節(jié)能理念在機械設計制造應用探析
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摘要：我國機械設計制造及自動化行業(yè)快速發(fā)展，為社會注入了強勁的動力，提高了機械生產(chǎn)的整體水平。在可持續(xù)發(fā)展理念下，應該以節(jié)能環(huán)保為總體目標，加強對整個生產(chǎn)過程的全面優(yōu)化，以實現(xiàn)資源優(yōu)化配置及高效利用，避免造成資源浪費，推動本行業(yè)的綠色化發(fā)展。筆者分析了機械設計制造及其自動化技術的特點，探討了節(jié)能理念在機械設計制造及自動化技術應用中的價值，探索節(jié)能理念在機械設計制造及自動化技術應用中的融合策略，僅供參考。
關鍵詞：節(jié)能理念；機械設計制造；自動化技術；融合
近年來，機械化技術在各行各業(yè)中得到了廣泛應用，為機械化生產(chǎn)提供了可靠保障，成為推動我國現(xiàn)代化建設發(fā)展的根本動力。近年來，機械設計制造及其自動化水平逐步提高，在帶來巨大機遇的同時，也面臨新的挑戰(zhàn)。尤其是社會發(fā)展速度加快，各項技術也日新月異，如果仍舊停留于傳統(tǒng)的發(fā)展模式下，將會造成資源消耗量不斷增長的情況，這是限制行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要原因。因此，應該全面融合節(jié)能理念，加強對生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率與質量，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益及環(huán)保效益；應該結合機械設計制造及自動化的基本特點，制定切實可行的技術融合方案，以強化對實踐工作的科學指導。
1機械設計制造及自動化技術的特點
首先，機械設計制造及自動化技術具有綜合性特點。該領域涉及產(chǎn)品的設計研發(fā)和生產(chǎn)制造等各個環(huán)節(jié)，也涉及機械工程學、物理學等多個學科，因此呈現(xiàn)出綜合性和復雜性特點，在實踐工作當中需要考慮到多個因素對產(chǎn)品質量的影響。相較于傳統(tǒng)技術而言，機械設計制造及自動化技術的應用真正增強了設計制造的精度，而且研發(fā)和制造周期大大縮短，產(chǎn)品質量得到可靠保障。此外，計算機技術在生產(chǎn)實踐中的應用也越來越普遍，能夠實現(xiàn)設計方案的全面優(yōu)化，防止產(chǎn)品質量受到影響。隨著技術水平的提高，設備呈現(xiàn)出微型化的特點，因此能夠有效控制能耗，使得設備靈活性更強。其次，使用機械設計制造及自動化技術時需要確保設備能耗得到有效控制。在我國機械制造業(yè)快速發(fā)展的趨勢下，生產(chǎn)規(guī)模也在逐步擴增，由此引起的能耗升高和環(huán)境污染問題也引起社會的高度重視，必須不斷創(chuàng)新技術應用手段，實現(xiàn)能源資源高效化利用，避免資源浪費問題，以降低生產(chǎn)成本投入[1]。無論是在設計研發(fā)階段還是在生產(chǎn)制造階段，都要了解能耗升高的具體原因，以優(yōu)化設備性能，使其處于更加高效的運行狀態(tài)當中。最后，機械設計制造及自動化技術的應用必須符合基本生產(chǎn)需求，要了解機械設計制造的生產(chǎn)特點及要求，加強對每一個流程和環(huán)節(jié)的全面優(yōu)化，以達到企業(yè)的總體生產(chǎn)目標。積極貫徹節(jié)能理念，促進企業(yè)的轉型升級。需要以生產(chǎn)需求為依托，在不影響生產(chǎn)質量和效率的前提下控制能耗，從而使企業(yè)獲得更高的利潤，增強自身的核心競爭力。
2節(jié)能理念在機械設計制造及自動化技術應用中的價值
