節(jié)能設(shè)計理念下的機械制造與自動化設(shè)計策略研究

張 兵

（贛西科技職業(yè)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(yè)起步較晚，但在技術(shù)創(chuàng)新方面也有一些建樹。隨著計算機技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)能設(shè)計理念的深入，我國機械制造與自動化設(shè)計也步入了新的發(fā)展階段。部分機械制造企業(yè)技術(shù)人員堅持節(jié)能設(shè)計理念，對機械制造與自動化設(shè)計進行了優(yōu)化，因地制宜結(jié)合外部環(huán)境來創(chuàng)新制作工藝，升級傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在保證產(chǎn)品基本性能滿足實際需要的基礎(chǔ)上，簡化機械設(shè)備結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)量，降低設(shè)備使用能耗。同時，調(diào)整加工工序，提升能源利用效率，促進節(jié)能環(huán)保。因此，本文將著重對節(jié)能設(shè)計理念下的機械制造與自動化設(shè)計策略進行探究。

1 機械制造與自動化設(shè)計中存在的問題

1.1 機械制造與自動化設(shè)計的設(shè)施相對滯后

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

1.2 機械制造與自動化設(shè)計缺乏高新技術(shù)支持

現(xiàn)階段，我國機械制造企業(yè)基本上都引入了自動化系統(tǒng)，但這些自動化系統(tǒng)大多依賴于國外引進。一是國內(nèi)機械制造企業(yè)缺乏自動化系統(tǒng)研發(fā)的核心關(guān)鍵技術(shù)，需要從國外企業(yè)和機構(gòu)引進自動化系統(tǒng)，一旦自動化系統(tǒng)發(fā)生故障或損壞，設(shè)備維修費用也不低，導致機械制造受到多種因素制約，生產(chǎn)加工的安全性和穩(wěn)定性無法得到保障[1]。二是國內(nèi)自主研發(fā)的自動化系統(tǒng)尚且處于起步階段，缺乏相關(guān)研發(fā)能力和技術(shù)，研發(fā)出的自動化系統(tǒng)還不成熟，存在一些缺陷，無法較好滿足現(xiàn)代機械生產(chǎn)更高需求。如國外已經(jīng)普及了偏激光技術(shù)、納米技片等先進技術(shù)，而我國大多數(shù)機械制造企業(yè)還未完全實現(xiàn)機械制造與自動化技術(shù)與高新技術(shù)的有效融合，機械自動化水平不高，制約了機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.3 機械制造與自動化設(shè)計中材料選擇不夠環(huán)保

機械制造與自動化設(shè)計生產(chǎn)過程中不可避免會產(chǎn)生廢棄物，且機械設(shè)備使用頻率高，零部件報廢也是正?，F(xiàn)象，這些材料的生產(chǎn)、使用及廢棄都會對環(huán)境造成污染。如一些材料在加工過程中會產(chǎn)生粉塵、氣味和切屑，不僅給人的健康帶來威脅，還會污染環(huán)境。機械制造業(yè)中的電鍍鋅作業(yè)，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(xiàn)較粗的鍍層結(jié)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(chǎn)生的環(huán)境污染也較大，如電鍍前工件清洗產(chǎn)生的酸、堿污染；鋅對水體產(chǎn)生污染，對水生動物危害大；鍍鋅后的鈍化工序中產(chǎn)生的銘污染，尤其是六價鉻，屬于重污染源。

2 節(jié)能設(shè)計理念下的機械制造與自動化設(shè)計策略

2.1 增加機械制造與自動化設(shè)計的節(jié)能設(shè)施投入

在我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，機械制造行業(yè)一直是整體工作的重點，同時也是我國經(jīng)濟發(fā)展的主要支撐力量之一。機械制造企業(yè)要增加對節(jié)能設(shè)施的投入，在機械制造與自動化設(shè)計中融入節(jié)能設(shè)計理念，降低對能源的需求量，提高生產(chǎn)效率的同時減少環(huán)境污染。設(shè)計人員在進行機械產(chǎn)品設(shè)計時，可以落實結(jié)構(gòu)改造這一項工作。一方面，根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)需要，引進相應的節(jié)能機械設(shè)備。機械設(shè)備能否減少能耗在一定程度上取決于發(fā)動機是否節(jié)能，廣大機械制造廠以及自動化企業(yè)管理者需要對其加以重視，在開展工業(yè)設(shè)計時，對工業(yè)設(shè)備的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)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(shè)備使用壽命的延長。因此，企業(yè)管理人員在在購買機械設(shè)備時，在合理控制生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，盡量選擇低排放、低能耗、高效率的水冷增壓柴油發(fā)動機[2]。另一方面，基于節(jié)能設(shè)計理念，優(yōu)化機械設(shè)備設(shè)計。如利用PLC單片機技術(shù)對機械設(shè)備進行自動化控制，優(yōu)化操作程序和運行路線，減少設(shè)備的無效工作量，降低設(shè)備在運行過程中的磨損和能耗，提高設(shè)備使用效率，延長設(shè)備使用壽命。

2.2 加強節(jié)能技術(shù)在機械制造與自動化設(shè)計中應用

隨著我國機械制造以及自動化技術(shù)快速發(fā)展，二者相結(jié)合應用于工業(yè)制造能夠成為未來主流發(fā)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(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，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(shù)的有效結(jié)合不僅能夠提升機械產(chǎn)品的整體質(zhì)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(jié)能降耗的目的。機械制造企業(yè)要加強節(jié)能技術(shù)在機械制造與自動化設(shè)計中的應用，優(yōu)化機械設(shè)備使用性能，減少能耗。一是重視核心技術(shù)的研發(fā)。機械制造企業(yè)應堅持節(jié)能設(shè)計理念，在引進國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，要加強對該技術(shù)的研究分析，并結(jié)合自身研發(fā)的自動化系統(tǒng)中存在的不足之處，借鑒國內(nèi)外研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，不斷提升自主研發(fā)能力。二是基于節(jié)能設(shè)計理念，積極應用現(xiàn)代化技術(shù)。機械制造企業(yè)技術(shù)人員要貫徹節(jié)能設(shè)計理念，將計算機技術(shù)、智能化技術(shù)和信息技術(shù)應用到機械制造與自動化設(shè)計過程中，如在數(shù)控系統(tǒng)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(shù)與計算機虛擬環(huán)境相結(jié)合，提升數(shù)據(jù)綜合處理能力，全面監(jiān)控加工機床、機械設(shè)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(shè)計中環(huán)保材料使用

在機械制造與自動化設(shè)計過程中，使用的材料會對能源損耗、環(huán)境產(chǎn)生直接影響，因此材料選擇尤為重要。在機械設(shè)備材料設(shè)計方面，機械制造技術(shù)人員要堅持節(jié)能設(shè)計理念，在減少環(huán)境污染和提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，盡可能選擇可再生、可回收的環(huán)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(huán)使用、易更換的要求，盡量選擇高強度的塑料材質(zhì)環(huán)保材料或其他非金屬材質(zhì)的材料，避免使用氟利氧、樹脂等會造成環(huán)境污染的材料。

3 結(jié)語

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