機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)思想探討

趙有強(qiáng) 劉曉斌 王源 張道軍

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 壽光 262700）

1 機(jī)械制造及其自動(dòng)化的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

1.1 效率進(jìn)一步提升

傳統(tǒng)模式上的機(jī)械制造是通過(guò)燃料的使用從而產(chǎn)生動(dòng)能，進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)與制造，如果能夠進(jìn)一步提升機(jī)械制造的效率那么會(huì)帶動(dòng)整個(gè)社會(huì)的生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提升。但是在現(xiàn)階段高強(qiáng)度的生產(chǎn)效率要求之下，傳統(tǒng)模式的機(jī)械制造呈現(xiàn)出動(dòng)能轉(zhuǎn)化率低、生產(chǎn)率轉(zhuǎn)化率較低、環(huán)境污染較為嚴(yán)重的缺點(diǎn)。這種情況的出現(xiàn)主要是因?yàn)檎麄€(gè)社會(huì)的工業(yè)生產(chǎn)并沒(méi)有整體化的生產(chǎn)管理模式的應(yīng)用，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠在很大程度上彌補(bǔ)這一缺陷并且將信息轉(zhuǎn)化成為生產(chǎn)動(dòng)力。舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段使用的電子控制系統(tǒng)僅以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況的準(zhǔn)確監(jiān)控，能夠進(jìn)一步減少耗油量，增加峰值功率，減少爆震情況的出現(xiàn)，能夠推動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)生產(chǎn)。

1.2 安全性獲得提升

機(jī)械的安全性一直都是人們關(guān)注的重點(diǎn)，機(jī)械的安全能夠直接反映出機(jī)械制造的自動(dòng)化水平，自動(dòng)化的機(jī)械在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中不僅僅保持良好的生產(chǎn)效率，還需要保證自身運(yùn)行的安全性，進(jìn)一步減少機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障的幾率。自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠進(jìn)行機(jī)械故障的自動(dòng)報(bào)警，方便相關(guān)的檢修維護(hù)工作人員進(jìn)行故障的排查，這樣能夠進(jìn)一步增加機(jī)械生產(chǎn)的效率，能夠給機(jī)械的使用者提供非常多的信息參考數(shù)據(jù)，進(jìn)一步減少在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中故障的出現(xiàn)。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用的探索

2.1 選擇節(jié)能型發(fā)動(dòng)機(jī)

機(jī)械設(shè)備中發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能機(jī)能直接影響整套設(shè)備的節(jié)能機(jī)能。因此，在機(jī)械設(shè)備的前期設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)選擇能量消耗低、廢氣排放少、工作效率高的發(fā)動(dòng)機(jī)作為設(shè)備的動(dòng)力來(lái)源。一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法滿足機(jī)械設(shè)備環(huán)保節(jié)能的要求，一定要及時(shí)在候選表中刪除這種發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.2 機(jī)械制造材料的節(jié)能設(shè)計(jì)

在機(jī)械制造自動(dòng)化設(shè)備的制造材料上，優(yōu)先選擇環(huán)保可回收的材料。不僅能使得機(jī)械制造自動(dòng)化設(shè)備變得的科學(xué)化，做到了節(jié)能設(shè)計(jì)的理念和效果，還在一定程度上減少了經(jīng)濟(jì)的投入。傳統(tǒng)的機(jī)械制造設(shè)備在材料的選取上，往往有限考慮的是設(shè)備的制造上，忽略了節(jié)能設(shè)計(jì)，使用功耗較高的材料，這種設(shè)計(jì)制造出來(lái)的機(jī)械制造設(shè)備不僅使用是壽命短，設(shè)備還不能進(jìn)行二次回收利用，對(duì)企業(yè)和工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)的不必要的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。例如使用PETE塑料作為機(jī)械制造自動(dòng)化設(shè)備的材料，這種環(huán)保材料可以進(jìn)行再次回收利用，經(jīng)過(guò)回收之后，由設(shè)備進(jìn)行高溫融化，再利用切粒機(jī)將其切碎之后，就可以再次進(jìn)行合成使用。

2.3 制作工藝流程更優(yōu)化環(huán)保

設(shè)計(jì)階段，最重要的是材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。為了把節(jié)能理念融入設(shè)計(jì)的全過(guò)程，必須要從制作工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，減少產(chǎn)品在制造過(guò)程中產(chǎn)生的能源消耗。這需要技術(shù)人員調(diào)整優(yōu)化當(dāng)前的技術(shù)，因?yàn)椴煌募庸すに嚂?huì)產(chǎn)生不同的能源消耗，需優(yōu)化當(dāng)前的加工工藝順序。此外，要盡可能降低加工載荷，因?yàn)闄C(jī)械生產(chǎn)設(shè)備在載荷運(yùn)行情況下使用效率更高，也不會(huì)產(chǎn)生能源的浪費(fèi)。所以，從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，設(shè)計(jì)人員既要考慮制造的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，又要考慮到資源的節(jié)約。以加工方式為例，熱鍛和冷鍛相對(duì)于溫鍛消耗的熱能更多，浪費(fèi)的熱能也多。雖然在技術(shù)不斷改進(jìn)的現(xiàn)在，很多熱能都能夠被回收利用，但是使用利用效率依然比不上溫鍛。所以，可以引入冷卻工藝，最大程度地回收熱能。為了降低機(jī)械制造產(chǎn)生的能源消耗，也可以采取優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)或是縮小零件體積等方法。

2.4 虛擬化的機(jī)械設(shè)計(jì)

虛擬化的機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單來(lái)講就是在計(jì)算機(jī)以及自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品的模擬制造。這種方式能夠減少資源的浪費(fèi)，直接利用計(jì)算機(jī)模擬制造產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，并在虛擬的情況下調(diào)整產(chǎn)品，之后再次模擬生產(chǎn)，在產(chǎn)品符合規(guī)格后才開(kāi)始進(jìn)行實(shí)體生產(chǎn)。這個(gè)過(guò)程能夠降低次品率，提升整體的產(chǎn)品質(zhì)量，是一個(gè)企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的好方法。這種虛擬化機(jī)械設(shè)計(jì)的方式彌補(bǔ)了傳統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和樣品制造的弊端，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就能減少樣品的浪費(fèi)，在修改環(huán)節(jié)也不會(huì)造成資源的浪費(fèi)。設(shè)計(jì)后能夠直接傳輸數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)的要求設(shè)計(jì)出符合規(guī)格的產(chǎn)品，極大地縮短了制造時(shí)間，節(jié)省了工程的工期。

3 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)未來(lái)發(fā)展

機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)節(jié)能設(shè)計(jì)理念的融合，以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)對(duì)其的幫助。目前的機(jī)械制造自動(dòng)化設(shè)計(jì)往往都是通過(guò)計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)模擬設(shè)計(jì)并運(yùn)行，而隨著數(shù)字化制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械制造自動(dòng)化的技術(shù)也在不斷完善和發(fā)展，由此可見(jiàn)，機(jī)械制造自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展將會(huì)趨向規(guī)模化、國(guó)際化，這就要求對(duì)其自身技術(shù)的不斷完善，結(jié)合節(jié)能設(shè)計(jì)的理念，降低材料、能源等消耗，提高企業(yè)、工廠的經(jīng)濟(jì)收益。

4 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械制造及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，把節(jié)能設(shè)計(jì)理念有效融入其中是機(jī)械行業(yè)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)。為了有效提高工作效率，降低對(duì)能源的使用量，需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化節(jié)能升級(jí)，不斷提升生產(chǎn)效率。