機械設計制造及其自動化的節能設計思想探討

唐光文

（重慶首鍵藥用包裝材料有限公司，重慶 408100）

1 機械設計制造及其自動化的分析

1.1 特點

相較于傳統的人力勞作，機械設計制造及其自動化技術不僅能夠提升工作效率，還能夠保證生產產品質量的穩定，已經成為工業生產的主要手段。雖然自動化機械制造生產仍存在諸多問題，但人們在機械設計制造方面不斷的創新促進了工業的發展，對企業、國家的經濟增長有著極大的作用。

機械設計制造及自動化主要有以下3個方面的特點。一是安全，相比于傳統的機械生產設備，自動化機械生產設備分析能力更強，在遭遇故障及其他事故時設備會得到相應數據預警并停止運轉，還能啟動相應的防護程序，避免一定的風險[1]。二是應用范圍廣，不同于傳統機械只應用于工業生產領域，當今時代的機械設計制造及自動化技術有了極大的提高，新型機械被引入各行各業，為我國醫療、計算機等行業領域的發展作出了極大貢獻。三是機械微型化，微型化的機械不僅在體積上有了極大的改變，縮小后十分便于攜帶，在性能上也有了一定的提升，對機械設計制造及其自動化技術的發展有著重要的意義。

1.2 發展現狀

機械制造是工業發展的基石，從一個國家的機械制造水準和制造規模中能夠看出該國的科技水平和經濟實力，機械制造業的發展已成為國家工業化程度、社會發展的重要指標。自進入信息時代，我國機械制造行業出現了許多的不足，如信息系統共享能力較差、信息采集、匯總能力較低等問題。針對于此，我國相關部門大力推行改革，發展環保綠色、節能的機械制造。

在2020年年初的《機械制造行業數據統計分析》匯報中提到，我國涉及機械制造行業的國民經濟10大類中的7類投資金額可達千億元，通用設備及汽車制造行業的投資資金達到13000億元，專用設備、電氣設備及器材制造行業的投資資金可達8000億元，非金屬和金屬礦物制品、儀器儀表的相關行業投入資金都達1000億元以上。分析各類行業投資金額占比可看出，通用設備及汽車制造行業占據的投資金額比例最大，準確占有51.24%的投資金額比例，專用設備、電氣設備和器材制造行業有35.4%的投資金額占比，合計占比86.66%，其余類別才占據了投資金額的13.35%。2014—2019年期間，我國機械制造工業的營業收入如圖1所示。

近幾年來，我國的機械制造工業受到了計算機及信息技術的影響，生產技術手段、生產工藝流程、生產產量規模等方面都發生了較大變化，影響了經濟體系的穩定性。而隨著經濟的發展，國家在大力推行綠色環保、節能的發展理念，機械制造行業的經濟效益也因此受到影響，為了保障機械制造企業的經濟效益，相關部門應配合國家的發展理念，重點關注節能設計，以節約生產制造成本來提升企業經濟效益，從而促進整個機械制造行業的發展。

2 機械設計制造及其自動化的節能設計思想及實際運用

2.1 節能設計思想

節能設計不僅是國家對未來發展的要求，也是機械設計制造行業發展的必然趨勢，做好機械設計制造及其自動化的節能設計是目前機械制造行業的研發重點。要想在自動化機械制造中融入節能理念，需要對自動化機械制造進行全方位的考量，如機械的質量、使用壽命、運用范圍等。若一個自動化機械設備具有較長的使用壽命，則說明自動化機械設備損耗低，可以節約設備、材料的成本支出；若自動化機械設備的質量較輕，該設備對能源的需求也同樣較低，而其應用范圍廣，則說明了該設備的實用性和適用性，能夠很好地滿足各方需求，節約研發成本。與此同時，節能設計的思想能夠促進自動化機械制造技術的提升，因此相關部門應當大力推廣節能設計思想，以促進機械制造行業的發展。

圖1 2014—2019年期間中國機械制造工業的營業收入

2.2 優化選材

以節能設計為出發點，優化材料的選取，材料能通過再生和回收的方式減少對自然生態的破壞，還可促進工業環保事業的發展。選材優化的主要內容包括：注意機械部件的可拆卸性，方便故障部件的更換，節約材料及設備采購成本；選擇可回收的無毒材料，降低對生態的破壞；選購實用性強的材料，以此延長自動化機械設備的使用壽命；選擇質量輕的材料，提升自動化設備的實用性。

2.3 優化結構設計

要將節能設計融入機械設計制造及其自動化技術中，首要任務是對機械制造設計的整體結構有一個大概認知，了解并掌握機械制造設計的全過程，對需要優化的位置有清晰的認知和優化想法，然后結合實際實現節能優化。根據相關研究分析，自動化機械制造的以下結構需要進行節能優化：一是發動機，發動機是自動化機械制造的關鍵，選擇耗能低的自動化機械制造發動機能夠從根本上控制住能源的損耗，從而節約能源，降低環境污染；二是系統結構設計，在設計系統結構時融入節能理念，可以輕松的實現節能目標，還可推行節能環保的相關理念；三是操作室，操作室是工作人員操縱機械的重要場所，為保護工作人員的人身安全，需要優化操作室以提升其安全性，在保障工作人員安全的同時還要注意對工作效率的考量，科學合理的優化操作室結構。

2.4 優化制造工藝

為達到節能的目標，在機械設計制造及其自動化設計過程中，除了要對上述的選材及結構設計進行優化之外，還要對制造工業設計，即制造工藝進行優化。在優化制造工藝上，可以從兩個方面出發：一是優化制造工業的生產技術，可以對生產制造工藝以及生產的整個結構進行一定的節能設計，降低能源和資源的損耗，同時要保證生產的效率和產品的質量；二是在工藝設計階段進行優化，這需要給設計人員灌輸節能相關理念，使其在設計過程中多考慮自動化機械制造的節能問題，從一開始就給定節能的條件，如此可極大程度上避免一些資源和能源的浪費。

3 節能設計在機械設計制造及其自動化中的未來前景

近年來，我國大力推行綠色環保節能的發展理念，機械設計制造及其自動化技術的發展也不能避開節能環保理念，因此融入節能理念是自動化機械制造技術的必然。而在未來前景方面，引入先進計算機信息技術是當前各行各業的發展重點，自動化機械制造行業也不例外。目前自動化機械制造設計引入了先進計算機信息技術手段，通過模擬仿真技術模擬自動化機械設計及其運行狀態，再結合實際情況可大大排除設計中的錯誤，節約時間成本及其他各方面的資源、能源。現如今計算機信息技術仍在不斷發展中，相信在先進信息技術的推動下，自動化機械制造設計技術會不斷的發展和完善，走向國際化、規模化。

4 結語

跟隨我國節能環保的發展理念，在自動化機械制造技術中融入節能環保思想。伴隨節能理念的融入，機械設計制造及其自動化技術有了極大的發展，給企業、國家的發展都提供了有力的支持，不僅節約了能源、資源，還保護了人類賴以生存的地球生態環境，促進我國節能環保理念的推廣，持續推進我國的可持續發展戰略，促進了我國社會經濟的發展。