研究機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)思想

郜祥，向啟令，李興，劉亞軍

（貴州博宏實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司水泥分公司，思南 553028）

1 機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化特點(diǎn)

機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化是目前一項(xiàng)創(chuàng)造性生產(chǎn)工藝，其是匯集了大量先進(jìn)工程技術(shù)為一體的一種先進(jìn)技術(shù)，其發(fā)展與整個(gè)工業(yè)發(fā)展有著緊密聯(lián)，而且也與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域發(fā)展和進(jìn)步都有著直接聯(lián)系。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 安全可靠性高

機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化與系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造相比，其在自動(dòng)化與智能化方面的優(yōu)勢(shì)更加顯著[1]。例如，在進(jìn)行機(jī)械制造期間，如果由于技術(shù)、工作人員等各項(xiàng)因素出現(xiàn)故障，此時(shí)，運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備能夠停止工作，通過自動(dòng)方式利用程序?qū)Τ霈F(xiàn)的各項(xiàng)問題進(jìn)行修復(fù)，從而確保整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)開展的安全可靠性，減少事故的發(fā)生。

1.2 應(yīng)用范圍廣泛

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造通常都只限于工業(yè)領(lǐng)域，而現(xiàn)代機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化領(lǐng)域已經(jīng)被合理應(yīng)用到了電子計(jì)算機(jī)、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等多個(gè)不同行業(yè)中，整體發(fā)展范圍廣泛，為不同領(lǐng)域發(fā)展都提供了良好機(jī)遇[2]。

1.3 實(shí)現(xiàn)微型化

機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了微型化，這能夠改變機(jī)械整體性能，主要體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備整體輕便，應(yīng)用起來更加方便，符合現(xiàn)代人們的應(yīng)用需求。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化中的優(yōu)勢(shì)

2.1 提升設(shè)計(jì)效率

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造作業(yè)在具體作業(yè)開展時(shí)主要是通過對(duì)產(chǎn)品自身屬性出發(fā)，通過對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行明確，分析、掌握市場(chǎng)整體情況，然后開展機(jī)械設(shè)計(jì)制造作業(yè)，最終制定方案，同時(shí)對(duì)方案進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。從實(shí)際情況來看，這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造理念實(shí)現(xiàn)起來整個(gè)周期相對(duì)較長，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)制造效率偏低，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需求[3]。而將節(jié)能理念應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，在具體問題分析期間，可以將整個(gè)產(chǎn)品作為重點(diǎn)，科學(xué)選擇材料，對(duì)采用的工藝進(jìn)行適當(dāng)改良，做好相應(yīng)優(yōu)化工作，從而縮短機(jī)械設(shè)計(jì)制造周期，提高設(shè)計(jì)制造效率以及經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造與節(jié)能理念的合理結(jié)合

將節(jié)能理念合理融入傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造中，工作人員在具體設(shè)計(jì)制造時(shí)能夠大幅度提高應(yīng)用材料效率，與此同時(shí)，還要適當(dāng)提高對(duì)機(jī)械的重視，做好其性能分析工作，從而減少能耗量，提高各項(xiàng)資源應(yīng)用效率，最終達(dá)到節(jié)能減排的最終目的，保證整個(gè)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

2.3 科學(xué)融入環(huán)保理念

采用節(jié)能設(shè)計(jì)，可以在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中融入環(huán)保理念，采取這一方式能夠提高機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化整體環(huán)保性。相關(guān)設(shè)計(jì)制造人員在具體工作開展期間受環(huán)保理念影響，會(huì)全面考慮采用環(huán)保材料的性能，確保投入應(yīng)用后的機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用之后能夠被回收利用，減少污染物，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)資源的循環(huán)利用，最大程度降低機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞問題。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用的特點(diǎn)分析

