節(jié)能理念在機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)應(yīng)用中的融合探索

張悅鵬

（貴州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 黔南布依族苗族自治州 558000）

近年來，機(jī)械化技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，為機(jī)械化生產(chǎn)提供了可靠保障，成為推動我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的根本動力。近年來，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化水平逐步提高，在帶來巨大機(jī)遇的同時，也面臨新的挑戰(zhàn)。尤其是社會發(fā)展速度加快，各項技術(shù)也日新月異，如果仍舊停留于傳統(tǒng)的發(fā)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(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要原因。因此，應(yīng)該全面融合節(jié)能理念，加強(qiáng)對生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效益；應(yīng)該結(jié)合機(jī)械設(shè)計制造及自動化的基本特點(diǎn)，制定切實(shí)可行的技術(shù)融合方案，以強(qiáng)化對實(shí)踐工作的科學(xué)指導(dǎo)。

1 機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)的特點(diǎn)

首先，機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)具有綜合性特點(diǎn)。該領(lǐng)域涉及產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)制造等各個環(huán)節(jié)，也涉及機(jī)械工程學(xué)、物理學(xué)等多個學(xué)科，因此呈現(xiàn)出綜合性和復(fù)雜性特點(diǎn)，在實(shí)踐工作當(dāng)中需要考慮到多個因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。相較于傳統(tǒng)技術(shù)而言，機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)的應(yīng)用真正增強(qiáng)了設(shè)計制造的精度，而且研發(fā)和制造周期大大縮短，產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠保障。此外，計算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用也越來越普遍，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計方案的全面優(yōu)化，防止產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。隨著技術(shù)水平的提高，設(shè)備呈現(xiàn)出微型化的特點(diǎn)，因此能夠有效控制能耗，使得設(shè)備靈活性更強(qiáng)。

其次，使用機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)時需要確保設(shè)備能耗得到有效控制。在我國機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展的趨勢下，生產(chǎn)規(guī)模也在逐步擴(kuò)增，由此引起的能耗升高和環(huán)境污染問題也引起社會的高度重視，必須不斷創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用手段，實(shí)現(xiàn)能源資源高效化利用，避免資源浪費(fèi)問題，以降低生產(chǎn)成本投入[1]。無論是在設(shè)計研發(fā)階段還是在生產(chǎn)制造階段，都要了解能耗升高的具體原因，以優(yōu)化設(shè)備性能，使其處于更加高效的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中。

最后，機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)的應(yīng)用必須符合基本生產(chǎn)需求，要了解機(jī)械設(shè)計制造的生產(chǎn)特點(diǎn)及要求，加強(qiáng)對每一個流程和環(huán)節(jié)的全面優(yōu)化，以達(dá)到企業(yè)的總體生產(chǎn)目標(biāo)。積極貫徹節(jié)能理念，促進(jìn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。需要以生產(chǎn)需求為依托，在不影響生產(chǎn)質(zhì)量和效率的前提下控制能耗，從而使企業(yè)獲得更高的利潤，增強(qiáng)自身的核心競爭力。

2 節(jié)能理念在機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)應(yīng)用中的價值

首先，可以實(shí)現(xiàn)能源消耗問題的全面控制。在工業(yè)化進(jìn)程中，能源消耗量過大問題已經(jīng)十分顯著，必須以節(jié)能理念為指導(dǎo)，強(qiáng)化對整個機(jī)械設(shè)計制造過程的優(yōu)化與控制，落實(shí)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，從環(huán)境保護(hù)、能耗控制等角度出發(fā)制定切實(shí)可行的技術(shù)方案，真正解決能耗不斷升高的問題。比如很多機(jī)械設(shè)備及零部件可以實(shí)現(xiàn)回收利用，能夠控制生產(chǎn)總成本，防止處理不當(dāng)而造成環(huán)境污染的問題，已經(jīng)成為當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的必然要求。

其次，可以有效控制生產(chǎn)投資。運(yùn)用節(jié)能理念對設(shè)計制造環(huán)節(jié)實(shí)施控制，可以有效降低成本投入，避免企業(yè)面臨較大的資金壓力。各類資源可以得到重復(fù)性利用，隨著生產(chǎn)工藝的全面優(yōu)化，資源投入量也會更小，在保障質(zhì)量與產(chǎn)量的基礎(chǔ)上創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，符合企業(yè)的未來發(fā)展需求[2]。

