欒忠實

（哈爾濱精銳工貿(mào)有限公司，哈爾濱 150060）

在機械制造中，自動生產(chǎn)涉及的領(lǐng)域較廣，包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)加工、物料儲存、物料傳輸、產(chǎn)品安裝以及質(zhì)量檢驗等。我國工業(yè)發(fā)展迅速，機械制造技術(shù)水平顯著提升。機械制造具有一定的特殊性，為實現(xiàn)自動化生產(chǎn)目標，提高節(jié)能效益，必須對機械制造及其自動化生產(chǎn)流程進行優(yōu)化調(diào)整，同時將節(jié)能理念融入機械制造及其自動化。

1 節(jié)能理念下機械生產(chǎn)與自動化的應(yīng)用優(yōu)勢

通過分析節(jié)能制造的特征，機械節(jié)能設(shè)計需遵守自然循環(huán)原則，要求對各類資源進行高效利用，盡量避免對生態(tài)環(huán)境造成不良影響。國家以及社會各界對機械設(shè)計及其自動化中節(jié)能理念的應(yīng)用比較關(guān)注，尤其是現(xiàn)階段，資源緊缺問題嚴峻。在機械制造行業(yè)未來發(fā)展中，必須高度重視節(jié)能理念，推進機械工程設(shè)計朝綠色節(jié)能方向發(fā)展[1]。綠色理念下的機械設(shè)計指標體系，如圖1所示。

圖1 綠色理念下的機械設(shè)計指標體系

1.1 提升資源利用率

在機械設(shè)備生產(chǎn)制造全過程中，應(yīng)當(dāng)融入節(jié)能設(shè)計理念，科學(xué)合理配置不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的資源投入量，包括勞動力、原材料及能源等。因此，在機械生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展中，必須堅持綠色發(fā)展理念，避免對制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展造成不良影響，同時協(xié)調(diào)緩解經(jīng)濟發(fā)展與自然生態(tài)環(huán)境保護之間的沖突，推進國民經(jīng)濟朝著健康穩(wěn)定的方向發(fā)展[2]。

1.2 原材料環(huán)保

在機械產(chǎn)品生產(chǎn)制造中需應(yīng)用多種原材料。在原材料選用方面，應(yīng)當(dāng)盡量選用環(huán)保材料來逐漸替代污染過重和不可重復(fù)利用的材料。部分原材料容易產(chǎn)生或者吸收大量熱量，應(yīng)當(dāng)盡量避免使用，同時推廣應(yīng)用可二次利用或者在生產(chǎn)環(huán)節(jié)能夠完全分解的原材料。另外，根據(jù)節(jié)能設(shè)計理念要求，應(yīng)當(dāng)盡可能高效利用資源，對未達標產(chǎn)品和破舊廢棄零部件進行無公害處理、篩選后再回收利用，盡量避免對生態(tài)環(huán)境造成較大污染，提升機械設(shè)計生產(chǎn)效率。

1.3 制造工藝耗能低

在機械生產(chǎn)過程中，為了能夠?qū)⒐?jié)能設(shè)計理念落到實處，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計制造工藝，優(yōu)化加工環(huán)節(jié)。機械制造中，需將設(shè)計圖紙作為依據(jù)，在工藝流程規(guī)劃中選擇節(jié)能環(huán)保型加工技術(shù)。比如，在機械制造中，熱煅、冷煅工藝均比較常見。兩種工藝相比，熱煅工藝的環(huán)保效益比較高，可推廣應(yīng)用，達到降低能耗損失的目的。另外，在機械設(shè)計方面盡量優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并加強體積控制，減少自動化生產(chǎn)過程中的能耗損失[3]。

2 節(jié)能設(shè)計理念在機械制造與自動化中的應(yīng)用

2.1 機械設(shè)備設(shè)計

為了促進節(jié)能設(shè)計理念與機械制造和自動化相結(jié)合，需將機械設(shè)備設(shè)計環(huán)節(jié)作為優(yōu)化重點。