3.1 節(jié)能環(huán)保，低公害化

近幾年，我國經(jīng)濟(jì)得到飛速發(fā)展，工業(yè)也得到了崛起，但這會(huì)消耗大量資源，而能源又短缺，在這一背景下，節(jié)能環(huán)保成了工業(yè)生產(chǎn)期間人們重點(diǎn)探討的話題。目前，節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)理念已經(jīng)深入人心，而且被合理應(yīng)用在不同行業(yè)中，特別是在工業(yè)設(shè)計(jì)制造過程中取得了不錯(cuò)效果。將環(huán)保理念合理融入到機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化中，一方面可以提高生產(chǎn)與應(yīng)用效率，另一方面也能夠融入先進(jìn)節(jié)能技術(shù)，降低能耗，這也是未來一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化的主要發(fā)展方向，相關(guān)工作人員在具體作業(yè)開展時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)這一內(nèi)容的探討。例如，近幾年我國汽車行業(yè)到了飛速發(fā)展，在混合動(dòng)力汽車的研發(fā)與生產(chǎn)中，將節(jié)能環(huán)保理念合理融入機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，通過對(duì)這一方式進(jìn)行應(yīng)用，能夠大幅度降低汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)，還能夠大幅度減少汽車在行駛期間尾氣中有害氣體的排放量，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

3.2 采用新型材料，提高經(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)整個(gè)行業(yè)的具體發(fā)展情況來看，采用新型材料是關(guān)鍵，通過對(duì)新型材料的合理應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)低排放、低能耗，改善生態(tài)環(huán)境目標(biāo)?？偠灾?，要靈活選擇新型材料，全面考慮機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用材料的抗沖擊、塑性、彈性等各項(xiàng)指標(biāo)。從我國工業(yè)整體發(fā)展情況來看，應(yīng)當(dāng)盡量避開熱量交換過剩類型材料，而且需要具有重復(fù)、可回收性。在這一大背景下，可以采用各種新型復(fù)合材料，同時(shí)，通過對(duì)上述資源進(jìn)行適當(dāng)整合，做好相應(yīng)規(guī)劃工作，利用不同途徑生產(chǎn)出優(yōu)秀的機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化產(chǎn)品，保證其能夠滿足應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

4 機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)思想與具體應(yīng)用探討

4.1 節(jié)能設(shè)計(jì)思想分析

制造機(jī)械設(shè)計(jì)前期時(shí)，要依據(jù)具體情況選擇符合需求的設(shè)計(jì)模式，這是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。將設(shè)計(jì)的機(jī)械理念合理融入到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，將先進(jìn)理念和技術(shù)都作為設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵依托，進(jìn)而使其與機(jī)械工程情況能夠相適應(yīng)，可以大幅度降低各項(xiàng)資源消耗量，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。但是，從具體情況來看，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要想能夠順利實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面入手進(jìn)行探討：

4.1.1 分析節(jié)能機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)成本

設(shè)計(jì)節(jié)能機(jī)械時(shí)，需要提前進(jìn)行分析，針對(duì)具體設(shè)計(jì)內(nèi)容做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，需要盡量回收能源循環(huán)利用，從而達(dá)到減少資源消耗，避免行業(yè)發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。在分析機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，需要堅(jiān)持節(jié)能理念，特別要重視對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的回收利用，采取性能良好的材料和產(chǎn)品進(jìn)行代替，并合理融入到設(shè)計(jì)理念內(nèi)，最終制造出高質(zhì)量、高性能，可以滿足應(yīng)用需求的機(jī)械產(chǎn)品，確保其在投入應(yīng)用后，不會(huì)出現(xiàn)問題。

4.1.2 加強(qiáng)研究可拆裝機(jī)械產(chǎn)品

設(shè)計(jì)施工人員在具體工作開展時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品拆裝過程中的分析，做好相應(yīng)研究工作，從而使具體設(shè)計(jì)能夠達(dá)到節(jié)能的目的，以免發(fā)生浪費(fèi)大量資源的情況。同時(shí)，還要全面考慮機(jī)械產(chǎn)品拆裝性和回收性，做好相應(yīng)分析工作探討，從而在機(jī)械制造期間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各項(xiàng)資源的回收利用，在設(shè)計(jì)中能夠達(dá)到節(jié)能、減少資源消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

