姜坚宏
[摘 要]机械制造及自动化的节能设计需要针对机械制造环节的材料、部件构造、驱动系统、润滑系统封闭性等展开研究，可以有效提升机械的质量和动力，减少内部摩擦损耗，进而提升机械使用寿命;在自动化设计环节则需要优化命令系统、传感系统以及操作系统功能，提升机械操作准确度，提高机械生产效率。只有如此，才能实现资源合理利用以及工业领域的长远可持续发展。
[关键词]机械制造;自动化;节能设计;设计理念
[中图分类号]TH16 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–0–02
[Abstract]This paper believes that the energy-saving design of machinery manufacturing and automation requires research on materials， component structures， drive systems， and lubrication systems in the mechanical manufacturing process， which can effectively improve the quality and power of the machinery， reduce internal friction losses， and then Improve the service life of machinery; in the automation design link， it is necessary to optimize the command system， sensor system and operating system functions to improve the accuracy of machinery operation and improve the efficiency of machinery production. Only in this way can we realize the rational use of resources and the long-term sustainable development of the industrial field.
[Keywords]machinery manufacturing; automation; energy-saving design; design concept
在机械制造及自动化设计中将节能理念转化具体生产力，是机械制造业普遍面对的问题，其不仅可以降低生产消耗，还能提升产品质量，延长其使用寿命，而且其报废之后能够回收二次利用。尤其是自动化设计中通过创新设计提高机械加工精准度，减少边角余料，对于企业来说间接节省了资源和成本。这才是机械制造业需要追求的节能设计理念，而非在利益驱使下粗制滥造。
1 机械制造及自动化中节能设计根本原则
（1）质量为上。即在“节能减排”理念下，在机械制造及自动化设计过程中遵循高质量原则，选用优良材料来进行机械模具制造以及机械加工。这样的模具和机械使用时间长，降低了企业加工成本，另外这样的机械对于使用单位来说也能够有效减少反复维修带来的物资浪费。以矿山行业来说，挖掘机械若是选用耐磨性差的材料，其可能在数年间就会报废，整部机械都会失去利用价值，这对于矿山企业来说则意味着数年间仅在挖掘方面就产生了数十万元的浪费。
（2）环保为重。指的是机械制造材料必须是高环保、低污染材料，能够有效对抗高温和腐蚀环境，不发生氧化、老化以及释放有毒成分。而且机械报废之后，材料可以回收二次利用。例如橡胶、塑料等材料，其可以重新回炉经过加工后成为其他产品。另外还有其他可回收并能够二次加工利用的新材料。这些材料使得自然资源透支程度降低，可以让人类社会健康可持续发展。
（3）精密为本。对于机械制造企业来说，想要打开市场，需要保证机械质量、环保的同时，积极地实现内部构造的精密性，例如润滑系统封闭性、智能系统的优化，这些是保证机械操作精准，提高生产效率，降低生产过程废料产生规模的关键。在未来规模化生产的大背景下，企业能够大量使用精密生产器械，其带来的巨大效益是非常惊人的。同时因为机械设备使用寿命延长，可以实现企业额外效益的不断增加，给予企业不断发展的动力。
（4）集成为要。最初第一代电脑重量以吨计算，而今的计算机只不过十数斤重，这就是集成带来的巨大改变。集成技术节省了大量的生产材料。集成技术当中的集成电路具有元件少、体积小、重量轻、计算速度快等特点，将其融入机械制造当中，可以明显减少机械设备的体积，等同于节省了大量的原材料，这让企业的生产成本不断降低，提升了其利润水平，加强了其竞争能力。
2 节能设计理念在机械制造及自动化中的具体应用
节能设计理念融入是随着机械制造及自动化机械设备设计初期、设计成熟期、机械设备生产期来分别融入的，其体现了“大节能”理念，即将节能环保工作延展到了机械设备本身之外的生产加工环节，保证了机械制造业的良性发展。
（1）设计方案初级阶段“节能理念”的融入。设计初期指的是某个机械设备在研发阶段，此时需要设计师了解机械设备未来的使用领域，明了使用者对机械设备的基本要求，这样才能杜绝设计偏误，不至于导致设备无人问津造成资源浪费。换言之，机械设备制造企业在研发、生产机械设备时，必须要利用大数据技术来广泛对接市场，了解客户需求，通晓每类设备当前最需要性能和功能标准，避免闭门造车[1]。
