機械設(shè)計制造及其自動化技術(shù)中節(jié)能理念滲透思考

施峰

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

在信息技術(shù)發(fā)展的影響下，我國機械設(shè)計制造逐漸朝著自動化方向前進，對自動化技術(shù)應(yīng)用逐漸提高。但由于我國自動化技術(shù)應(yīng)用發(fā)展起步相對較晚，產(chǎn)生的能源消耗量較多，導(dǎo)致我國機械設(shè)計制造發(fā)展速度相對比較緩慢。因此，需要在現(xiàn)代節(jié)能理念的滲透影響下，高度重視機械設(shè)計制造行業(yè)中的節(jié)能降耗問題，不斷優(yōu)化自動化技術(shù)的內(nèi)容，提高節(jié)能效果質(zhì)量，提高機械制造自動化生產(chǎn)效率，逐步減少機械行業(yè)生產(chǎn)制造過程中對環(huán)境產(chǎn)生的影響，最終促進機械制造行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 機械設(shè)計制造自動化技術(shù)與節(jié)能理念的內(nèi)涵分析

1.1 機械設(shè)計制造自動化技術(shù)分析

機械設(shè)計制造自動化技術(shù)與傳統(tǒng)機械設(shè)計制造之間存在較大不同，主要研究內(nèi)容包括自動化技術(shù)實現(xiàn)以及制造技術(shù)應(yīng)用等，在現(xiàn)代制造業(yè)中有著更加廣泛的應(yīng)用。具體應(yīng)用特點如下所示。

1.1.1 綜合性

結(jié)合機械設(shè)計制造流程來看，從產(chǎn)品設(shè)計到研發(fā)生產(chǎn)，整個過程具有非常明顯的綜合性特點，對我國經(jīng)濟建設(shè)以及科技發(fā)展產(chǎn)生了較大影響。相比傳統(tǒng)的機械設(shè)計流程，通過對自動化技術(shù)的應(yīng)用，可有效提升機械設(shè)計精準(zhǔn)度，提高設(shè)計效率，保證機械產(chǎn)品有著良好的運行效果。在現(xiàn)代計算機技術(shù)的應(yīng)用下，可及時發(fā)現(xiàn)機械產(chǎn)品設(shè)計制造過程中存在的問題，尤其是通過對BIM 技術(shù)模型構(gòu)建的分析，對設(shè)計存在的問題實施更加精準(zhǔn)的分析，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時能夠真正符合社會發(fā)展的需要。除了重視對質(zhì)量的提升外，機械產(chǎn)品體積也發(fā)生著較大改變，在自動化技術(shù)的影響下，機械設(shè)備逐漸朝著微型化趨勢方向發(fā)展，占用空間面積更小，更方便人們的使用。

1.1.2 能耗性更低

傳統(tǒng)機械設(shè)計制造受技術(shù)方面的影響，產(chǎn)生的能源消耗數(shù)量較多，不僅會環(huán)境造成一定影響，同時，由于對資源的利用率較低，因此會加劇企業(yè)成本支出，不利于企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。而現(xiàn)代自動化技術(shù)由于技術(shù)方法得到創(chuàng)新，對可持續(xù)發(fā)展理念貫徹力度較高，對于節(jié)能思想的融入程度更加強烈，因此在能耗性方面偏低，逐漸成為現(xiàn)代機械設(shè)計制造的主要核心方向。企業(yè)在轉(zhuǎn)變技術(shù)的過程中，需要充分結(jié)合自身發(fā)展的特點，不能盲目轉(zhuǎn)變以往的生產(chǎn)思路，要結(jié)合實際情況完成對產(chǎn)品的創(chuàng)新。