4.2 優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品中的材料選擇

材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)制造期間的一項(xiàng)重要內(nèi)容，具體工作開展時(shí)要提高對(duì)這一內(nèi)容的重視，這也是減少能源消耗的一項(xiàng)合理方式。對(duì)于材料的選擇，最好選擇可以回收再利用的材料，這能夠使制造業(yè)通過科學(xué)方式完成相應(yīng)管理工作，同時(shí)，能夠提高設(shè)計(jì)方案合理性，使其最終設(shè)計(jì)方案能夠更加完美。通過對(duì)以往傳統(tǒng)機(jī)設(shè)計(jì)制造進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，還存在大量老舊觀念，這些老舊觀念存在的目的是延長應(yīng)用時(shí)長，實(shí)現(xiàn)對(duì)更多功能的有效開發(fā)。工作人員要通過合理分析，選擇優(yōu)質(zhì)材料，完成對(duì)最終選材結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)，延長機(jī)械應(yīng)用時(shí)長，使其能夠滿足應(yīng)用需求，最大程度減少各種問題的出現(xiàn)，提高經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。近幾年，我國經(jīng)濟(jì)和科技得到了飛速發(fā)展，在這一背景下，可以加強(qiáng)對(duì)機(jī)械中各個(gè)零部件性能和應(yīng)用的分析，通過優(yōu)化和設(shè)計(jì)材料方式，能夠有效減少材料的具體應(yīng)用量，避免出現(xiàn)非必要浪費(fèi)情況，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

（1）通過對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)理念進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)設(shè)計(jì)人員在具體工作開展時(shí)，在設(shè)計(jì)中會(huì)將延長機(jī)械設(shè)備壽命，確保機(jī)械設(shè)備耐用性作為整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，多數(shù)施工者在工作開展時(shí)都是利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而使整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度和完整性都能夠達(dá)到最高。需要注意的是，采取這一方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行期間出現(xiàn)故障，或者采用的機(jī)械設(shè)備中的一些零部件出現(xiàn)故障，處理起來難度較大，會(huì)造成嚴(yán)重危害，造成這一現(xiàn)象的主要原因是機(jī)械中各項(xiàng)零件拆卸起來難度較大，難以回收，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，與我國可持續(xù)發(fā)展理念不符，不利于機(jī)械行業(yè)發(fā)展。由此可見，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，要合理優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，要對(duì)多種模塊進(jìn)行應(yīng)用，采取合理方式完成組合，從而減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備回收利用。

（2）在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在滿足應(yīng)用性能的基礎(chǔ)上，選擇節(jié)能環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。多數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行期間會(huì)消耗大量能源，因此，對(duì)于機(jī)械設(shè)備中的發(fā)動(dòng)機(jī)，若沒有依據(jù)具體情況進(jìn)行選擇，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能不合理，無法滿足應(yīng)用需求。同時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)是機(jī)械設(shè)備中主要零件，若其性能不達(dá)標(biāo)，在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)大量污染物質(zhì)，而且運(yùn)行中還會(huì)產(chǎn)生較大噪音，這對(duì)施工人員健康以及周圍環(huán)境都會(huì)造成不良影響。由此可見，在設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，要提高對(duì)污染排放問題的重視，通過合理設(shè)計(jì)，保證最終制造的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠滿足應(yīng)用需求。

（3）目前，在許多大型機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，都要由專門駕駛室完成相應(yīng)設(shè)計(jì)工作，對(duì)于駕駛室應(yīng)當(dāng)盡量采取防紫外線輻射較強(qiáng)的玻璃，通過對(duì)這一類選玻璃的應(yīng)用，能夠避免紫外線輻射對(duì)操作機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)人員造成的不良影響，從而保證設(shè)計(jì)人員能夠在一個(gè)較好的環(huán)境中完成設(shè)計(jì)工作，保證最終設(shè)計(jì)的合理性。

