节能设计理念在机械制造及自动化中的应用思考

刘富民

（盐城工学院，江苏 盐城 224000）

机械制造业以往主要采取人工操作的方式控制机械设备，在后续发展改进过程中能够有效运用先进技术手段，提高机械制造自动化水平，有效降低人工成本，提高制造效率。但机械制造自动化也会消耗更多的能源及材料，并不利于机械制造业的长远发展，且还会对环境稳定造成不良影响。所以为更好地保护环境，有效促进机械制造业的可持续发展，切实提升机械制造及自动化水平，还需要加强对节能设计理念的关注度，根据机械制造及自动化特点及实际情况制定合适的节能对策，以达到节省能源、减少成本、提高效率的目的。

1 节能设计理念的特征分析

对于节能设计理念来说，其主要特征包括以下几点。①公害化低。将理念与机械制造及自动化领域有机融合，对提高机械生产制造效率及使用水平等方面有积极影响，同时在有机融合的情况下，机械生产制造过程中能源大量消耗问题明显得到改善，且污染物含量大幅度减少，既能够更好地保护环境，又降低了机械制造业的公害化程度。②节能设计理念的渗透使得机械制造及自动化发展过程中更注重对新型绿色环保材料的使用。这类材料的有效使用可替代部分稀有资源，减少资源浪费，同时该类材料的剩余材料还可通过回收处理进行循环利用。

2 机械制造及自动化中应用节能设计理念的有效性分析

2.1 降低能耗

材料是机械制造及自动化生产发展的基础条件，机械制造过程中会消耗大量的金属材料，但很多金属材料属于稀有资源，若长期使用会导致资源数量大幅度减少，对环境稳定等方面会产生不利影响。而应用节能设计理念，能够加强注重原材料的参数性能，将具有环保性的材料代替相关原材料，不仅能够保证机械制造质量，还能有效降低能耗，减少资源的损失和浪费，提高机械制造业生产发展的可行性和稳定性。

2.2 延长寿命

机械制造及自动化领域除原材料会影响其生产质量外，机械设备的性能及使用稳定性也会对其生产质量产生重要影响。而应用节能设计理念，能够在符合质量要求的情况下选择能耗低、环保性较强的机械设备类型，减少能源消耗。在机械设备使用过程中也能采取合适的材料对机械设备进行降噪处理等操作，提高机械设备的使用稳定性，减少故障问题的产生，实现机械设备使用寿命的有效延长。同时机械设备的稳定运行，也能降低对周边环境的不良影响，保证周边环境的安全，进一步提高机械制造及自动化的环保水平。

2.3 优化流程

机械制造涉及多个工艺，而节能设计理念的应用可对工艺流程进行优化改进，从整体上更好地对机械制造全过程进行节能管控。比如针对锻压工艺来说，在确保能够达到锻压效果的情况下，工作人员可选用锻温的方式对材料进行有效处理，以提高工艺流程的节能性，提升机械制造自动化水平。在实际优化中主要从加工方式、工艺参数等方面进行控制，如以节能设计理念为出发点，对工艺各项参数进行计算分析，设定最佳参数，以达到降低能耗的效果。

2.4 提高效率

机械制造及自动化包括设计、生产、制造等多项环节，整体周期较长。传统设计理念下对材料的使用效率、机械设备的使用性能等方面缺少考虑，这种情况下不仅难以控制制造效率，还会引发大量的资源浪费。而应用节能设计理念，能够对设计、生产、制造等各个环节加强重视，对所涉及到的材料、设备、工艺等进行全面考虑，更注重设计工作效率和节能效果，对缩短周期、减少资源浪费等方面有重要作用。

3 节能设计理念在机械制造及自动化中的应用

3.1 正确选择发动机设备

对于机械制造来说，发动机是十分重要的设备，且发动机在日常运行过程中能源消耗量较大，在节能设计理念渗透阶段，应加强对发动机设备的关注度，根据节能要求正确选择发动机设备。首先应对发动机的性能参数等条件进行有效考虑，尽可能选择具有低能耗、低排量性能的规格型号。其次还需要对发动机运行中产生的噪音进行合理优化调整，控制噪音以降低其对周边环境及生产车间的影响力度。最后为更好地保护环境，还应根据发动机的运行特点及实际情况，以节能为出发点，设计空气供给装置（如图1所示），这样能够更好地减少能耗，降低污染。

图1 空气供给装置

3.2 优化设计液压防渗漏系统

机械制造及自动化加工应用过程中，液压防渗漏系统也是十分重要的组成结构，但以往该系统在运行期间也会产生较高的能耗，所以也应作为节能设计工作开展的内容之一。首先设计人员需要对液压系统的基础参数、运行功能等方面进行了解，在保证该系统功能可正常使用的情况下，基于节能理念对液压元件进行合理选择，对液压油液的纯净度进行合理把控，这样可进一步减少内部损耗量，对保证设备运行安全、延长设备使用寿命等方面可起到有效作用，同时也能通过降低排放量的方式降低对环境的污染力度。其次针对液压防渗漏方面，还可根据实际系统运行情况适当减少用油量，以降低渗漏问题的发生。另外，还应注重液压管的设计，基于节能理念，对液压管的抗震性能、密封性能、抗腐蚀性能等性能参数进行调整改进，避免液压管在安装及后续使用过程中出现变形、破裂等问题。

3.3 改进工程机械驾驶室

对于工程机械驾驶室来说，应用节能设计理念主要需对以下几方面进行优化改进。①对驾驶窗玻璃进行改进，尽可能选择具有防辐射、防紫外线等作用的玻璃材质，更好地保护驾驶员的身体健康。②对驾驶室后壁板进行改进，可选择沥青型阻尼材料等类型的材料降低后壁板震动程度，减少后壁板噪音。这样不仅符合节能理念，还能进一步提高驾驶室运行的稳定安全性。③对驾驶室内空调进行改进，可选择无氟型空调，并设置自动化调控装置，能够根据环境温度自动调节驾驶室内温度，既能节省能耗，又可保护环境。