首先，可以實現(xiàn)能源消耗問題的全面控制。在工業(yè)化進程中，能源消耗量過大問題已經(jīng)十分顯著，必須以節(jié)能理念為指導，強化對整個機械設計制造過程的優(yōu)化與控制，落實經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求，從環(huán)境保護、能耗控制等角度出發(fā)制定切實可行的技術方案，真正解決能耗不斷升高的問題。比如很多機械設備及零部件可以實現(xiàn)回收利用，能夠控制生產(chǎn)總成本，防止處理不當而造成環(huán)境污染的問題，已經(jīng)成為當前行業(yè)發(fā)展的必然要求。其次，可以有效控制生產(chǎn)投資。運用節(jié)能理念對設計制造環(huán)節(jié)實施控制，可以有效降低成本投入，避免企業(yè)面臨較大的資金壓力。各類資源可以得到重復性利用，隨著生產(chǎn)工藝的全面優(yōu)化，資源投入量也會更小，在保障質量與產(chǎn)量的基礎上創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，符合企業(yè)的未來發(fā)展需求[2]。最后，能夠實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展?，F(xiàn)代化社會中大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境污染問題越來越嚴重，在機械設計制造及自動化領域融合節(jié)能理念，可以在保持經(jīng)濟建設速度的前提下降低對自然生態(tài)環(huán)境的負面影響，為環(huán)境友好型社會的構建創(chuàng)造條件。
3節(jié)能理念在機械設計制造及自動化技術應用中的融合策略
3.1增強節(jié)能意識
為了體現(xiàn)節(jié)能理念的優(yōu)勢，為機械設計制造及自動化行業(yè)發(fā)展注入強勁的動力，設計制造人員應該增強自身的節(jié)能意識，在工作中不斷創(chuàng)新，認識到節(jié)能降耗對于企業(yè)和社會的重要意義與價值[3]。企業(yè)應該加大在新設備、新材料和新工藝方面的投入力度，解決生產(chǎn)制造中的環(huán)境污染問題，防止只追求眼前經(jīng)濟利益而忽視了企業(yè)的長遠發(fā)展。應該加快企業(yè)的工藝改造進程，通過對當前生產(chǎn)工藝進行合理優(yōu)化，解決實踐中的高能耗問題，防止造成不必要的資源能源浪費問題。對當前設備的運行性能進行全面評估，運用新設備加以逐步替換，構建綠色化生產(chǎn)模式。對機械設備的運行特點進行評估和分析，從設計和制造環(huán)節(jié)實施源頭控制，了解設備運行中能耗不斷升高的具體原因，以便制定更具綠色化的設計制造方案。
3.2優(yōu)化設備設計
設計機械設備時融合節(jié)能理念，可以有效優(yōu)化設備的運行狀態(tài)，降低運行過程中的能源消耗，以達到節(jié)能減排的效果。首先，應該在發(fā)動機設計中融合節(jié)能理念。發(fā)動機是設備運行的核心構件，對于能源的需求量較大，這也是造成能耗增大的主要原因[4]。此外，如果沒有做好設備的排污設計，則會造成嚴重的環(huán)境污染問題，而且在運行中會產(chǎn)生較大噪聲，影響人們的正常生活。在發(fā)動機設計中應該做好選型工作，控制設備排污量和噪聲，遵循環(huán)境友好型原則，達到優(yōu)化設計的目的。如圖1所示，在空氣供給裝置設計過程中采用了空氣流量傳感器、節(jié)氣門怠速開度控制傳感器、空氣濾清器等構件，使得設備的運行更加可靠，起到了節(jié)能減排的作用。其次，應該在液壓防滲漏系統(tǒng)設計中融合節(jié)能理念。在選擇液壓元件時應該做好性能評估，使內部部件的損耗量得到全面控制，延長設備的使用壽命，防止造成較多雜質而影響空氣質量[5]。最后，在駕駛室設計中也要融合節(jié)能理念。駕駛室玻璃應該具備更好的防紫外線功能，保障駕駛人員的健康安全，同時以減振降噪為重點，提高駕駛室的操作穩(wěn)定性。在設計后壁板時可以選擇瀝青型阻尼材料，能夠減少振動狀況，給駕駛人員帶來更好的工作體驗。
3.3選擇節(jié)能材料
近年來，節(jié)能材料在生產(chǎn)實踐中得到廣泛應用，這也是提高機械設計制造及自動化技術水平的關鍵，能夠降低對自然生態(tài)環(huán)境的危害，改善機械設備的運行狀態(tài)。以可持續(xù)發(fā)展為目標選擇對人體無害的材料，而且要實現(xiàn)循環(huán)利用，避免造成材料浪費的問題。加強對采購環(huán)節(jié)的全面管控，在成本預算范圍內優(yōu)先選擇節(jié)能型材料，在保障生產(chǎn)安全、質量和效率的基礎上，促進企業(yè)生產(chǎn)模式的創(chuàng)新與改革[6]。對不同材料的實際應用情況進行對比，了解具體的節(jié)能效果，以便選擇最優(yōu)材料，降低資源能源消耗量。除了要確保材料無毒無害外，還應該了解材料的可降解性能和可回收性能，在重復利用當中控制成本投入。輕質低能耗材料在實踐中得到廣泛應用，可以使設備重量得到控制，滿足了裝配和搬運等工作需求，使得設備運行更加安全、可靠[7]。此外，在設備的常年運行過程中很多零件會出現(xiàn)報廢的情況，應該做好報廢環(huán)節(jié)的優(yōu)化，針對零部件實施回收再利用，以避免出現(xiàn)較多廢棄物。
