罗昌裕

摘要：此文简单介绍了机械制造关键技术与节能设计理念间的关系，详细分析了节能设计理念应用措施。

关键词：节能设计理念;机械制造;自动化应用;研究

随着现代工业的不断发展，机械制造行业在生产能力和自动化应用方面也有了明显的进步，有力地推动了国民经济建设。与此同时，机械制造行业作为传统的高能耗型行业，其在生产制造以及自动化应用的过程中会消耗大量的能源。因此必须从机械制造的设计环节入手，从而实现传统产业的转型升级，促进机械制造行业的绿色发展。

一、机械制造关键技术与节能设计理念的联系

（一）自动控制技术

自动控制技术在现代机械制造领域的应用价值不仅在于丰富产品功能和提升其运行效率，而是成为优化生产工艺流程、节约驱动生产设备以及辅助设备运行动能的关键。因此，自动控制技术的合理运用对机械制造企业实现节能目标有极其重要的意义，也决定了产品生产活动中的能耗水平。首先，自动化技术使机械设备的运行过程可以基于编程精准控制，根据产品加工需要自动化调节工艺参数，提升生产质量，并在没有人为干预的情况下完成所有加工流程。其次，自动化控制技术赋予了机械设备乃至生产线自动化运行的功能，集成化的控制以及生产管理系统能准确调节所有机电设备的运行工况，自行检测负荷变化并做出最优化决策，从而降低单位产能下的总体能耗[1]。

（二）机械制造原材料的研发和应用

工业生产原材料的研发对资源环境保护具有多重意义，而机械制造所用材料不仅涉及自然资源的优化利用，还会通过设备的性能改进、影响下游产业链的工艺创新达到节能目的。首先，機械制造行业生产使用的金属及非金属材料直接影响设备的性能。例如，传动部件的材料决定了设备运行工况的稳定性和能量损耗大小，而具有优良工艺性能以及力学、物理学性能的材料则有助于降低摩擦力、提升设备使用寿命，从而减少设备运行过程中的能量损耗并提升其产能。其次，基于可循环利用或者低能耗水平新材料的利用也能有效降低机械制造以及设备使用领域的能耗[2]。

（三）信息技术在机械制造中的应用

无线通信以及人工智能等现代信息技术的快速演进和应用改变了所有领域的生产和管理理念，在优化资源配置以及动态控制生产过程、实时优化各类组织计划方面体现出空前的优势。首先，基于信息技术可以优化机械制造业的产品研发过程，运用计算机软件进行零部件的受力分析、模拟设备零件加工以及组装过程，既可以简化产品的设计流程并且压缩其研发周期，还可以免去试生产以及反复评估和调试的过程，节省生产材料、能源以及优化企业的资源配置。其次，在互联网、无线通信以及自动控制等技术联合应用的背景下，能对机械制造过程进行动态的监测并实现过程控制，让原材料供应、半成品质量检测以及工艺参数调节等环节全部自动化完成。而在此基础上，不仅机电设备的有功功率可以始终保持最优化，减少中间环节的人力资源需求，还可以基于动态的智能化控制减少生产原料的耗费[3]。

二、节能设计理念应用策略

（一）产品结构设计与功能优化

作为生产领域能量转换的核心，机械设备的构造形式决定了能源的利用率，也对资源的合理利用产生了深远影响。因此，节能设计理念应用必须从优化机械设备的构造和功能入手，基于降低设备能耗以及提高资源利用率的视角审视设计方案的合理性。首先，鉴于电机等动力设备完成能量转化并驱动机械设备运行，因此，应根据设备的功能设计构想以及应用场景特点确定电机或燃油发动机的类型以及优化其额定参数的选择。其次，在设备传动、自动控制等系统的设计过程中，应首选能量损耗小、可靠性高的技术方案。

（二）机械设备的加工工艺

在结构日渐复杂和精密的机械设备生产工艺流程中，能源以及生产资源的消耗形式也多种多样，除了成功转化为产品加工动能和被加工成设备零部件的部分，其他能量和材料等资源以多种形态、通过多个生产环节和渠道被耗费和排放到环境中，包括直接的热量散失、振动等机械能损耗以及废弃物等。所以，基于节能设计理念、运用自动化技术优化机械制造领域的加工工艺，能有效控制能量和资源的损耗。首先，运用当前广为应用的数控加工技术能精确控制零部件加工过程中的温度、切削量等参数，从而基于对设备自身工况的精确控制达到节能目标，并且可以简化工艺流程并减少设备生产过程的能耗，节约零部件的加工材料。其次，基于技术创新改进生产过程中的冷却、表面处理等工艺，可以直接减少热能损失并改进设备性能，提高零部件的耐久性与可靠性[4]。

（三）新材料的研发与使用

材料性能对机械设备的节能效果有决定性影响，因此，着重研发与应用各类功能性材料并提升可循环利用材料的比例，都是体现节能设计理念很好的方式。基于对力学等性能突出的功能性材料的利用，可以满足设备使用功能要求的前提下缩小零部件的体积，减少其材料用量的同时，提高设备运行的可靠性。例如，在轴承、密封件等关键零配件的加工和选用方面使用具有卓越的耐磨、耐腐蚀等性能的新兴材料，可以达到节能和改进设备使用性能的目的。而在机械制造中优先选用绿色制造工艺生产的材料，则可以推动产业链的优化，并在更广阔的范围内产生积极的节能作用[5]。

三、结语

综上所述，机械设备几乎参与社会能源使用过程中的所有能量转换，所以在机械设备的制造与应用环节践行节能设计理念，必然对能源的转换率产生重要影响，而且能推动各个生产领域的产品加工工艺改进、功能性材料研发以及运营管理理念的创新，实现绿色制造的目标。

参考文献：

[1]连俊茂，陈正堂.节能设计理念在机械制造自动化中的研究[J].科学技术创新，2018（36）：188-189.

[2]李永锋.节能设计理念在机械制造与自动化中的应用分析[J].南方农机，2018，49（21）：175+177.

[3]蔡汉明，张镇.浅析节能设计理念在机械制造与自动化中的应用[J].南方农机，2018，49（19）：156.

[4]李宏业，李瑞鹏，唐建勇.节能设计理念在机械制造与自动化中的有效应用[J].黑龙江科学，2018，9（18）：54-55.

[5]申永红.论述机械设计制造与自动化中节能设计理念的应用[J].科技风，2018（19）：155.