机械制造与自动化中节能设计理念的应用探讨_王志亮.pdf

机械制造与自动化中节能设计理念的应用探讨王志亮（甘肃省山丹培黎学校，甘肃山丹734100）摘要：介绍了节能设计理念在机械制造与自动化中的应用意义与应用方法，希望通过将节能设计理念应用到当前自动化机械制造活动中的方式，在提升机械产品质量的基础上，降低机械产品生产过程中产生的能耗，在推动机械制造业可持续发展的基础上，能够给低碳减排工作的推进带来启发。关键词：机械制造自动化节能设计理念中图分类号：TH164文献标识码：A文章编号：2095-0748（2023）01-0126-03引言自改革开放以来，我国综合国力得到了有效的增强，但受产业资源消耗量较多、国内资源储备量不足等因素的影响，我国生产制造业的发展无法满足当前社会发展的需要。现阶段，为推进我国机械制造业的可持续发展，将节能设计理念融入自动化机械制造工作中，成为了满足企业生产、社会经济效益增长的重要举措。1节能设计理念在机械制造与自动化中的应用意义现阶段，全球人口数量的迅速增长，不仅使得人们对资源的需求量在不断增加，还造成了环境的严重污染，这使得节能设计成为各行各业发展过程中不能忽视的重要理念之一。机械制造业作为当前社会发展过程中极为重要的产业之一，将节能设计理念融入到自动化机械制造工作中，成为推动机械制造业健康发展的重要举措之一。具体来说，传统的机械制造生产活动中，往往会消耗大量的人力物力资源，在人力资源成本不断增加、各类资源存储量不断下降的背景下，传统的机械制造行业发展已无法满足人们对机械产品的实际需要。在信息技术不断发展的背景下，为了提升机械制造的效率，减少对人力资源的消耗，自动化机械设备不仅受到了人们的广泛欢迎，还为机械制造工作的推进提供了有效的支持，如图 1 所示为产品生产过程中所使用的自动化机械设备。但对自动化机械制造工作的开展情况进行分析后可以发现，自动化机械设备的使用并未实现产品生产原材料的节约、“三废”排放量的减少，这一情况的存在不仅给当前机械制造行业的可持续发展造成了一定的阻碍，还拖慢了绿色低碳社会发展建设的步伐。面对上述问题，将节能设计理念融入到当前的自动化机械制造行业当中，对以往的产品生产制造流程加以优化，在缓解当前能源短缺危机，为我国生态环境的健康发展提供有效的支持的基础上，还能切实降低机械制造的成本，从而为机械生产活动效益的增长提供助力1。2节能设计理念在机械制造与自动化中的应用方法在当前的社会发展过程中，小到人们日常生活中吃的食品、穿的衣服、进出的车辆、住的房子等与生活息息相关的产品生产，大到公路高铁、导弹火箭、航天卫星等产品的制造，都离不开机械制造产品的生产。在经济全球化、企业竞争越发激烈的背景下，为进一步提升机械制造活动的质量，将节能环保理念融入自动化机械制造活动中，不仅可以满足产品生产实际需要，强化企业的市场竞争力，还能提升生产活动的经济、社会效益，为机械制造业的可持续发展提供有效的支持。2.1树立节能意识自 18 世纪中叶工业革命开展以来，世界强国的兴衰史表明了国家的发展、国民生产力的增长都离不开机械制造的支持，对于我国来说，机械制造业作为国民经济中的基础性产业，其发展质量与国民生计、国防力量等方面都存在着直接的联系。尽管现阶段，人们已经充分认识到机械制造业的重要性，但受我国机械制造业发展时间相对较短、一些产业发展技术还不够纯熟等因素的影响，机械制造活动的生产效率不够高，并且在机械产品生产过程中，仍存在着较为严重的资源耗费情况，这一情况的存在给当前社会经济的健康发展造成了极为严重的阻碍。为切实解决上述问题，树立正确的节能意识，将节能设计理念融入到机械制造工作中，尽可能构建完善的资源循环利用体系，以便切实降低机械制造工作对环境的影响。具体来说，在当前机械制造行业的推进过程中，能源损耗一直是导致资源消耗量偏多的重要因素，为实现资源收稿日期：2022-04-26作者简介：王志亮（1983），男，甘肃张掖人，本科，讲师，从事中职教育相关工作。