1.1.3 符合我國當(dāng)前生產(chǎn)要求

機械設(shè)計制造作為工業(yè)體系中的一部分，對我國工業(yè)體系建設(shè)有著更加直接的聯(lián)系，對于工業(yè)產(chǎn)品性能以及功能實現(xiàn)都有著更加緊密的聯(lián)系。進入新世紀(jì)以來，我國工業(yè)體系發(fā)展得到了不斷的改革，在保證生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，減少對環(huán)境的污染以及對能源的消耗，逐步朝著綠色化方向前進。而機械設(shè)計制造自動化技術(shù)無論是技術(shù)流程以及技術(shù)效果，都與我國目前工業(yè)體系發(fā)展要求相吻合，能夠積極落實國家節(jié)能減排的號召。通過對自動化技術(shù)的應(yīng)用，可使用資源消耗控制在一定范圍內(nèi)，提升企業(yè)在市場中的核心競爭力。

1.2 節(jié)能理念分析

隨著世界人口的不斷加劇，對資源的消耗程度迅速提升，造成非常嚴(yán)重的能源短缺問題。正是在這種問題的影響下，綠色節(jié)能理念逐漸受到更多人們的重視，通常綠色節(jié)能理念主要指在生產(chǎn)活動中，將節(jié)能意識充分融入進去后，通過對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，以此減少各種經(jīng)濟活動中的資源消耗總量，有效緩解當(dāng)前人類社會所面對的資源短缺問題。因此，節(jié)能理念在機械制造行業(yè)中得到了充分滲透，形成了具體的指標(biāo)。具體形成內(nèi)容如圖1 所示。

圖1 機械設(shè)計制造自動化技術(shù)節(jié)能理念滲透指標(biāo)圖

2 節(jié)能理念在機械設(shè)計制造與自動化技術(shù)中的具體應(yīng)用分析

2.1 機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在機械設(shè)計制造中，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化占據(jù)了很大一部分內(nèi)容，對機械制造效率產(chǎn)生了極大影響，同時也影響著機械產(chǎn)品的具體功能以及能耗。因此，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，在保持原有機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，添加相關(guān)的節(jié)能功能，做好對機械結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化。具體可分為三個步驟實施。

（1）利用各種儀器設(shè)備對優(yōu)化前的機械結(jié)構(gòu)能耗情況展開統(tǒng)計，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)信息，對能耗較高的原因細致分析，為后續(xù)優(yōu)化過程打下良好基礎(chǔ)?；蛘呃矛F(xiàn)代BIM 技術(shù)對機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行模擬，制作相關(guān)的機械結(jié)構(gòu)模型，使設(shè)計人員能夠更加清晰地了解到機械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，根據(jù)機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況尋找更加合適的解決方案。比如，可通過對發(fā)動機的改造優(yōu)化，減少對各種能源的消耗、對油氣混合場所的改造，可以提高對石油以及柴油的使用效率、提高氣缸的封密性可使各種原料消耗更加充分。因此，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，對數(shù)據(jù)的把控是非常關(guān)鍵的。

（2）對機械運行產(chǎn)生的熱量進行分析，機械運行過程中，通過對能源的消耗會產(chǎn)生出大量熱量，產(chǎn)生的熱量越大，說明機械能源消耗程度會越高，而且受技術(shù)方面的影響，大多數(shù)產(chǎn)生的熱量會直接消散到空氣中，沒有對熱量進行有效的利用，加大了能源的消耗程度，因此，需要重視對熱量的循環(huán)利用。比如，可對機械結(jié)構(gòu)中的空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化，當(dāng)機械產(chǎn)品內(nèi)部溫度下降比較嚴(yán)重時，可利用發(fā)動機產(chǎn)生的熱量提升內(nèi)部溫度，防止機械產(chǎn)品運行受到影響，同時也可減少對能源的消耗，實現(xiàn)對熱量的循環(huán)使用。

（3）可針對風(fēng)力助力展開結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是對機械結(jié)構(gòu)中的外形結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。比如，利用BIM 技術(shù)建立風(fēng)阻模型，模擬出風(fēng)力走向以及風(fēng)速，最終尋找出最合適的機械結(jié)構(gòu)外形。或者利用BIM 技術(shù)完成對液壓系統(tǒng)的維護處理，在機械制造自動化設(shè)計中，液壓系統(tǒng)占據(jù)比較重要的角色地位，因此在設(shè)計優(yōu)化的過程中，需要重視對穩(wěn)定性的優(yōu)化。具體有效效果如圖2 所示。