3.4創(chuàng)新生產(chǎn)工藝
在傳統(tǒng)生產(chǎn)體系下，生產(chǎn)工藝不合理會造成較高的能耗，因此應該加強對生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，使各個生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)更加合理，降低能源使用量，避免造成嚴重的環(huán)境污染問題[8]。在機械設計制造及自動化生產(chǎn)中，要充分了解各項生產(chǎn)工藝的基本特點，合理安排各項工序，既能夠提高生產(chǎn)效率，也可以減少不必要的能量消耗。合理調整工藝參數(shù)，也是實現(xiàn)節(jié)能降耗目標的關鍵，同時改善產(chǎn)品的整體質量效果。因此，在生產(chǎn)實踐中應該做好全面調查與評估，了解不同生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的參數(shù)情況及運行效能，通過對比分析的方式選擇最優(yōu)參數(shù)。而在單個零件加工工藝中，不僅要考慮到零件自身的質量情況，更要明確設備的運行需求，提高零部件和設備的契合度，達到改善設備運行狀態(tài)的目的[9]。此外，還應該針對設備結構實施優(yōu)化，特別是在研發(fā)階段要省去非必要構件，減輕設備的運行負擔，簡化整體結構布局，不僅能夠降低材料用量，而且在后期運維中提供更多的便利。
3.5實現(xiàn)自動化調控
機械設計制造及自動化行業(yè)的未來發(fā)展趨勢以自動化為主，必須實現(xiàn)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化處理，不僅能夠減輕工作人員的負擔和壓力，而且可以節(jié)能降耗，提高整體生產(chǎn)效率與質量，改善企業(yè)的經(jīng)濟效益。很多機械產(chǎn)品的智能化程度更高，在自動化調控中也要融合節(jié)能理念，使各類資源得到高效利用。比如在設計鍋爐設備的過程中，可以引入其他輔助設備，包括了單片機、傳感器、通信設備和執(zhí)行單元等等，以自動化控制系統(tǒng)為核心強化對鍋爐設備的控制效果，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求控制設備的運行參數(shù)，在供熱要求下使鍋爐設備處于最佳運行狀態(tài)當中[10]。此外，能夠及時獲取設備的負荷參數(shù)并實現(xiàn)實時化控制，出現(xiàn)故障問題后也能更加及時地進行反饋，在保障供熱可靠性的前提下控制能耗。人工智能技術在機械設計制造及自動化領域也逐漸得到應用，能夠實現(xiàn)智能化調控的目標，運用網(wǎng)絡信息技術、大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等改善設備性能，實現(xiàn)對設備故障的自動化處理和反饋，避免造成嚴重的生產(chǎn)事故。
4結語
在生產(chǎn)作業(yè)中應用機械設計制造及自動化技術，呈現(xiàn)出綜合性特點，對于能耗控制的要求較高，而且必須滿足基本生產(chǎn)需求，以促進產(chǎn)品質量的改善。節(jié)能理念的融合應用，能夠減低能源消耗，生產(chǎn)成本的控制效果也更好，有助于實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。在實踐工作當中，應該通過增強節(jié)能意識、優(yōu)化設備設計、選擇節(jié)能材料、創(chuàng)新生產(chǎn)工藝和實現(xiàn)自動化調控等途徑，逐步構建完善的技術應用體系，以體現(xiàn)節(jié)能理念的價值，提高機械設計制造及自動化技術水平。
作者:張悅鵬 單位:貴州機電職業(yè)技術學院
