探讨机械设计制造及其自动化的节能设计思想

葛威

摘要：机械加工本身就是消耗能源和排放废弃物的过程，在机械设计加工中，需要将能耗与排放量降至最低，尽量减少机械加工制造对自然生态环境的影响，实现机械加工制造领域的绿色环保发展，平衡社会经济活动与环境保护之间的关系。因此，在机械设计加工中需要运用节能降耗技术、信息技术与PLC通信和控制技术等，进行机械设计与机械加工过程的优化调整，加大机械设计加工节能降耗控制的力度，以实现机械设计加工各个环节的节能降耗减排。

关键词：机械设计制造；自动化；节能设计思想；

引言

随着国家产业升级步入攻坚阶段，以粗放型、高消耗、高污染为典型特征的传统机械设计制造模式，已无法满足社会可持续发展的基本要求。将绿色理念融入机械设计制造中，既是呼应“人与自然和谐共处”的应然之举，同时，也是机械行业全方位改良生产模式、提高生产质量的重要途径。在历经数年实践后，绿色理念已广泛渗透到机械设计制造的各个环节，但在具体执行方面，仍存在诸多谬误与不规范情形，因此，仍需从分析问题、解决问题的总体思路出发，对绿色理念在机械设计制造中的应用路径展开说明。

1机械设计制造及其自动化的特点

机械设计制造及其自动化具有以下特点：（1）与高水平现代化技术完美结合。（2）运用先进技术理念。在进行实际操作过程中，现有机械制造设计打破传统制造的理念和方式，与现代电子科学技术有效结合，发挥着巨大能力。对比传统和现代的机械设计制造工艺，可以发现，传统技艺主要依靠人力实施。为保证工作的效率，操作工人需要具备娴熟的技能水平。此外，对生产流程涉及的理论知识要充分掌握。操作工人的综合素质及技能水平对产品具有一定的影响。因此，在传统机械设计制造工作中，工人需要高度集中注意力，严格把控产品制造的各个环节同时注意操作中的自我防护。现代的机械设计制造技术很好地节省人力成本，减少制作流程中人工操作环节，通过计算机编程，设计出全部制造流程，智能化的管控生产工作不仅提高工作效率还减少人工操作出现的问题。在相当程度上节省了企业成本，提高了生产品质，为企业带来较好的经济收益。随着科技不断发展，红外线技术应用于机械设计制造中，为我国制造业的发展创新带来灵感，生产的技术水平逐年提高。

2发展现状

机械制造属于工业发展的重要基础，通过国家机械制造规模，反映出国家经济实力、科技水平。机械制造业发展，成为工业化、社会发展的指标。信息时代下，机械制造业的不足问题较多，例如，信息系统的汇总能力、共享能力差，缺乏信息采集能力。针对以上问题，应当促进深化改革，实现行业发展的节能化、绿色化。当前，机械制造业经济中，7类投资金融大于千亿元，汽车制造、通用设备金额超过14000亿元；器材制造、电气设备、专用设备的投资金额，可以达到8000亿元。仪器仪表、金属矿物制品、非金属制品的投资金额，高达1000亿元。分析行业投资金额可知，首先，汽车制造业、通用设备的投资占比大，约为50.35%；其次，为器材制造、电气设备、专用设备行业，占比36.5%；其余类占比14.46%。近几年，在计算机技术、信息技术带动下，机械制造工业水平提升，相应改变了生产工艺流程、产量规模、技术手段等，极大地影响经济体系的稳定性。经济发展下，国家深入践行绿色、环保理念，对机械制造业的发展影响大。为了确保机械制造业的经济效益，相关部门联合国家理念，高度重视节能设计，以节约生产方式，增加企业的经济效益，推动整个机械制造业发展。