总第 223 期2023 年第 1 期现代工业经济和信息化Modern Industrial Economyand InformationizationTotal 223No.1，2023DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2023.01.047图 1某自动化机械设备应用推广2023 年第 1 期的有效节约，切实降低机械制造活动所产生的成本，在应用节能设计理念时，工作人员可以从环保设计、生态设计、自然环境设计等方面入手，尽可能提升资源的利用率，在保证产品生产质量与效率的基础上，降低产品生产活动对环境的影响。同时，由于传统的机械制造设计工作更多的是从产品功能、使用寿命等角度对产品质量进行评价的，这种评价方式并不能实现对产品资源消耗情况的有效管控，现阶段，为进一步提升机械制造产品的经济效益与社会效益，在产品设计研发阶段，明确当前社会发展对象产品的实际需要，并且将节能环保的设计理念直接融入到产品设计工作中，并且在完成设计的图纸节能性、环保性进行考察，进一步提升设计的节能环保性，然后再将产品投入生产活动中，以便在提升产品实用性的基础上，减少产品生产活动对资源、能源的浪费，从而达到推动产品生产活动健康稳定发展的目的2。2.2优化机械结构设计在当前机械产品生产制造过程中，为进一步提升产品节能减排效果，应当将节能设计理念融入产品设计工作中，对机械产品结构进行科学合理的优化。首先，在开展节能设计时，设计人员可以将节能设计理念融入到产品机械性能提升工作中，对接卸产品生产成本、工作效果进行优化与改良，在保证产品生产实用性的基础上，尽可能实现产品成本的有效管控。比方说，在当前机械设备运转过程中，机械产品零部件的形状与其工作磨损情况、产品生产效率等因素之间存在着极为密切的联系，在进行机械产品节能环保的设计时，可以通过在保证机械设备基本功能能够正常运转的基础上，对部分零部件的结构进行优化，在延长零部件使用寿命的同时，实现机械设备内部机构的有效简化与调整，在减小机械设备整体体积的同时，减少设备生产所需要的材料。其次，为进一步提升节能环保的设计理念的应用质量，在产品设计过程中，就应当对产品后续生产难度、能源消耗、材料回收等工作进行考量，然后通过对后续产品生产过程中的原材料、资金等资源进行进一步优化的方式，推动机械产品的长久性发展。举例来说，在某零部件机械加工生产企业运转过程中，为减少零部件加工过程中对产品原材料的消耗，设计人员将节能环保设计应用到产品设计生产工作中，并且在与零部件加工人员沟通交流后，决定用快速成型技术（设备如图 2 所示）、干式切削技术代替传统产品人工切削加工工作的方式，在减少切屑的基础上，进一步提升了切削工作额效率，减少了人工切削工作的工作量，为产品生产经济效益的增长提供了有效的支持。同时，对于一些生产加工过程中必然会产生噪声、高温、热辐射、金属表面处理产生的化学毒物等有毒有害物质的机械设备生产环节，在进行设备设计过程中，则可以通过对产品生产过程进行优化、资源回收再利用、为设备提供废弃物回收再利用系统等方式，降低机械生产对周边环境造成的破坏，进一步实现节能环保要求的落实。最后，在将节能设计理念融入到机械制造产品设计环节中时，还需要遵循产品自动化设计生产工作的需要，并且通过对自动化设计理念进行简化调整，在保证机械产品自动化设计保留原有设计功能的基础上，进一步提升产品零部件的灵活性，在减少资源浪费、能源消耗的基础上，为产品生产成本的下降提供有效的支持。需要注意的是，在进行机械制造节能环保设计时，设计人员不仅需要实现产品生产原材料的节约，还需要在尽可能不影响产品原有功能的基础上，通过对产品结构、生产过程等环节进行优化的方式，切实延长产品的使用寿命，从而达到真正推动自动化机械制造行业节能发展的目的。举例来说，在进行自动化机械设备节能设计的过程中，设计人员可以通过将节能设计理念融入到机械数据库中，构建更为完善的数据库体系，并且通过对数据库运转方式进行全面分析的方式，进一步提升自动化机械制造工作数据存储、调动、分析工作的合理性。