最后，能夠?qū)崿F(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展?，F(xiàn)代化社會中大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，在機(jī)械設(shè)計制造及自動化領(lǐng)域融合節(jié)能理念，可以在保持經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度的前提下降低對自然生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，為環(huán)境友好型社會的構(gòu)建創(chuàng)造條件。

3 節(jié)能理念在機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)應(yīng)用中的融合策略

3.1 增強(qiáng)節(jié)能意識

為了體現(xiàn)節(jié)能理念的優(yōu)勢，為機(jī)械設(shè)計制造及自動化行業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁的動力，設(shè)計制造人員應(yīng)該增強(qiáng)自身的節(jié)能意識，在工作中不斷創(chuàng)新，認(rèn)識到節(jié)能降耗對于企業(yè)和社會的重要意義與價值[3]。企業(yè)應(yīng)該加大在新設(shè)備、新材料和新工藝方面的投入力度，解決生產(chǎn)制造中的環(huán)境污染問題，防止只追求眼前經(jīng)濟(jì)利益而忽視了企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。應(yīng)該加快企業(yè)的工藝改造進(jìn)程，通過對當(dāng)前生產(chǎn)工藝進(jìn)行合理優(yōu)化，解決實(shí)踐中的高能耗問題，防止造成不必要的資源能源浪費(fèi)問題。對當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行性能進(jìn)行全面評估，運(yùn)用新設(shè)備加以逐步替換，構(gòu)建綠色化生產(chǎn)模式。對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行評估和分析，從設(shè)計和制造環(huán)節(jié)實(shí)施源頭控制，了解設(shè)備運(yùn)行中能耗不斷升高的具體原因，以便制定更具綠色化的設(shè)計制造方案。

3.2 優(yōu)化設(shè)備設(shè)計

設(shè)計機(jī)械設(shè)備時融合節(jié)能理念，可以有效優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低運(yùn)行過程中的能源消耗，以達(dá)到節(jié)能減排的效果。首先，應(yīng)該在發(fā)動機(jī)設(shè)計中融合節(jié)能理念。發(fā)動機(jī)是設(shè)備運(yùn)行的核心構(gòu)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(shè)備的排污設(shè)計，則會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，而且在運(yùn)行中會產(chǎn)生較大噪聲，影響人們的正常生活。在發(fā)動機(jī)設(shè)計中應(yīng)該做好選型工作，控制設(shè)備排污量和噪聲，遵循環(huán)境友好型原則，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。如圖1所示，在空氣供給裝置設(shè)計過程中采用了空氣流量傳感器、節(jié)氣門怠速開度控制傳感器、空氣濾清器等構(gòu)件，使得設(shè)備的運(yùn)行更加可靠，起到了節(jié)能減排的作用。其次，應(yīng)該在液壓防滲漏系統(tǒng)設(shè)計中融合節(jié)能理念。在選擇液壓元件時應(yīng)該做好性能評估，使內(nèi)部部件的損耗量得到全面控制，延長設(shè)備的使用壽命，防止造成較多雜質(zhì)而影響空氣質(zhì)量[5]。最后，在駕駛室設(shè)計中也要融合節(jié)能理念。駕駛室玻璃應(yīng)該具備更好的防紫外線功能，保障駕駛?cè)藛T的健康安全，同時以減振降噪為重點(diǎn)，提高駕駛室的操作穩(wěn)定性。在設(shè)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?cè)藛T帶來更好的工作體驗。