（2）设计方案成熟阶段“节能理念”的融入。设计方案成熟阶段指的是，设计师已经相对考虑成熟，可以于机械设备设计中融入哪些可以节能减排的技术，这些技术的原理是什么，如何和机械有效融合？这一系列问题基本上都得到了比較完善的解答。此时设计师需要在保证机械设备满足使用企业生产加工需求同时，进一步考虑机械本身材质、内部构造、机械性能来高度融入节能理念：①要在确保材料安全性高品质基础上，要求其具有环保性（无毒、可回收）、耐用性。②要对内部构件紧密性展开分析，需要传动系统紧密咬合;命令系统、传感系统、执行系统精密配合，提高机械操作精准度;润滑系统封闭杜绝滴油、漏油，能够做到智能给油，减少对环境的污染。一般来说，传动系统紧密咬合的前提是齿轮必须用耐磨材质，这样才能延长传动系统寿命，从而保证整个机械设备的使用寿命得到改善;想要提升命令和传感系统的传导速度，就需要不断地减少二者间不同步，能够确保命令下达的最短时间内，传感系统便可以将命令传递给执行系统;智能给油则是避免了手工给油造成的不精准以及滴油、漏油的弊端。③能够针对电能消耗这一点来实现变频技术融入，这样可以根据生产要求调解机械运转速度，能够有效地节省电能。例如矿井中的压缩机，其融入变频技术之后避免了以往的持续高速运转带来的电能损耗以及内部磨损，有效提升了压缩机使用寿命[2]。据行业数据证明，中小型矿业企业采用变频压缩机后，仅电费便可以节省十数万乃至于数十万元。另外矿业中的传动运输系统中的传送带等实现变频技术融入之后，避免了其空转，降低了磨损程度，防止了传送履带的老化。诸如这般的还有矿井中的升降机械。
（3）机械生产阶段“节能理念”的融入。①机械设备锻造环节，需要采用高标准煤来熔炼锻造，其可以有效降低CO2、CO、NO2等排放，缓解空气污染。②在废气、废渣、废水处理上需要遵循国家环保标准，能够积极地进行脱硫、脱氮处理;将废渣无害化处理之后填埋或者二次利用;将废水过滤到符合排放标准再排入指定河流中[3]。相对比来说于生产阶段融入“节能理念”，并不比在设计环节融入“节能理念”压力小，因为我国工业面对的是一个共同的自然环境，随着社会发展工业生产企业增多，即使各个企业排放符合标准，结果所有企业形成的综合排放量仍然会给环境造成巨大压力。只有充分在生产阶段融入“节能理念”，才会让自然环境获得真正的保护。
3 影响机械制造及自动化中节能理念应用的因素
3.1 生产理念
即机械生产企业是否具有良好的品质理念以及环保理念。现如今我国社会生产能力不断提升，对机械设备需求量加大，导致机械设备生产企业在利益驱使下开始偷工减料，其结果必然造成机械设备寿命缩短，无形中造成了社会资源浪费。甚至于可以进一步去想象，这样的机械生产企业会因为自己产品的质量问题而逐渐被市场所淘汰，更不可能面对国外机械制造业的挑战。
3.2 设计者水平
机械造型以及内部构造是否科学，各个组件配合是否精密，取决于设计者水平。若是设计者轻视节能理念，就会导致其在机械设备原材料选择、内部构造设计上缺乏相应的水准，导致材料质量不够，在高热环境下容易释放有毒成分，甚至于电路系统、传感系统、润滑系统、传动系统不够精密，导致设备生产效率不稳定，发生各类故障，增加了使用单位的维护成本。甚至于可以说设计者水平直接影响到了我国机械制造业的房展方向，以及我国机械制造业的国际竞争力。目前，我国在机械制造领域核心技术掌握不足，尤其是自动化技术融入方面更是薄弱，而最根本的原因就是设计人才缺乏。实际上这也体现了我国机械制造类院校教育上的落后。
3.3 法律法规
相对发达国家，我国机械制造及自动化相对落后，这一类的法律、法规也相对不够完善，加上节能理念在机械制造及自动化中应用属于高端技术领域，使得相应的规范标准不够精准统一。这也决定了机械制造及自动化过程中节能技术利用不足，导致了机械制造业的粗放管理。
4 提升节能理念在機械制造及自动化中应用水平的策略
（1）建立严格的行业监督体系。对于机械制造业来说，鉴于可持续发展理念，需要政府以及行业协会对每个企业的研发、设计、生产等展开严密监控，对其中存在的不利于环境保护、浪费资源能源的行为进行集中治理。必须要提升该类企业违规成本，如此才能使得机械制造业整体改变粗放式管理方式，能够主动融入节能理念，在机械设计、生产等环节注意环境保护，提高产品质量，延长其使用寿命。这其中需要行业协会配合政府有关部门制定行业规范以及技术标准，将其作为治理依据[4]。为了提高政府对该领域的治理能力，也需要改变过去的管理型政府想象，积极地向服务型政府迈进，这样才能实现政府和行业协会的深度沟通。
（2）培养优良的设计人才。我国各级高校必须要看到机械制造对我国工业发展的影响，能够借鉴国外先进教育经验培养机械设计及制造优良人才。能够在课程体系上积极改革，推行现代化的“校企联合”，保证学生真刀实枪地进行机械设计，培养出既有理论又有实际操作能力的复合型人才。目前我国机械设计人才培养随着教育改革推进也获得了一定成果，但是和发达国家相比还存在差距，应正视这一差距，积极地完善薄弱环节。其中双师型教育队伍的培养是关键环节。
（3）建立健全行业法律。法律相对比规范、标准等更加高级，其具有法律效力，可以通过强制手段来规范行业发展，摆脱了规范、规定、标准等文件的软弱无力，给予执法人员以依据。也正是因此，才能切实地让机械制造业感受到国家对环保的态度。在机械制造有关法律的建设方面，需要政府广泛采集行业精英企业、领域内影响力较大的专家、机械制造业协会等组织和个人的意见，保证法律的严密性。
5 结束语
节能理念融入到机械制造及自动化当中，除了站在机械制造本身的材料应用、设计优化等层面不断总结之外，还需要明确应用效果和机械生产企业经营理念、设计人员环保意识等。对于机械制造企业来说，想要在竞争激烈的环境里生存，必须树立环保意识，力求产品耐用、好用，这样才能建立市场壁垒阻断跟进。另外，还需要在生产加工环节注意节能减排，如此才能确保企业可持续发展。
参考文献
[1] 冯硕春.机械制造与自动化中节能设计理念的运用探析[J].工程技术与管理，2020，4（1）：82-84.
[2] 李永红.节能设计理念在机械制造与自动化中的应用研究[J].世界有色金属，2020（4）：218，220.
[3] 叶宜凡，黄粮山.矿山机械制造与自动化设计中的节能设计理念的相关探索[J].科技风，2020（23）：123.
[4] 王灏元.节能设计理念在机械制造与自动化中的运用[J].黑龙江科学，2020（12）：118-119.
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