节能设计理念下的机械制造与自动化设计策略研究

张 兵

（赣西科技职业学院教师，江西 新余 338000）

引言

虽然我国机械制造与自动化行业起步较晚，但在技术创新方面也有一些建树。随着计算机技术、物联网技术的不断发展，节能设计理念的深入，我国机械制造与自动化设计也步入了新的发展阶段。部分机械制造企业技术人员坚持节能设计理念，对机械制造与自动化设计进行了优化，因地制宜结合外部环境来创新制作工艺，升级传统产品结构，在保证产品基本性能满足实际需要的基础上，简化机械设备结构，减少零件数量，降低设备使用能耗。同时，调整加工工序，提升能源利用效率，促进节能环保。因此，本文将着重对节能设计理念下的机械制造与自动化设计策略进行探究。

1 机械制造与自动化设计中存在的问题

1.1 机械制造与自动化设计的设施相对滞后

我国机械制造行业经历了相对较长的发展阶段，当前仍有一些机械制造企业在使用较为陈旧的机械设备。一方面，这些设备功能较单一，零件繁多且操作复杂，设备性能难以跟上新产品的生产需要，且相当一部分设备处于即将被淘汰的边缘，在这种情况下，难以保证设备的生产加工效果。另一方面，有些设备无法完全满足产品对加工精度的要求。要保证产品质量稳定性，就需要严格控制机械设备各位置零件的规格、尺寸和形状，而目前国内许多机械生产设备的加工精度不高，难以满足产品的高精度设计要求，加工出的机械产品偶尔会出现误差，对机械运行稳定性和使用寿命的影响较大。如机械设备在加工零件后，加工机床的刀具可能会由于温差较大发生变形，若没有仔细检查继续加工其他零件，机床几何误差会超出标准值，致使产品加工精度不够。

1.2 机械制造与自动化设计缺乏高新技术支持

现阶段，我国机械制造企业基本上都引入了自动化系统，但这些自动化系统大多依赖于国外引进。一是国内机械制造企业缺乏自动化系统研发的核心关键技术，需要从国外企业和机构引进自动化系统，一旦自动化系统发生故障或损坏，设备维修费用也不低，导致机械制造受到多种因素制约，生产加工的安全性和稳定性无法得到保障[1]。二是国内自主研发的自动化系统尚且处于起步阶段，缺乏相关研发能力和技术，研发出的自动化系统还不成熟，存在一些缺陷，无法较好满足现代机械生产更高需求。如国外已经普及了偏激光技术、纳米技片等先进技术，而我国大多数机械制造企业还未完全实现机械制造与自动化技术与高新技术的有效融合，机械自动化水平不高，制约了机械制造产业的发展。

1.3 机械制造与自动化设计中材料选择不够环保

机械制造与自动化设计生产过程中不可避免会产生废弃物，且机械设备使用频率高，零部件报废也是正常现象，这些材料的生产、使用及废弃都会对环境造成污染。如一些材料在加工过程中会产生粉尘、气味和切屑，不仅给人的健康带来威胁，还会污染环境。机械制造业中的电镀锌作业，需要使用到电镀液。主盐浓度高，溶液的导电性和电流效率会较高，但是主盐浓度升高会使阴极极化减弱，出现较粗的镀层结晶，使镀液的分散能力降低，而且镀液的带出损失较大，成本较高，还增加了废水处理的负担。镀锌产生的环境污染也较大，如电镀前工件清洗产生的酸、碱污染；锌对水体产生污染，对水生动物危害大；镀锌后的钝化工序中产生的铭污染，尤其是六价铬，属于重污染源。

2 节能设计理念下的机械制造与自动化设计策略

2.1 增加机械制造与自动化设计的节能设施投入

在我国产业结构中，机械制造行业一直是整体工作的重点，同时也是我国经济发展的主要支撑力量之一。机械制造企业要增加对节能设施的投入，在机械制造与自动化设计中融入节能设计理念，降低对能源的需求量，提高生产效率的同时减少环境污染。设计人员在进行机械产品设计时，可以落实结构改造这一项工作。一方面，根据产品生产需要，引进相应的节能机械设备。机械设备能否减少能耗在一定程度上取决于发动机是否节能，广大机械制造厂以及自动化企业管理者需要对其加以重视，在开展工业设计时，对工业设备的内外部结构进行优化设计，将各方面零件的受力情况进行均衡化处理，从而有利于机械设备使用寿命的延长。因此，企业管理人员在在购买机械设备时，在合理控制生产成本的基础上，尽量选择低排放、低能耗、高效率的水冷增压柴油发动机[2]。另一方面，基于节能设计理念，优化机械设备设计。如利用PLC单片机技术对机械设备进行自动化控制，优化操作程序和运行路线，减少设备的无效工作量，降低设备在运行过程中的磨损和能耗，提高设备使用效率，延长设备使用寿命。

2.2 加强节能技术在机械制造与自动化设计中应用

随着我国机械制造以及自动化技术快速发展，二者相结合应用于工业制造能够成为未来主流发展趋势。我国机械制造水平长期处于初级阶段，如果无法及时优化设计结构，那么很容易造成资源浪费这一重大问题。因此，机械制造和自动化技术的有效结合不仅能够提升机械产品的整体质量和性能，还能够更好地控制材料的应用以及能源消耗等，从而达到节能降耗的目的。机械制造企业要加强节能技术在机械制造与自动化设计中的应用，优化机械设备使用性能，减少能耗。一是重视核心技术的研发。机械制造企业应坚持节能设计理念，在引进国外先进技术的基础上，要加强对该技术的研究分析，并结合自身研发的自动化系统中存在的不足之处，借鉴国内外研发生产经验，不断提升自主研发能力。二是基于节能设计理念，积极应用现代化技术。机械制造企业技术人员要贯彻节能设计理念，将计算机技术、智能化技术和信息技术应用到机械制造与自动化设计过程中，如在数控系统中要做到用户使用界面图形化、科学计算可视化和多媒体应用，可视化技术与计算机虚拟环境相结合，提升数据综合处理能力，全面监控加工机床、机械设备运行情况，提高机械自动化水平，降低能源消耗率。

2.3 注重机械制造与自动化设计中环保材料使用

在机械制造与自动化设计过程中，使用的材料会对能源损耗、环境产生直接影响，因此材料选择尤为重要。在机械设备材料设计方面，机械制造技术人员要坚持节能设计理念，在减少环境污染和提高生产效率的基础上，尽可能选择可再生、可回收的环保材料，减少重金属、稀有材料和贵金属材料的使用[3]；在机械零部件的选择上，使用率高的零部件容易损坏，因此在选择这类零部件的时候要满足可循环使用、易更换的要求，尽量选择高强度的塑料材质环保材料或其他非金属材质的材料，避免使用氟利氧、树脂等会造成环境污染的材料。

3 结语

机械制造企业在节能设计理念下，要加大对节能设施的投入力度，优化机械设备设计；加强核心技术的研发，将节能技术与人工智能、计算机技术等高新技术相融合，降低能源损耗。此外，还要注重机械设备材料的选择，尽量选择可再生的环保材料，并且要注重材料的回收与循环利用，简化机械设备中的零件，提升设备性能的同时，减少对环境的污染。