節(jié)能設計理念在機械制造及自動化中的應用思考

劉富民

（鹽城工學院，江蘇 鹽城 224000）

機械制造業(yè)以往主要采取人工操作的方式控制機械設備，在后續(xù)發(fā)展改進過程中能夠有效運用先進技術手段，提高機械制造自動化水平，有效降低人工成本，提高制造效率。但機械制造自動化也會消耗更多的能源及材料，并不利于機械制造業(yè)的長遠發(fā)展，且還會對環(huán)境穩(wěn)定造成不良影響。所以為更好地保護環(huán)境，有效促進機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，切實提升機械制造及自動化水平，還需要加強對節(jié)能設計理念的關注度，根據(jù)機械制造及自動化特點及實際情況制定合適的節(jié)能對策，以達到節(jié)省能源、減少成本、提高效率的目的。

1 節(jié)能設計理念的特征分析

對于節(jié)能設計理念來說，其主要特征包括以下幾點。①公害化低。將理念與機械制造及自動化領域有機融合，對提高機械生產(chǎn)制造效率及使用水平等方面有積極影響，同時在有機融合的情況下，機械生產(chǎn)制造過程中能源大量消耗問題明顯得到改善，且污染物含量大幅度減少，既能夠更好地保護環(huán)境，又降低了機械制造業(yè)的公害化程度。②節(jié)能設計理念的滲透使得機械制造及自動化發(fā)展過程中更注重對新型綠色環(huán)保材料的使用。這類材料的有效使用可替代部分稀有資源，減少資源浪費，同時該類材料的剩余材料還可通過回收處理進行循環(huán)利用。

2 機械制造及自動化中應用節(jié)能設計理念的有效性分析

2.1 降低能耗

材料是機械制造及自動化生產(chǎn)發(fā)展的基礎條件，機械制造過程中會消耗大量的金屬材料，但很多金屬材料屬于稀有資源，若長期使用會導致資源數(shù)量大幅度減少，對環(huán)境穩(wěn)定等方面會產(chǎn)生不利影響。而應用節(jié)能設計理念，能夠加強注重原材料的參數(shù)性能，將具有環(huán)保性的材料代替相關原材料，不僅能夠保證機械制造質(zhì)量，還能有效降低能耗，減少資源的損失和浪費，提高機械制造業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的可行性和穩(wěn)定性。

2.2 延長壽命

機械制造及自動化領域除原材料會影響其生產(chǎn)質(zhì)量外，機械設備的性能及使用穩(wěn)定性也會對其生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。而應用節(jié)能設計理念，能夠在符合質(zhì)量要求的情況下選擇能耗低、環(huán)保性較強的機械設備類型，減少能源消耗。在機械設備使用過程中也能采取合適的材料對機械設備進行降噪處理等操作，提高機械設備的使用穩(wěn)定性，減少故障問題的產(chǎn)生，實現(xiàn)機械設備使用壽命的有效延長。同時機械設備的穩(wěn)定運行，也能降低對周邊環(huán)境的不良影響，保證周邊環(huán)境的安全，進一步提高機械制造及自動化的環(huán)保水平。

2.3 優(yōu)化流程

機械制造涉及多個工藝，而節(jié)能設計理念的應用可對工藝流程進行優(yōu)化改進，從整體上更好地對機械制造全過程進行節(jié)能管控。比如針對鍛壓工藝來說，在確保能夠達到鍛壓效果的情況下，工作人員可選用鍛溫的方式對材料進行有效處理，以提高工藝流程的節(jié)能性，提升機械制造自動化水平。在實際優(yōu)化中主要從加工方式、工藝參數(shù)等方面進行控制，如以節(jié)能設計理念為出發(fā)點，對工藝各項參數(shù)進行計算分析，設定最佳參數(shù)，以達到降低能耗的效果。

2.4 提高效率

機械制造及自動化包括設計、生產(chǎn)、制造等多項環(huán)節(jié)，整體周期較長。傳統(tǒng)設計理念下對材料的使用效率、機械設備的使用性能等方面缺少考慮，這種情況下不僅難以控制制造效率，還會引發(fā)大量的資源浪費。而應用節(jié)能設計理念，能夠?qū)υO計、生產(chǎn)、制造等各個環(huán)節(jié)加強重視，對所涉及到的材料、設備、工藝等進行全面考慮，更注重設計工作效率和節(jié)能效果，對縮短周期、減少資源浪費等方面有重要作用。