4.4 優(yōu)化機(jī)械設(shè)備制造

4.4.1 依據(jù)外部環(huán)境選擇與之相適應(yīng)的加工工藝

對(duì)機(jī)械自動(dòng)化中的單個(gè)零件進(jìn)行加工時(shí)，考慮到機(jī)械設(shè)備中存在大量零件，不同零件的尺寸、性能、材料都不同，對(duì)于不同類型的機(jī)械零件，在具體加工時(shí)，采用的工藝也會(huì)存在一定差異。從實(shí)際情況來看，針對(duì)大量機(jī)械設(shè)備加工作業(yè)開展時(shí)采用的工藝，為了提高加工合理性，保證經(jīng)過加工處理后，生產(chǎn)的零件性能可以滿足應(yīng)用需求，必須做好加工工藝的選擇與應(yīng)用。例如。在機(jī)械設(shè)備加工時(shí)，采取熱鍛壓加工工藝完成相應(yīng)制造作業(yè)，在具體生產(chǎn)時(shí)，對(duì)于能源的利用率要采取溫鍛壓加工制作和冷鍛施工工藝制造機(jī)械設(shè)備[8]。但是，需要注意的是，采取冷鍛壓加工工藝，其對(duì)于環(huán)境造成的危害，要明顯高于溫鍛壓施工工藝和熱鍛壓加工工藝，總的來說，溫鍛壓加工工藝是一種較為先進(jìn)的工藝，其在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、性能都多個(gè)方面都呈現(xiàn)出了不錯(cuò)效果。因此，將這一工藝應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備制造中是可行的，為了更好發(fā)揮其這一工藝的作用，要加強(qiáng)對(duì)其應(yīng)用的探討，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行推廣。

4.4.2 適當(dāng)簡化現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)

對(duì)于最終生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品來說，在確保機(jī)械設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，在充分發(fā)揮出其作用的基礎(chǔ)上，零件越少越好，結(jié)構(gòu)越簡單越好，以減少機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行期間的能耗量。同時(shí)，在設(shè)計(jì)設(shè)備期間，機(jī)械設(shè)備中采用各項(xiàng)零件的尺寸、形狀等都會(huì)影響機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)際能耗情況。因此，設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備期間，要采取合理措施進(jìn)行控制，確保機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品能夠正常運(yùn)行，性能能夠滿足要求。并在此基礎(chǔ)上，最大化簡化機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，減少機(jī)械中的零件數(shù)，確保機(jī)械能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

5 節(jié)能設(shè)計(jì)在機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化中應(yīng)用前景

近幾年，隨著人們環(huán)保理念的不斷提高，我國加強(qiáng)了對(duì)綠色環(huán)保節(jié)能理念的推行，機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化發(fā)展期間也要全面貫徹節(jié)能環(huán)保理念，科學(xué)融入是整個(gè)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。在未來發(fā)展中，需要引入計(jì)算機(jī)等各種先進(jìn)技術(shù)，通過對(duì)先進(jìn)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，結(jié)合具體情況完成對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造，以及運(yùn)行狀態(tài)的合理模擬，并發(fā)現(xiàn)存在的不足，排除不足，通過這一方式，能夠節(jié)約時(shí)間，減少能源、資源的消耗量。近幾年，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了快速發(fā)展，而在信息技術(shù)的助力下，能夠完善機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)，從而擴(kuò)大行業(yè)規(guī)模，促進(jìn)行業(yè)穩(wěn)定、健康發(fā)展。

6 結(jié)論

總而言之，近幾年我國工業(yè)到了快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)化水平得到了提升，機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化起到的作用越來越重要，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，但也出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，能源浪費(fèi)等問題，這將會(huì)造成不再生能源枯竭。因此，要在機(jī)械計(jì)造及其自動(dòng)化中要適當(dāng)融入節(jié)能環(huán)保理念，從而達(dá)到降低能耗，提高自動(dòng)化生產(chǎn)效率，優(yōu)化整個(gè)行業(yè)機(jī)構(gòu)的最終目的，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。