圖2 節(jié)能理念下液壓系統(tǒng)維護處理效果圖

從圖中可以看出，在自動化技術(shù)的控制作用下，液壓系統(tǒng)可有效提升防滲漏，避免出現(xiàn)浪費及污染現(xiàn)象。通過主控計算機發(fā)出的指令，經(jīng)過支架控制箱的處理后，將其輸送到壓力傳感器、行程傳感器以及電液控制閥中，不斷調(diào)整好液壓系統(tǒng)封閉性效果，防止系統(tǒng)內(nèi)過多雜質(zhì)的進入，影響液壓系統(tǒng)最后的運行效果。

2.2 生產(chǎn)工藝創(chuàng)新

在機械設(shè)計制造自動化技術(shù)使用中，由于自動化技術(shù)本身結(jié)構(gòu)性比較復(fù)雜，內(nèi)部緊密性較高，設(shè)計環(huán)節(jié)較多，因此能量消耗較大。因此，為了能從根源上降低能耗，需要積極重視對生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，在保證機械結(jié)構(gòu)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)能源消耗數(shù)量的下降，降低生產(chǎn)成本，取得良好的經(jīng)濟效益。在對生產(chǎn)工藝進行創(chuàng)新的過程中，企業(yè)方面需要提高重視程度，根據(jù)自身生產(chǎn)情況了解自身存在的不足，注重對先進技術(shù)的引進，擴大生產(chǎn)過程中的節(jié)能效果。同時，也要重視對技術(shù)人才的培養(yǎng)，提供專業(yè)性的理論指導(dǎo)以及相關(guān)培訓(xùn)，不斷鞏固技術(shù)人才的專業(yè)能力，鼓勵對生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，增強技術(shù)人員創(chuàng)新的積極性，為實現(xiàn)機械制造自動化技術(shù)的節(jié)能效果提供有效支撐。在培養(yǎng)好技術(shù)人才后，需要通過多種數(shù)據(jù)分析當(dāng)前機械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢，隨時對先進的生產(chǎn)工藝給予更多重視，對后續(xù)發(fā)展趨勢加強掌握，做好系統(tǒng)的規(guī)劃布局。比如，可通過對現(xiàn)代計算機技術(shù)的應(yīng)用，建立良好的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，在智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的引導(dǎo)下，可引進更多先進的生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)器械，實現(xiàn)對節(jié)能理念的真正滲透。最后，除了提供人才支持以及技術(shù)支持外，還需要擴大資金的投入，增強研發(fā)力度，將節(jié)能理念作為新的生產(chǎn)工藝創(chuàng)新指標(biāo)，有效提高機械制造水平。

2.3 節(jié)能生產(chǎn)材料及設(shè)備的應(yīng)用

節(jié)能生產(chǎn)材料對于節(jié)能理念滲透產(chǎn)生了重要影響，同時也是關(guān)鍵的體現(xiàn)所在。任何機械產(chǎn)品在制造過程中都離不開材料的支持，因此，可從節(jié)能生產(chǎn)材料中實現(xiàn)節(jié)能理念的滲透。在應(yīng)用節(jié)能生產(chǎn)材料之前，需要對當(dāng)前機械制造行業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)材料展開分析，劃分出能耗較低與能耗較高的材料，根據(jù)機械產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)選擇合適的節(jié)能生產(chǎn)材料。要求設(shè)計人員在選擇材料的過程中，在樹立正確節(jié)能意識的基礎(chǔ)上，按照行業(yè)規(guī)定完成對機械產(chǎn)品材料的選擇，擴大節(jié)能生產(chǎn)材料在整個機械產(chǎn)品材料中的比例，實現(xiàn)對產(chǎn)品能耗的降低，充分體現(xiàn)出自動化技術(shù)應(yīng)用的特點。為實現(xiàn)對節(jié)能生產(chǎn)材料的充分應(yīng)用，企業(yè)需要更加重視對節(jié)能生產(chǎn)材料的研發(fā)，聘請各種專家參加研發(fā)工作，積極重視對新型節(jié)能材料的開發(fā)與應(yīng)用。比如，可利用合金材料完成對機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，合金材料不僅強度硬度更高，而且具有良好的防腐蝕性，有著較強的使用壽命，減少對材料的消耗。另外，還需要重視對節(jié)能環(huán)保材料的二次利用，對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的節(jié)能環(huán)保廢料進行回收管理，統(tǒng)一回爐重鑄加工。