2.1.1 發(fā)動機

在機械設(shè)備中，發(fā)動機運行過程中需耗費大量能源。如果發(fā)動機設(shè)計不合理，會增加設(shè)備能耗損失。另外，在發(fā)動機運行中會排放廢棄物并產(chǎn)生噪聲，不僅會對對工業(yè)生產(chǎn)造成一定不良影響，而且會危害生產(chǎn)人員的身體健康。因此，在節(jié)能設(shè)計中必須加大對發(fā)動機的關(guān)注，科學(xué)選型，選擇能耗低、噪聲低、污染排放少的型號[4]?；诠?jié)能設(shè)計理念的發(fā)動機空氣供給裝置，如圖2所示。

圖2 空氣供給裝置圖

2.1.2 液壓防滲漏系統(tǒng)

在機械設(shè)備制造以及自動化應(yīng)用中，液壓系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，是節(jié)能設(shè)計的重點。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)保證系統(tǒng)的正常功能，結(jié)合節(jié)能設(shè)計理念要求，選擇適宜的液壓元件，減少機械設(shè)備內(nèi)部損耗，保證機械設(shè)備的運行穩(wěn)定性和可靠性，延長設(shè)備部件的使用年限，同時嚴格控制微塵雜質(zhì)排放量。另外，如果出現(xiàn)液壓油滲漏問題，需及時整改系統(tǒng)防滲設(shè)計方案，盡量減少系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)擁有量，提升設(shè)備防滲性能。

2.1.3 駕駛室

駕駛室可作為主控制室，是節(jié)能設(shè)計的重點。在設(shè)計駕駛室時，應(yīng)當(dāng)在窗設(shè)計中做好節(jié)能改造，選用具有防輻射性能和防紫外線功能的玻璃，避免對操作人員身體健康造成危害。另外，需對駕駛室進行降噪減振設(shè)計，保證駕駛室運行過程的穩(wěn)定。對于駕駛室后壁板，可選用瀝青阻尼材料，以充分發(fā)揮減振降噪效果，如圖3所示。為了能夠有效提升駕駛員的主觀體驗，可安裝無氟型空調(diào)設(shè)備，調(diào)控駕駛室內(nèi)溫度，同時避免對空氣環(huán)境造成不良影響[5]。

圖3 約束阻尼層的結(jié)構(gòu)截面圖

2.1.4 適當(dāng)增加自動加脂裝置

在機械制造過程中，一般要求工作人員采用手動方式增加潤滑脂，所需時間較長。同時，在加入過程中可能會發(fā)生油液流出的問題，與空氣發(fā)生反應(yīng)造成污染，因此需應(yīng)用自動化加脂裝置。在潤滑系統(tǒng)設(shè)計中，采用集中定時模式，在達到設(shè)定時間后自動添加黃油，并有效控制黃油用量，同時避免在充油過程中出現(xiàn)油液溢出問題，減少資源浪費。

2.2 機械工藝優(yōu)化設(shè)計

在機械工藝中應(yīng)用節(jié)能理念，要求優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，簡化產(chǎn)品構(gòu)造，避免在產(chǎn)品后續(xù)運行過程中發(fā)生資源浪費問題，同時避免各個零部件之間的磨損問題，提升節(jié)能設(shè)計效果。機械產(chǎn)品各類零部件形狀均會對設(shè)備整體功能和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響。因此，在零部件設(shè)計中應(yīng)當(dāng)采用節(jié)能設(shè)計理念，調(diào)整機械零部件形狀，在保證基本功能的基礎(chǔ)上提升零部件的靈活性。比如，可調(diào)整零部件結(jié)構(gòu)安裝部位，提升拆裝便捷性，同時延長零部件的使用年限。另外，調(diào)整零部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少生產(chǎn)材料用量。在應(yīng)用節(jié)能設(shè)計理念前，應(yīng)當(dāng)調(diào)整機械設(shè)備的整體性能。加工工藝可對生產(chǎn)材料用量和能源消耗量產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)當(dāng)貫徹落實節(jié)能設(shè)計理念，改良各項工藝，避免機械設(shè)備運行過程中出現(xiàn)嚴重的資源浪費。另外，在生產(chǎn)過程中，設(shè)計人員需發(fā)揮指導(dǎo)作用。比如，在冷軋薄板施工環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的施工工藝比較復(fù)雜，需進行簡化調(diào)整，確保符合節(jié)能環(huán)保要求。設(shè)計人員還應(yīng)統(tǒng)籌分析制造加工工序，提升生產(chǎn)工序標準化水平和系統(tǒng)化，在設(shè)計加工環(huán)節(jié)嚴格遵循相關(guān)設(shè)計標準，保證機械設(shè)備穩(wěn)定運行，延長機械設(shè)備的使用年限。