3 節(jié)能設計理念在機械制造及自動化中的應用

3.1 正確選擇發(fā)動機設備

對于機械制造來說，發(fā)動機是十分重要的設備，且發(fā)動機在日常運行過程中能源消耗量較大，在節(jié)能設計理念滲透階段，應加強對發(fā)動機設備的關注度，根據(jù)節(jié)能要求正確選擇發(fā)動機設備。首先應對發(fā)動機的性能參數(shù)等條件進行有效考慮，盡可能選擇具有低能耗、低排量性能的規(guī)格型號。其次還需要對發(fā)動機運行中產(chǎn)生的噪音進行合理優(yōu)化調(diào)整，控制噪音以降低其對周邊環(huán)境及生產(chǎn)車間的影響力度。最后為更好地保護環(huán)境，還應根據(jù)發(fā)動機的運行特點及實際情況，以節(jié)能為出發(fā)點，設計空氣供給裝置（如圖1所示），這樣能夠更好地減少能耗，降低污染。

圖1 空氣供給裝置

3.2 優(yōu)化設計液壓防滲漏系統(tǒng)

機械制造及自動化加工應用過程中，液壓防滲漏系統(tǒng)也是十分重要的組成結構，但以往該系統(tǒng)在運行期間也會產(chǎn)生較高的能耗，所以也應作為節(jié)能設計工作開展的內(nèi)容之一。首先設計人員需要對液壓系統(tǒng)的基礎參數(shù)、運行功能等方面進行了解，在保證該系統(tǒng)功能可正常使用的情況下，基于節(jié)能理念對液壓元件進行合理選擇，對液壓油液的純凈度進行合理把控，這樣可進一步減少內(nèi)部損耗量，對保證設備運行安全、延長設備使用壽命等方面可起到有效作用，同時也能通過降低排放量的方式降低對環(huán)境的污染力度。其次針對液壓防滲漏方面，還可根據(jù)實際系統(tǒng)運行情況適當減少用油量，以降低滲漏問題的發(fā)生。另外，還應注重液壓管的設計，基于節(jié)能理念，對液壓管的抗震性能、密封性能、抗腐蝕性能等性能參數(shù)進行調(diào)整改進，避免液壓管在安裝及后續(xù)使用過程中出現(xiàn)變形、破裂等問題。

3.3 改進工程機械駕駛室

對于工程機械駕駛室來說，應用節(jié)能設計理念主要需對以下幾方面進行優(yōu)化改進。①對駕駛窗玻璃進行改進，盡可能選擇具有防輻射、防紫外線等作用的玻璃材質(zhì)，更好地保護駕駛員的身體健康。②對駕駛室后壁板進行改進，可選擇瀝青型阻尼材料等類型的材料降低后壁板震動程度，減少后壁板噪音。這樣不僅符合節(jié)能理念，還能進一步提高駕駛室運行的穩(wěn)定安全性。③對駕駛室內(nèi)空調(diào)進行改進，可選擇無氟型空調(diào)，并設置自動化調(diào)控裝置，能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)溫度，既能節(jié)省能耗，又可保護環(huán)境。

4 機械制造及自動化中應用節(jié)能設計理念的優(yōu)化完善對策

4.1 增強節(jié)能意識，優(yōu)化機械設備

首先應充分意識到應用節(jié)能設計理念，優(yōu)化改進機械制造加工及自動化應用對機械制造業(yè)發(fā)展的重要意義，以形成正確的觀念，增強節(jié)能意識，為后續(xù)機械設備的優(yōu)化設計提供有力支撐。其次在優(yōu)化設計機械設備時，應加強注意以下幾點內(nèi)容。①在選擇時應在其符合使用要求的情況下盡可能選擇具有節(jié)能特點的設備類型，如排量小、能耗低、噪音小等。②機械設備在使用過程中也應對其運行狀況進行實時管控，對機械設備的運行方式、使用時間等合理調(diào)整，以切實提高機械設備的使用節(jié)能性。③機械設備故障問題是影響機械制造及自動化應用水平的關鍵因素，且不同類型的故障問題也會對設備本身及周邊環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。所以為更好地突出節(jié)能設計效果，還應對機械設備的運行穩(wěn)定性進行關注，以及根據(jù)設備的實際情況采取相應的改進措施。如可通過更換液壓系統(tǒng)組件材質(zhì)的方式延長防滲漏系統(tǒng)的使用壽命，以達到降低成本、保護機械設備的目的。另外，還應依據(jù)機械設備的類型等條件制定維護保養(yǎng)計劃，實時對機械設備的運行狀況進行了解，對老舊設備及時更換，保證其運行安全。

4.2 選用環(huán)保材料，提高節(jié)能效果

機械制造及自動化加工應用過程中會使用到大量的材料，目前很多機械制造企業(yè)在材料采購時還以傳統(tǒng)能源為主要材料，且對于使用后的廢棄材料也不能有效處理和實現(xiàn)循環(huán)利用，這種情況下不僅會增加能耗，還會引發(fā)環(huán)境污染問題。所以基于節(jié)能設計理念，應從材料入手，對其采購及使用等環(huán)節(jié)加強優(yōu)化管控。①材料采購。根據(jù)機械制造及自動化實際情況選擇各項參數(shù)條件滿足要求的材料，并在此基礎上從滿足條件的材料類型中選出具有節(jié)能性的材料。②材料使用。按要求規(guī)范進行材料的使用，同時也應根據(jù)各個機械設備的運行狀況合理采取環(huán)保型材料，對機械設備的運行噪音、運行能耗等方面進行改善。③材料處理。對于使用后的廢棄材料，應妥善規(guī)范地進行材料的回收處理，提高材料的二次利用效果，降低材料成本，避免廢棄材料對周邊環(huán)境的危害。