圖1 空氣供給裝置

3.3 選擇節(jié)能材料

近年來，節(jié)能材料在生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，這也是提高機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)水平的關(guān)鍵，能夠降低對自然生態(tài)環(huán)境的危害，改善機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)選擇對人體無害的材料，而且要實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，避免造成材料浪費(fèi)的問題。加強(qiáng)對采購環(huán)節(jié)的全面管控，在成本預(yù)算范圍內(nèi)優(yōu)先選擇節(jié)能型材料，在保障生產(chǎn)安全、質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)上，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)模式的創(chuàng)新與改革[6]。對不同材料的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行對比，了解具體的節(jié)能效果，以便選擇最優(yōu)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(yīng)該了解材料的可降解性能和可回收性能，在重復(fù)利用當(dāng)中控制成本投入。輕質(zhì)低能耗材料在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，可以使設(shè)備重量得到控制，滿足了裝配和搬運(yùn)等工作需求，使得設(shè)備運(yùn)行更加安全、可靠[7]。此外，在設(shè)備的常年運(yùn)行過程中很多零件會出現(xiàn)報廢的情況，應(yīng)該做好報廢環(huán)節(jié)的優(yōu)化，針對零部件實(shí)施回收再利用，以避免出現(xiàn)較多廢棄物。

3.4 創(chuàng)新生產(chǎn)工藝

在傳統(tǒng)生產(chǎn)體系下，生產(chǎn)工藝不合理會造成較高的能耗，因此應(yīng)該加強(qiáng)對生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，使各個生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)更加合理，降低能源使用量，避免造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[8]。在機(jī)械設(shè)計制造及自動化生產(chǎn)中，要充分了解各項生產(chǎn)工藝的基本特點(diǎn)，合理安排各項工序，既能夠提高生產(chǎn)效率，也可以減少不必要的能量消耗。合理調(diào)整工藝參數(shù)，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)的關(guān)鍵，同時改善產(chǎn)品的整體質(zhì)量效果。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)該做好全面調(diào)查與評估，了解不同生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的參數(shù)情況及運(yùn)行效能，通過對比分析的方式選擇最優(yōu)參數(shù)。而在單個零件加工工藝中，不僅要考慮到零件自身的質(zhì)量情況，更要明確設(shè)備的運(yùn)行需求，提高零部件和設(shè)備的契合度，達(dá)到改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的[9]。此外，還應(yīng)該針對設(shè)備結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化，特別是在研發(fā)階段要省去非必要構(gòu)件，減輕設(shè)備的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，簡化整體結(jié)構(gòu)布局，不僅能夠降低材料用量，而且在后期運(yùn)維中提供更多的便利。

3.5 實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)控

機(jī)械設(shè)計制造及自動化行業(yè)的未來發(fā)展趨勢以自動化為主，必須實(shí)現(xiàn)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化處理，不僅能夠減輕工作人員的負(fù)擔(dān)和壓力，而且可以節(jié)能降耗，提高整體生產(chǎn)效率與質(zhì)量，改善企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。很多機(jī)械產(chǎn)品的智能化程度更高，在自動化調(diào)控中也要融合節(jié)能理念，使各類資源得到高效利用。比如在設(shè)計鍋爐設(shè)備的過程中，可以引入其他輔助設(shè)備，包括了單片機(jī)、傳感器、通信設(shè)備和執(zhí)行單元等等，以自動化控制系統(tǒng)為核心強(qiáng)化對鍋爐設(shè)備的控制效果，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求控制設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，在供熱要求下使鍋爐設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中[10]。此外，能夠及時獲取設(shè)備的負(fù)荷參數(shù)并實(shí)現(xiàn)實(shí)時化控制，出現(xiàn)故障問題后也能更加及時地進(jìn)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(shù)在機(jī)械設(shè)計制造及自動化領(lǐng)域也逐漸得到應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化調(diào)控的目標(biāo)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等改善設(shè)備性能，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的自動化處理和反饋，避免造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

4 結(jié)語

在生產(chǎn)作業(yè)中應(yīng)用機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)，呈現(xiàn)出綜合性特點(diǎn)，對于能耗控制的要求較高，而且必須滿足基本生產(chǎn)需求，以促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的改善。節(jié)能理念的融合應(yīng)用，能夠減低能源消耗，生產(chǎn)成本的控制效果也更好，有助于實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。在實(shí)踐工作當(dāng)中，應(yīng)該通過增強(qiáng)節(jié)能意識、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計、選擇節(jié)能材料、創(chuàng)新生產(chǎn)工藝和實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)控等途徑，逐步構(gòu)建完善的技術(shù)應(yīng)用體系，以體現(xiàn)節(jié)能理念的價值，提高機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)水平。