探讨机械设计制造及其自动化的节能设计思想

探讨机械设计制造及其自动化的节能设计思想

舒友祥1张铖2高登明3 刘黄军4

嘉兴信元精密模具科技有限公司  浙江  嘉兴 314000

摘要：机械制造、自动化技术的应用，可以转变传统人力生产，逐渐实现机械化生产，提升工作效率与效益，降低制造成本。但是，工厂规模持续扩大，应用大量的机械自动化设备，再加上传统设备的能源消耗多。早期机械制造设备，只关注自动化操作，忽视节能设计。所以，对于机械制造的能耗问题，制定标准的节能设计目标，推广到机械设计自动化中，完善自动化技术。通过此种方式，能够弥补资源消耗问题，同时降低能源使用量，增加生产效益，促进机械制造自动化发展。

关键词：机械设计制造；自动化；节能

引言

机械加工本身就是消耗能源和排放废弃物的过程，在机械设计加工中，需要将能耗与排放量降至最低，尽量减少机械加工制造对自然生态环境的影响，实现机械加工制造领域的绿色环保发展，平衡社会经济活动与环境保护之间的关系。因此，在机械设计加工中需要运用节能降耗技术、信息技术与PLC通信和控制技术等，进行机械设计与机械加工过程的优化调整，加大机械设计加工节能降耗控制的力度，以实现机械设计加工各个环节的节能降耗减排。

1机械设计制造及其自动化概述

随着现代工业技术的不断发展，机械设计制造成为现代生产过程中不可或缺的一环。机械设计制造的自动化特点，不仅提高了生产效率，同时也为工业发展注入了新的能量。机械设计制造是指利用计算机及其相关软件，对机械工件进行轮廓加工和表面处理，并对机器进行控制和管理的过程。相较于传统的机械加工方式，机械设计制造拥有一系列显著优点，其优点如下。（1）机械设计制造能够实现高精度的加工效果。通过计算机的精确计算和精密的机器调整，可以精确控制机器的运动轨迹和速度，保证加工效果的精度和质量。（2）机械设计制造具有自适应性。在加工过程中，系统能够根据实时的加工情况进行自我调整，从而提高加工效率和质量。（3）机械设计制造具有智能化和信息化的特点。通过计算机的软件控制，可以建立高效的生产调度系统，实现对生产流程的管控和监控，提高了生产过程的效率和安全性。更为重要的是，机械设计制造是实现工业自动化的重要支柱。在现代工业中，机器人生产线、智能制造系统等都离不开机械设计制造技术的应用。机械设计制造的自动化特点，为实现工业自动化提供了重要的技术支持。在未来，机械设计制造技术将继续发挥重要的作用。随着工业自动化程度的日益提高，机械设计制造也将以更加智能化、自动化的形态出现，为工业生产带来更高效、更安全、更智能的生产方式。

2机械设计制造及其自动化的节能设计思想

2.1零件加工

在机械部件的加工工艺中，主要的供应环节有毛坯制造，特种加工以及热处理等。在零件的制造上，只有很少的一部份是以高精度的工艺和非晶片的工艺来完成的，而通用的工艺则是以铸造、焊接、锻造为主要工艺。另外，在机械零件的制造中，通常有车削，磨削，铣削等工序，通常的处理方式有正火，调质，退火等。在进行机械零件的制造过程中，应根据零件的材质、内部结构、外形及工作条件等因素，选用适当的机械零件制造技术，以达到改善产质量量的目的。

2.2运用虚拟样机技术

在制造机械物理实体之前，利用虚拟样机技术、CAD建模技术与计算机技术等，在虚拟的环境下建立一个虚拟样机，可以验证机械设计的可行性，测试与评价样机的各种特性。从机械设计初期到样机设计成型，可以进行机械设计的调整与改进，实现预期的设计目标。在设计阶段采用模拟样机进行加工阶段节能降耗的设计与验证，可以弥补设计节能降耗的缺陷，在设计阶段将加工阶段能耗降至最低水平。一是按照1∶1的比例，构建机械的虚拟原型，计算机可视化展示模型，呈现高可信度的机械图像，带给设计人员沉浸式的观察体验；二是评估性能，基于虚拟样机设计人员展开设计评估与交流；三是构建沉浸式、交互式、跟踪式与立体观察的空间环境，如建立机械的投影，将虚拟样机立体化呈现，设计人员借助立体眼镜进行多角度的观察分析。