3节能设计思想在机械设计制造及自动化中的应用

3.1绿色材料选择

绿色理念下的原材料选取过程，本身也包含材料方案设计、材料选取要求、材料改造回收方案三方面内容。其中的材料方案设计，基本上与机械产品设计活动同步展开，可视为机械设计行为在材料端的延伸。一般而言，绿色材料方案设计可依次分为初筛、再筛、替代三个工作任务：首先，设计人员要根据机械设计对材料性能的要求，筛选具有可行性的材料名单；其次，依据行业内的环保要求，设计人员对材料进行二次筛选，除去其中污染超标的材料；最后，结合后续设计以及机械产品的内部性能测试，对暴露出环保问题的材料，及时进行可替代材料的补充。聚焦到材料选取环节，设计人员需重点确保材料基准加工工艺与机械设计制造过程的一致性，在选取具体材料时，应将与机械制造有关的特殊环境考虑在内，以减少机械制造过程中的安全事故。在材料改造回收方案的设计上，应避免整体方案与绿色理念的潜在冲突，比如，对性能衰减周期过短的材料，应保障可替代材料在数量和种类上的充裕；对污染规模不高但污染持续性强的材料，则应做好低污染处理系统的配套设置。

3.2选择节能发动机

发动机是机械的动力来源，机械常用的发动机是燃油发动机。在选择燃油发动机时，需要以节能降耗为基本原则。一是低油耗，侧重于选择使用低油耗的发动机，既可维持机械的正常运行，又可减少油耗量；二是低排放，燃油发动机主要通过燃烧汽油或柴油获取动力，如果燃烧不够充分，排放的废弃物较多，采用低排放的发动机可减少排放量；三是高效率，发动机运行的效率影响着机械的工作效率，将发动机的效率提至最高，可以进一步提高能源的利用率，达到节能降耗的目的。

3.3结构优化

机械部件构造，会影响使用效果。例如，机械制造、自动化设备，存在部分冗余功能，无法作用到生产制造中，还会增加设备资源浪费。为了确保机械制造自动化设备的功能、结构实用性，需要优化结构，发挥功能作用，控制额外设计与功能。同时，控制设备资源的浪费问题。比如，机械制造、自动化设备中，包含2个功能按钮，要求人员同时按下按钮，才可以运行和操作设备。对于机械制造自动化设备来说，上述功能为重复性设计，会增加资源浪费。

3.4优化机械加工工艺路线

机械加工工艺路线影响着机械加工过程，需严格按照机械加工制造技术的标准要求，根据企业机械加工工艺的实际情况，以工艺线路最短、加工时间最短、碳排放量最低为目标，对机械加工工艺路线进行优化调整，以实现机械高效低碳加工。一方面，对加工过程进行能耗控制，根据机械加工的内容与任务，进行加工工艺路线的规划设计，深入分析加工工艺中影响能耗的因素，如工艺设备、生产系统、工艺类型等，评估影响程度，制定优化措施。另一方面，利用机械加工设备上的传感器，实时采集加工工艺的数据信息，分析机械加工过程的能耗情况，为工艺路线优化后的落实提供参考。

结束语

综上所述，随着节能环保理念的推广，机械制造自动化也要落实节能环保思想。在融入节能理念后，可以提升机械设计制造与自动化技术水平，为国家、社会发展提供技术支持。该项技术的应用，可以节约资源与能源，保护生态环境，还可以推广节能环保理念，实现可持续发展战略。

参考文献

[1]李彦会.自动化技术在农业机械设计制造中的应用浅析[J].世界热带农业信息,2022,23(06):69-70.

[2]张悦鹏.节能理念在机械设计制造及自动化技术应用中的融合探索[J].南方农机,2022,53(09):163-165.

[3]杨明慧.基于节能设计理念在机械制造与自动化中的应用方法分析[J].河北农机,2021,14(08):96-97.

[4]叶宜凡,黄粮山.矿山机械制造与自动化设计中的节能设计理念的相关探索[J].科技风,2020,14(23):117.

[5]鲁璐.节能设计理念在机械制造及自动化应用中的渗透研究[J].中国设备工程,2020,25(09):165-166.