4.3 改進加工工藝，降低能源消耗

完善優(yōu)化節(jié)能設計理念的應用效果，還應進一步改進加工工藝，根據(jù)機械制造及自動化實際要求選擇設計正確合理的加工工藝，這樣才能達到減少能耗、保護環(huán)境的目的。①設計人員應加強重視節(jié)能設計理念，以此為依據(jù)和導向，展開加工工藝的設計工作，對所需使用的材料、零部件等進行規(guī)劃設計。同時針對加工產(chǎn)品結構來說，應盡可能提高產(chǎn)品內(nèi)外結構的簡單性，這樣在后期加工時可減少零部件所需的資源，也能控制故障問題的產(chǎn)生，對延長設備壽命、穩(wěn)定自動化應用效果有積極影響，可有效達成節(jié)能目標。②注重加工方式的設計選擇。如在零部件加工時，可使用的加工方式包括熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓三種，但不同的加工方式所產(chǎn)生的能耗和污染也不同，像冷鍛壓能耗低，污染大；熱鍛壓能耗低，污染小。設計人員需要基于加工質(zhì)量及節(jié)能環(huán)保等條件綜合考慮，選擇最佳的加工方式。又或者針對零件冷卻工藝來說，設計人員可適當減少冷卻油的使用量，以達到節(jié)約能源的效果。③設計人員在對各個加工工藝進行優(yōu)化設計后，還應做好統(tǒng)籌安排工作，對具體的加工順序、加工要求等進行合理規(guī)劃和有效設計，保證各加工工藝能夠有序連接，避免因存在空檔時間而產(chǎn)生資源浪費。

4.4 應用先進技術，做好人員培訓

針對先進技術來說，機械制造及自動化應用節(jié)能設計理念期間，應積極引進先進技術手段，運用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等軟件系統(tǒng)對相關數(shù)據(jù)信息進行模擬、處理和分析。首先利用數(shù)字化技術可將產(chǎn)品的各項數(shù)據(jù)信息錄入系統(tǒng)，經(jīng)處理形成虛擬模型，這種虛擬模型可減少資源的消耗，無法實際制造進行檢查。其次利用虛擬模型有助于設計人員對產(chǎn)品的各個數(shù)據(jù)進行分析，找出存在的問題或待改進之處，在產(chǎn)品生產(chǎn)前對其改進不僅可降低產(chǎn)品的不合格率，還能避免資源浪費。另外，在機械制造及自動化應用期間，也應合理使用先進技術設備，搭建相應的互聯(lián)網(wǎng)管理平臺，對產(chǎn)品加工制造過程進行自動化監(jiān)督管控，也可從一定程度上減少質(zhì)量問題的產(chǎn)生，提高制造效率及節(jié)能效果。

人員的專業(yè)能力水平是影響機械制造節(jié)能效果的關鍵條件，所以在節(jié)能設計理念滲透應用階段，也應做好人員的培訓工作。首先應加強節(jié)能理念的宣傳力度，讓工作人員都能夠了解到節(jié)能理念應用于機械制造及自動化的有效作用，以形成正確的觀念及態(tài)度。其次根據(jù)產(chǎn)品加工制造流程、節(jié)能要求等條件制定培訓內(nèi)容，通過專業(yè)培訓促進工作人員能夠掌握更多專業(yè)知識和節(jié)能方法，將其有效運用于產(chǎn)品實際設計、加工及制造中。最后為保證制造效率及節(jié)能效果，還應建立相應的考核管理機制，能夠?qū)ぷ魅藛T的日常操作行為進行監(jiān)督檢查，以提高工作人員的工作規(guī)范性。

5 結語

綜上所述，機械制造及自動化的應用發(fā)展對提高社會經(jīng)濟水平等方面有積極推動作用，但其也會造成較為嚴重的能源浪費及環(huán)境污染問題。所以為有效控制和改善此類情況，促進機械制造業(yè)的長遠發(fā)展，還應加強注重節(jié)能環(huán)保，滲透節(jié)能設計理念，并基于該理念，對機械設備、材料、系統(tǒng)、加工工藝等多個方面進行優(yōu)化設計，通過引進先進技術、開展人員培訓等方式進一步提高機械制造加工及自動化應用的節(jié)能效果，為機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供推力。