具体来说，在将节能设计理念融入数据库中时，一方面，设计人员可以依据数据库中的前期数据对机械制造设计工作具体内容进行分析，然后将节能设计理念融入到分析过程中，对数据库中信息存在的浪费情况进行研究，以便及时发现传统机械设备运转过程中存在的不足，然后通过对其进行针对性优化改善的方式，进一步提升机械设备的节能效果。另一方面，在机械数据库的实际优化过程中，设计人员可以针对数据库的实际使用区域选择最为合适的节能优化算法，从而为后续产品生产能耗的节约提供有效的支持。以某精密电子元器件智能制造工作为例，在进行产品生产过程节能环保的设计时，设计人员将流水车间、作业车间的具体能耗分析数据库为基础，进行了节能优化研究，并且在研究过程中，先以 HGSA 作为流水车间的节能优化算法，然后考虑到产品生产过程中，机械等待工件过程图 2快速成型零部件加工设备王志亮：机械制造与自动化中节能设计理念的应用探讨127现代工业经济和信息化第 13 卷会存在大量的能耗，设计人员将混合模拟退火算法应用到了工件传输过程中。通过这种方式，在降低机械空闲时间，提升车间能耗的基础上，进一步提升了车间产品的生产效率，为低碳高效的产品制造体系构建提供了有效的支持3。2.3优化设备材料选择在进行自动化机械设备生产制造体系时，设计人员可以从机械设备的材料、机械设备生产材料等方面入手，通过选择更具节能效果的材料的方式，进一步提升产品的节能环保效果，为产品后续平稳运行提供有效的支持，在产品生产过程中，可以通过尽量使用可回收、可再利用或者对环境造成污染较小的材料，在提升材料利用率的同时，达到保护自然环境的目的。同时，在设备设计过程中，可以通过提升材料抗磨性、耐热性等特性的方式，切实降低材料的更换率，并且避免出现零部件再替换后直接废弃造成能源浪费的情况，以便达到切实提升材料利用率，提升机械设备实用性的目的。2.4智能集成技术在自动化机械设备设计生产过程中，智能化集成技术的应用可以使机械设备的各部分系统集成为一个整体，在提升各部分之间工作配合质量的同时，还能有效降低设备运转过程中的能耗，从而为设备运转效果的提升提供有效的支持。在提升机械设备节能效果的过程中，可以通过为智能集成系统安装电能损耗监管系统、温湿度传感器、运行时间收集系统等系统的方式，对机械设备的整体运转情况进行收集，然后利用集成系统对收集到的数据信息进行分析，提前解析该自动化机械设备在整体运转过程中能源损耗情况，及时发现设备运转过程中存在的问题，便于后续处理对策的提出。同时，在将节能设计理念融入智能集成设备时，还可以通过对设备运转过程中所处的环境进行调控的方式，实现设备整体能耗的下降。举例来说，在将节能设计理念融入智能集成系统后，可以通过为系统添加光感、自动化安防等系统的方式，在明确设备运转环境变化情况的同时，通过及时将设备运转需要及时提供给工作人员的方式，保证设备运转的安全性与可靠性，为机械设备自动化效果的提升提供有效的支持4。3结语为切实提升机械制造业的整体质量水平，将节能设计理念融入自动化机械制造行业中，在降低机械制造生产对资源的消耗的基础上，可以有效满足机械制造对于社会环境发展的需要，从而达到推动行业的节能发展，减少资源浪费的目的。参考文献1兰晓峰，卢周成，梅晓雄.节能设计理念在机械制造与自动化中的应用J.南方农机，2019，50（6）：162；182.2武林虎，毕琳，王祖龙.浅析节能设计理念在机械制造与自动化中的有效应用J.内燃机与配件，2019（12）：209-210.3杨明慧.基于节能设计理念在机械制造与自动化中的应用方法分析J.河北农机，2021（11）：96-97.4朱小琴.节能设计理念在机械制造与自动化中的应用分析J.数码设计（上），2020（2）：54.（编辑：刘楠）Application of Energy-Saving Design Concepts in Machine Manufacturing and AutomationWang Zhiliang（Gan