環使用、易更換的要求，盡量選擇高強度的塑料材質環保材料或其他非金屬材質的材料，避免使用氟利氧、樹脂等會造成環境污染的材料。

3 結語

機械制造企業在節能設計理念下，要加大對節能設施的投入力度，優化機械設備設計；加強核心技術的研發，將節能技術與人工智能、計算機技術等高新技術相融合，降低能源損耗。此外，還要注重機械設備材料的選擇，盡量選擇可再生的環保材料，并且要注重材料的回收與循環利用，簡化機械設備中的零件，提升設備性能的同時，減少對環境的污染。