2.3 使用環(huán)保材料

在機械制造及其自動化中，選用材料時應(yīng)當(dāng)盡量采用無毒、無污染、可循環(huán)應(yīng)用的材料，確保符合可持續(xù)發(fā)展理念。通過分析當(dāng)前各類材料的應(yīng)用情況，很多企業(yè)在材料使用方面依然采用傳統(tǒng)材料，對廢舊材料的回收利用率較低。應(yīng)當(dāng)堅持節(jié)能設(shè)計理念，選擇節(jié)能環(huán)保型施工材料，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)綜合考慮工藝要求和產(chǎn)量要求，確保設(shè)備處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，避免出現(xiàn)故障隱患。

機械制造和自動化設(shè)備運行過程無法在較短時間內(nèi)完成，因此需選擇使用時間較長的材料。在機械設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)能源需求分析不同材料的應(yīng)用效果，提升生產(chǎn)質(zhì)量，同時控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗損失。另外，在機械制造和自動化設(shè)計過程中，必須將設(shè)計需求作為依據(jù)，估算分析零部件處理、材料處理環(huán)節(jié)成本投入，確保其與節(jié)能設(shè)計理念相一致[6]。

2.4 零件加工

在機械零部件加工過程中，關(guān)鍵供需包括坯料生產(chǎn)、特種加工及熱處理等。在零部件生產(chǎn)過程中，僅有少部分產(chǎn)品應(yīng)用精密制造技術(shù)和無屑加工技術(shù)，而常用技術(shù)包括鑄造技術(shù)、焊接技術(shù)及鍛造技術(shù)等。另外，在機械零部件加工中，常用加工工藝包括車削加工、磨削加工、研磨加工、銑削加工及數(shù)控機床加工等，常用熱處理方法包括正火、調(diào)質(zhì)及回火等。在加工流程設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮零部件材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部形態(tài)及使用性能等，選擇適宜的加工技術(shù)，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

2.5 運用智能集成技術(shù)

在機械制造與自動化項目建設(shè)過程中，智能集成技術(shù)至關(guān)重要。在設(shè)計過程中，要求整合各個系統(tǒng)，將其作為整體結(jié)構(gòu)。如果系統(tǒng)處于獨立運轉(zhuǎn)狀態(tài)，則會對運轉(zhuǎn)效果造成不良影響。智能集成技術(shù)的基礎(chǔ)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包含分項計量系統(tǒng)、智能系統(tǒng)等。通過應(yīng)用電能損耗監(jiān)管系統(tǒng)，可采集分析機械設(shè)備制造過程中各類設(shè)備運轉(zhuǎn)的相關(guān)參數(shù)，包括濕度、溫度及運行時間等，同時可分類各類設(shè)計信息，解析機械制造和自動化能耗損失，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取針對性處理措施。