而在節(jié)能設(shè)備應(yīng)用方面主要以節(jié)能發(fā)動機為主，傳統(tǒng)機械制造設(shè)備在運行過程中，不僅會造成大量能源的消耗，同時也很容易引發(fā)安全事故，降低生產(chǎn)效率。因此，在選擇發(fā)動機設(shè)備時，除了完成對性能的考慮外，還需要重視對能耗的考慮。要求發(fā)動機污染物排放、噪音產(chǎn)生以及能源消耗達到正常標(biāo)準(zhǔn)，降低污染物的排放，最終滿足節(jié)能設(shè)計的具體需要。

2.4 重視對清潔能源的應(yīng)用

清潔能源應(yīng)用是節(jié)能理念滲透的主要表現(xiàn)之一，可快速提升節(jié)能效果。在以往機械設(shè)計制造自動化技術(shù)中，所采用的能源主要以石油、煤炭等不可再生能源為主。這種類型能源有著較高的污染效果，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，同時也無法實現(xiàn)良好的節(jié)能效果，為此需要重視對清潔能源的應(yīng)用，解決上述問題情況。結(jié)合不同機械產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對所需的能源展開分析，提升應(yīng)用效果。

首先，可根據(jù)機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)動力完成對混合能源發(fā)動機的設(shè)計。混合能源發(fā)動機除了對傳統(tǒng)能源進行使用外，對各種清潔能源的使用效率較高?？煽焖賹崿F(xiàn)對燃料以及電能的自由切換，在保證設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)上不斷減少能源的消耗總量。其次，是對機械制造產(chǎn)品中的外圍系統(tǒng)加以改造。主要改造方向是對電能使用率進行完善。比如，可利用太陽能、風(fēng)能設(shè)計出外圍系統(tǒng)的電池板，為系統(tǒng)運行提供穩(wěn)定且清潔的能量，達到更加良好的能耗消耗降低效果，節(jié)能目標(biāo)得到進一步。最后，是要積極重視對新型發(fā)動機的研發(fā)，根據(jù)不同類型發(fā)動機提供專門的能源。比如，針對動力性較低的機械設(shè)備，可使用天然氣為主要的清潔能源，在降低能耗的同時，可減少對周圍生態(tài)環(huán)境的影響。針對動力性加強的機械設(shè)備，可在周圍設(shè)置太陽能發(fā)電系統(tǒng)，利用太陽光完成對能源的供給。另外，還要重視對機械設(shè)計制造自動化技術(shù)的細節(jié)改造，比如，可利用現(xiàn)代編程技術(shù)輸入相關(guān)的操作指令，防止生產(chǎn)系統(tǒng)長時間處于開啟的狀態(tài)，以此不斷降低能耗。

3 結(jié)語

綜上所述，本文主要對節(jié)能理念在機械設(shè)計制造及其自動化技術(shù)的具體滲透進行分析研究。要想保證節(jié)能理念能夠充分滲透進去，要求技術(shù)人員加強對我國現(xiàn)階段機械設(shè)計制造工作中存在的問題，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，重視對新型材料以及清潔能源的應(yīng)用，不斷調(diào)整機械設(shè)計的制造形式，明確出具體的設(shè)計理念，保證節(jié)能理念能夠充分融入進去，最終促進我國機械制造行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。