2.3改进机械设备的加工工艺

在机械设备的加工过程中，其加工工艺对设备的运行效率产生直接影响。为了实现机械设备的节能运行，应当在保证机械设备加工质量的基础上，对其进行合理的改进。通常情况下，在机械制造过程中所使用的加工工艺主要包括车削、铣削以及钻孔等。在这些加工工艺中，均存在着能源消耗问题。因此，在对机械设备进行加工时，应当将节能设计作为核心理念之一，从而保证机械设备在加工时有效控制能源消耗。例如，对于普通机床来说，其通常采用硬质合金作为刀具材料。在对普通机床进行节能设计时，应当首先选择的刀具材料为硬质合金。由于这种材料不仅具有较高的硬度和耐磨性，还具有较低的导热系数和热膨胀系数。与此同时，硬质合金还具有较强的抗腐蚀性。因此，在对其进行选择时，应当注重对刀具材料、切削用量等进行合理选择。同时，在对机械设备进行加工时所使用的铣削工艺也同样会对节能设计产生影响。除此之外，还应当合理使用切削液。通常情况下，机械加工中使用的切削液应当选用符合国家规定标准的切削液。如果选择了不合规定标准的切削液则会造成能源消耗增加、机床磨损等问题出现。因此在对切削液进行选择时应当充分考虑到对节能设计产生影响。例如，当使用含有大量水分或者是腐蚀性物质等不合格切削液时会对切削工艺造成影响，进而导致能耗增加和污染增加等问题出现。因此，在选择切削液时，应当选用规定标准且符合国家标准要求的切削液。

2.4机械结构转换设计

机械制造系统的操作，会影响发动机的核心部件，还会危害环境生产。发动机运行期间，容易产生实体污染与噪音污染，因此要选用环保型发动机，减少燃料消耗与排放量，全面提升生产效率。分析机械内置构造可知，精简产品的配件数量，可以简化机械设备的结构，确保产品制造过程的简单化，降低能源消耗。因此，机械自动化设备部件设计中，遵循标准规定与要求，保证操作过程的优化与节能。同时，为了确保液压系统的运行效益，也要采用节能设计法。机械自动液压系统设计时，应当加强抗老化功能，确保液压管的密封效果、耐腐蚀性作用，减少操作过程中的机械设备失效问题。液压系统内部的节能设计，应当关注清洁度问题，要求工作人员定期清洁液压系统内部。系统运行过程中，如果出现不良问题，则由技术人员处理，确保机械自动化系统运行效益，以免加剧液压油损失，引发安全事故。液压系统设计期间，以封闭设计法为主，确保系统运行稳定性。此种设计方式，可以防止灰尘进入液压系统内，增加系统零部件负荷，增加额外浪费。

2.5运用智能集成技术

智能化的综合技术是一个非常重要的技术，在设计时，必须把各个独立的系统整合为一个完整的体系，若各体系单独运作，则会对智能技术产生不利的影响。智能融合技术是以测量量子体系、智能系统等为核心的物联网技术为基础的，利用功率损失控制系统，能够对在机械制造生产过程中，各类设备的有关运行参数，包括湿度、温度和运行时间等，并将不同种类的设计信息进行归类，从而对机械制造和自动化中的能耗进行分析，能迅速找到问题所在，并有针对性地进行解决。

结语

在机械设计加工过程中采用节能降耗措施，可显著减少机械加工制造过程中的能耗、排放及污染，对于机械制造领域的绿色环保低碳发展有着重要意义。机械设计是节能降耗的第一个环节，在机械设计中，设计人员采用节能降耗设计理念，运用协同技术、虚拟样机技术等，对机械进行节能降耗设计，验证工艺性能，在保障机械加工质量的基础上，选择最节能、低排放、污染小的加工工艺；在机械加工中，需要优化加工工艺路线，采用节能控制技术，以减少加工能耗，降低加工排放，全面提高节能降耗在机械设计加工中的应用效果。

参考文献

[1]李旦,李其亮.关于电子产品生产中节能控制仿真研究[J].计算机仿真,2018,35(7):434-437.

[2]申玉霞,郝小会.嵌入式多设备节能控制系统设计与实现[J].现代电子技术,2017,40(8):173-175,179.