机械设计加工中的节能降耗措施

机械设计加工中的节能降耗措施

王建宏

机械工业环保产业发展中心

摘要：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。

关键词：机械设计加工；节能降耗；措施；

引言

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。

1机械设计加工能源与资源消耗的影响因素

1.1设计人员因素

设计人员缺少机械企业一线生产工作经验，对机械真实的加工环境并不十分了解，在设计过程中根据自身的主观意识与以往设计经验，从理论专业的角度进行机械设计，导致机械设计与企业加工实际之间的不匹配，影响到机械加工的能源消耗情况。或者是设计人员在机械设计过程中侧重机械整体功能的实现，评价机械设计质量时只采用了机械设计性能、设计经济性、设计质量等方面的指标，而缺少对机械加工阶段能源与资源消耗方面的评价，导致机械设计加工未能形成对能源资源消耗的有效准确控制。

1.2加工设备因素

机械加工中采用同一种设备，但设备的型号不同，产生的能耗也不相同。一般情况下机械加工企业为了满足生产大小不同工件的需要，会同时引进不同型号的同种设备，如小工件在小设备上加工，大工件在大设备上加工，但小工件也可在大设备上加工，企业可以根据生产量进行不同型号设备的选用。在实际的机械加工过程中，机械加工企业为了加快生产进度，按期完成订单，会使用大型号的设备生产小工件，虽然生产的效率高，但产生的能耗大，导致机械加工能源资源的浪费。

2机械设计加工中的节能降耗措施

2.1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。

2.2对绿色环保材料的选择

传统材料强调产品的技术和安全特性，忽视环境和环境保护。在设计和制造机械时，总是有含有特殊化学品的材料，如铅、汞和其他有害物质。这些物质的选择将不可避免地导致未来的环境问题。如果后处理不充分，对环境的损害仍然很大。组织需要明确产品设计、研发和生产的关键要素，提高产品性能，并使用生态设计概念帮助企业降低生产成本，创造高生产率和高质量的品牌效果。因此，材料的选择必须非常小心。这也是机械生态设计概念中最重要的部分。

2.3绿色制造工艺

绿色制造工艺，是将绿色理念融入机械行业的关键环节。前期制定的机械产品绿色设计和材料设计相关方案能否有效落实，直接取决于制造工艺的选取是否精当。经过多年实践，当前机械制造领域已形成适配多种加工场景的绿色工艺技术，结合加工环境和细化环保目标的不同，灵活选取不同的制造工艺，可有效确保机械制造环节的低能耗、低污染与高效率。例如，为避免切削液当中硫、磷等化学成分对机械制造工人、厂区周边环境的污染，可选择没有冷却润滑剂参与的干式切削加工技术；为减少机械生产过程中的无效生产，降低机械参数误差，企业可利用云计算、AI算力、大数据等新兴技术，开展数字化模拟制造；为最大限度地提升机械尺寸精度，可用高分子、功能型金属为特殊载体，直接绕过材料加工的多个环节，直接对机械产品进行一体化定型。

2.4优化机械加工工艺路线

机械加工工艺路线影响着机械加工过程，需严格按照机械加工制造技术的标准要求，根据企业机械加工工艺的实际情况，以工艺线路最短、加工时间最短、碳排放量最低为目标，对机械加工工艺路线进行优化调整，以实现机械高效低碳加工。一方面，对加工过程进行能耗控制，根据机械加工的内容与任务，进行加工工艺路线的规划设计，深入分析加工工艺中影响能耗的因素，如工艺设备、生产系统、工艺类型等，评估影响程度，制定优化措施。另一方面，利用机械加工设备上的传感器，实时采集加工工艺的数据信息，分析机械加工过程的能耗情况，为工艺路线优化后的落实提供参考。

2.5积极将绿色制造研究成果转化为产品

加强对环保制造技术、环保设计技术、环保生产技术、环保回收技术等学科的研究，打破多项关键技术，开发多项具有自主知识产权和关键设备的典型环保工艺，形成具有环保特点的制造体系，减少环境污染和能源消耗，促进发展。制造业的可持续发展。改进共享绿色生产系统的相关平台，利用相关平台促进联网，加强相互技术交流，支持不同地区网络的开发和使用。增加对有机生产相关研究项目的投资。因此，在发展制造业、增加投资、发展绿色理念、促进绿色产业发展、促进资源合理配置和能源高效利用、促进中国制造业发展的同时，是确保中国绿色发展的重要条件和基础。

2.6构建完善的设计评价体系

首先，针对设计的流程与关键环节，构建一套完整的评价体系，根据机械设计的需求，进行节能降耗设计；其次，强化设计人员的节能降耗意识，在机械设计过程中积极创新，以绿色环保为原则，进行机械加工过程的节能设计；再次，构建科学的评价指标体系，包括基本功能、辅助功能、结构性能、工作性能、工艺性能及其他评价指标，每项指标下合理设置多个子指标，形成对机械设计的全面评价，在工艺性能评价环节，除了要进行结构工艺性、机器规范性、容差合理性、生产周期性与制造经济性的评价，还要增加工艺节能性指标，以控制机械加工阶段的能耗。

结束语

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。在融入节能理念后，可以提升机械设计制造水平，为国家、社会发展提供技术支持。

参考文献

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