4 机械制造及自动化中应用节能设计理念的优化完善对策

4.1 增强节能意识，优化机械设备

首先应充分意识到应用节能设计理念，优化改进机械制造加工及自动化应用对机械制造业发展的重要意义，以形成正确的观念，增强节能意识，为后续机械设备的优化设计提供有力支撑。其次在优化设计机械设备时，应加强注意以下几点内容。①在选择时应在其符合使用要求的情况下尽可能选择具有节能特点的设备类型，如排量小、能耗低、噪音小等。②机械设备在使用过程中也应对其运行状况进行实时管控，对机械设备的运行方式、使用时间等合理调整，以切实提高机械设备的使用节能性。③机械设备故障问题是影响机械制造及自动化应用水平的关键因素，且不同类型的故障问题也会对设备本身及周边环境产生不同程度的影响。所以为更好地突出节能设计效果，还应对机械设备的运行稳定性进行关注，以及根据设备的实际情况采取相应的改进措施。如可通过更换液压系统组件材质的方式延长防渗漏系统的使用寿命，以达到降低成本、保护机械设备的目的。另外，还应依据机械设备的类型等条件制定维护保养计划，实时对机械设备的运行状况进行了解，对老旧设备及时更换，保证其运行安全。

4.2 选用环保材料，提高节能效果

机械制造及自动化加工应用过程中会使用到大量的材料，目前很多机械制造企业在材料采购时还以传统能源为主要材料，且对于使用后的废弃材料也不能有效处理和实现循环利用，这种情况下不仅会增加能耗，还会引发环境污染问题。所以基于节能设计理念，应从材料入手，对其采购及使用等环节加强优化管控。①材料采购。根据机械制造及自动化实际情况选择各项参数条件满足要求的材料，并在此基础上从满足条件的材料类型中选出具有节能性的材料。②材料使用。按要求规范进行材料的使用，同时也应根据各个机械设备的运行状况合理采取环保型材料，对机械设备的运行噪音、运行能耗等方面进行改善。③材料处理。对于使用后的废弃材料，应妥善规范地进行材料的回收处理，提高材料的二次利用效果，降低材料成本，避免废弃材料对周边环境的危害。

4.3 改进加工工艺，降低能源消耗

完善优化节能设计理念的应用效果，还应进一步改进加工工艺，根据机械制造及自动化实际要求选择设计正确合理的加工工艺，这样才能达到减少能耗、保护环境的目的。①设计人员应加强重视节能设计理念，以此为依据和导向，展开加工工艺的设计工作，对所需使用的材料、零部件等进行规划设计。同时针对加工产品结构来说，应尽可能提高产品内外结构的简单性，这样在后期加工时可减少零部件所需的资源，也能控制故障问题的产生，对延长设备寿命、稳定自动化应用效果有积极影响，可有效达成节能目标。②注重加工方式的设计选择。如在零部件加工时，可使用的加工方式包括热锻压、冷锻压、温锻压三种，但不同的加工方式所产生的能耗和污染也不同，像冷锻压能耗低，污染大；热锻压能耗低，污染小。设计人员需要基于加工质量及节能环保等条件综合考虑，选择最佳的加工方式。又或者针对零件冷却工艺来说，设计人员可适当减少冷却油的使用量，以达到节约能源的效果。③设计人员在对各个加工工艺进行优化设计后，还应做好统筹安排工作，对具体的加工顺序、加工要求等进行合理规划和有效设计，保证各加工工艺能够有序连接，避免因存在空档时间而产生资源浪费。

4.4 应用先进技术，做好人员培训

针对先进技术来说，机械制造及自动化应用节能设计理念期间，应积极引进先进技术手段，运用大数据、互联网等软件系统对相关数据信息进行模拟、处理和分析。首先利用数字化技术可将产品的各项数据信息录入系统，经处理形成虚拟模型，这种虚拟模型可减少资源的消耗，无法实际制造进行检查。其次利用虚拟模型有助于设计人员对产品的各个数据进行分析，找出存在的问题或待改进之处，在产品生产前对其改进不仅可降低产品的不合格率，还能避免资源浪费。另外，在机械制造及自动化应用期间，也应合理使用先进技术设备，搭建相应的互联网管理平台，对产品加工制造过程进行自动化监督管控，也可从一定程度上减少质量问题的产生，提高制造效率及节能效果。

人员的专业能力水平是影响机械制造节能效果的关键条件，所以在节能设计理念渗透应用阶段，也应做好人员的培训工作。首先应加强节能理念的宣传力度，让工作人员都能够了解到节能理念应用于机械制造及自动化的有效作用，以形成正确的观念及态度。其次根据产品加工制造流程、节能要求等条件制定培训内容，通过专业培训促进工作人员能够掌握更多专业知识和节能方法，将其有效运用于产品实际设计、加工及制造中。最后为保证制造效率及节能效果，还应建立相应的考核管理机制，能够对工作人员的日常操作行为进行监督检查，以提高工作人员的工作规范性。

5 结语

综上所述，机械制造及自动化的应用发展对提高社会经济水平等方面有积极推动作用，但其也会造成较为严重的能源浪费及环境污染问题。所以为有效控制和改善此类情况，促进机械制造业的长远发展，还应加强注重节能环保，渗透节能设计理念，并基于该理念，对机械设备、材料、系统、加工工艺等多个方面进行优化设计，通过引进先进技术、开展人员培训等方式进一步提高机械制造加工及自动化应用的节能效果，为机械制造业的可持续发展提供推力。