2.6 性能檢驗

在機械制造與自動化設(shè)計項目的實際應(yīng)用中，不可避免會出現(xiàn)各類復(fù)雜問題。如果能夠提前發(fā)現(xiàn)各類問題并采取有效的解決措施，則可避免后期設(shè)計變更，節(jié)約成本投入量，提升企業(yè)經(jīng)濟效益，保證節(jié)能效果。在設(shè)計驗收中，可應(yīng)用計算機軟件技術(shù)將設(shè)計模型與操作結(jié)果進行對比，避免出現(xiàn)偏差。在傳統(tǒng)的機械制造以及自動化設(shè)計檢驗過程中，一般采用肉眼觀察和實測方式檢驗。在數(shù)據(jù)校對中，需查找大量資料，工作效率較低。檢驗結(jié)果需繪制成表格，便于審核和歸檔處理。通過應(yīng)用計算機軟件技術(shù)，可顯著提升設(shè)計質(zhì)量檢查效率。同時，相關(guān)工作人員只需登錄網(wǎng)站即可查找驗收信息，與傳統(tǒng)文字記錄相比優(yōu)勢顯著，可提升設(shè)計驗收工作的協(xié)調(diào)性。

3 節(jié)能設(shè)計理念在機械自動化中的具體運用方式

3.1 自動調(diào)整和自動控制

現(xiàn)代智能機械設(shè)備運行可自動調(diào)整。具體而言，設(shè)備運行中可調(diào)整程序參數(shù)，滿足生產(chǎn)實際需要。在機械設(shè)備運行過程中，部分設(shè)備并非一直處于固定負荷水平，要求根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實際需要調(diào)整供氣、供油。在傳統(tǒng)的制造模式中，一般采用人工調(diào)整模式，存在不確定問題，很難滿足機械設(shè)備生產(chǎn)的實際需要。因此，可應(yīng)用自動化技術(shù)提升控制效果，對各類設(shè)備運行過程進行智能化控制。比如，應(yīng)用傳感器能夠廣泛收集信息數(shù)據(jù)，調(diào)整供氣閥門，減少能耗損失，同時滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的實際需要。

3.2 在汽車制造中的應(yīng)用

在汽車制造中，必須保證汽車設(shè)計生產(chǎn)制造的安全性。在可持續(xù)發(fā)展理念影響下，人們對產(chǎn)品安全性和低能耗的要求較高。在工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)計駕駛室時應(yīng)當(dāng)保證安全性和環(huán)保性，為人們提供良好的駕駛環(huán)境。另外，在汽車制造中應(yīng)當(dāng)堅持輕量化、低能耗以及長壽命原則，設(shè)計安全、環(huán)保型駕駛室，同時選擇應(yīng)用輕量化負荷材料，提升汽車安全指數(shù)。此外，在汽車發(fā)動機設(shè)計中必須融入節(jié)能設(shè)計理念，選擇節(jié)能效果較好的發(fā)動機，避免在發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生嚴重污染。

3.3 在游樂設(shè)施中的應(yīng)用

在游客設(shè)施機械設(shè)備生產(chǎn)制造中，為提升設(shè)備節(jié)能效益，必須選擇應(yīng)用節(jié)能材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在游樂設(shè)施設(shè)計制造中逐漸產(chǎn)生了很多科學(xué)技術(shù)。通過選擇適宜的技 術(shù)，分析游樂設(shè)施結(jié)構(gòu)、各類部件的功率參數(shù)，有助于提升結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。另外，需選擇節(jié)能環(huán)保型材料，可減少娛樂設(shè)施能耗損失，延長設(shè)備的使用年限。

4 結(jié)語

綜上所述，本文主要對節(jié)能設(shè)計理念在機械設(shè)備制造自動化中的應(yīng)用方式進行詳細探究。我國制造行業(yè)在快速發(fā)展過程中面臨很多機遇，相關(guān)技術(shù)不斷更新，增加了制造企業(yè)的市場競爭壓力。應(yīng)當(dāng)提高對節(jié)能設(shè)計理念的重視度，在機械制造與自動化中合理應(yīng)用節(jié)能設(shè)計理念，選擇節(jié)能環(huán)保型材料，優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)工藝流程，減少能耗損失，促進制造業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。