节能降耗在机械设计加工中的运用分析

2023-01-02王帅李长雨宋亚顶

中国设备工程 2022年14期

王帅，李长雨，宋亚顶

（济宁中科先进技术研究院有限公司，山东济宁 272000）

我国工业建设发展的基础就是机械设计加工行业，直接体现出国家的综合实力。近年来我国机械加工领域取得显著发展，在推进国内工业化发展方面发挥着重要作用。但机械设计加工领域存在明显的成本高、污染大等问题，实际发展时需要充分运用节能降耗措施，提高机械设计加工质量，降低能耗，实现推进机械设计加工领域的健康发展。

1 机械设计加工现状及节能降耗的必要性分析

节能降耗技术优势显著，将其应用到机械设计加工中，可以改善传统机械运行的不足。节能降耗技术综合各方面技术，如网络科技、计算机、机械加工设计以及自动化控制等多个领域和科技，从而为制造企业提供更加智能化的控制服务，这对于提升管理人员的管理水平，提升工作效率具有非常重要的现实意义。

1．1 现状

在传统的机械加工设计中，资源浪费、噪声污染等问题非常严重，由于区域经济发展不平衡，部分区域的机械化、环保化生产水平较低，在很大程度上限制了我国制造业的健康发展。当前制造工艺在机械加工中存在的问题主要体现在以下2个方面。

一方面，在制造业中，多数机械加工会产生很好的能耗，并且对周边环境造成一定的不利影响。这种影响对于我国的生态环境发展也会造成一定的隐患，从长远角度而言不利于我国机械加工设计业的可持续发展。技术长期得不到革新，也会影响我国机械加工的进步，不利于我国工业生产水平和生产质量的提升。高能耗不满足国家提出节能减排理念，需要及时创新加工方式；另一方面，在传统的机械加工中，由于制造工艺水平不高，因此在机械加工的过程中容易对周边的环境造成破坏，加上相关部门的监管制度不够严格，导致机械加工产业存在较多的问题，不利于产业的进一步发展，也不符合我国可持续发展的战略需要。机械加工过程中会产生诸多影响，如噪声污染、废气、废渣等，如果不能妥善处理，就会对生态环境造成不同程度的损坏，需要及时采取应对措施，否则会严重的环境污染。

1．2 必要性

在机械加工设计行业，有许多设备的零部件相对复杂，如果采用传统的方式进行机械设计，从设计工作开始到实物的呈现需要较长的周期，并且传统的机械设计一旦出现修改，就会影响后续的数据。在使用节能降耗进行设计时，对于后期机械设备的设计具有非常重要的积极影响。比如，使用节能降耗中的软件系统可以为机械设计的工作人员提供良好的装配环境，从而更快速地完成零件的设计。

同时还可以使用相邻软件的位置和形状设计新的零件，非常方便快捷，从而有效降低单独设计失败带来的问题。并且利用节能降耗还能进行动画演示，从而更加直观地帮助工作人员了解零件设计中存在的问题，便于及时调整，提升设计效率。当前，在工业经济的推动下，机械加工设计行业涉及到的各类机械设备精度越来越高，而且对各个零件之间的匹配程度也提出了更好的要求，因此在装配过程中需要重视设备的工作效率和工作质量。节能降耗的应用能够帮助工作人员更加快速准确地了解各类零件出现的装配问题。由于各类连接的装备可以通过节能降耗呈现在系统的动态图中，因此相关人员在查看设备的具体情况时，就变得更加直观。

2 机械设计加工中节能降耗的具体运用

机械设计加工领域中运用节能降耗措施，需要根据实际情况进行选择，以保证机械设计加工质量，同时降低能耗问题，进一步实现提高机械设计加工质量与效率的目的。

2．1 网络协同技术

针对传统机械工程操作而言，不仅消耗时间、需要大量劳动力，而且产出效率低下。但是随着现代科技发展，技术进步，网络信息技术开始应用于日常生产生活各个领域，机械工程也不例外。将网络信息技术和机械工程发展相融合，不仅大幅度提升农业生产效率，同时节约成本，提升现有资源的利用率，而且对农业发展产生极大推动作用。比如，在开展农机试验时，相关工作人员可以借助计算机网络协同技术，针对相关数据和操作进行实时监控，掌握其动态变化的基础上，方便工作人员针对数据和结果展开分析和核对，针对异常情况能够及时发现并纠正，提升实验数据准确性的同时，加快试验进度，确保农机性能的稳定提升。

2．2 模拟样机技术

在传统机械工程发展中，针对样机的制作大多是按照图纸设计要求进行组装，在组装完成后在对其现有性能进行多次试验和设计改进，整个过程不仅消耗时间，而且需要花费大量精力，但有时付出和收获还不一定成正比，导致机械性能一直无法取得预期效果。而且，针对试验阶段的样机制作和设计而言，很多地方还不成熟，性能尚不稳定，这对实验及操作人员生命安全造成一定威胁。但是模拟样机技术完全不存在上述隐患，并且能够针对上述问题进行有效回避。模拟样机技术不仅能针对现有数据展开模拟和分析，同时通过电脑验算以及反复实验，针对各项数据缺陷进行完善，最终设计出最完美的方案，实现样机性能的有效提升，甚至在整个实验过程中，针对其中的风险进行有效规避，而且还能帮助设计者寻找最佳替代材料，降低设计制作成本，全面提升机械工程的研发效率。

行业标准化发展对于我国整个机械行业发展都是至关重要的，这样能够有效提高产品设计效率，没有必要将精力发费在解决这些问题上。好的产品一定是分工完成的，单靠一家企业和公司是不现实，模块化生产更有利于我国机械行业规模化发展，让企业把更多精力放在产品与研发上。而且随着行业联系不断加深，各个企业都有技术优势，其他企业在制造相关模块时，在成本和技术方面没有优势可言，通过购买其他公司相同模块，不仅能够提高生产效率，还能够有效降低成本，从而实现更好发展。

2．3 评价系统

在现代机械工程研发过程中，还需要针对整个机械产品的使用效果进行系统、科学且有效的评价，如此才能推进机械工程的快速发展，实现环境保护和经济效益的全面提升。因此，针对整个研发过程而言，必须设计一套完整的、具有针对性的评价系统，能够按照机械工程发展需求推进研发过程及结果，并对此展开有效评价，保证机械工程研发成果的基础上提升研发效率，提高研发速度。

另外，整个评价系统的设置一定要科学，能够解决当前机械工程发展所面临的实际问题。对此，相关工作人员在针对研发系统进行更新以及完善时，一定要遵循机械生产效率以及绿色环保理念，对所有指标进行有效融合，得到一个完整且有效的评价体系标准，确保各项评价指标的科学性以及客观性，推动机械工程逐渐向绿色发展指标靠拢。这就需要设计人员考虑各方面因素，完善设计评价系统，在保证设备功能的基础上引入评价系统，降低设备能耗。

2．4 合理应用CAD技术

在机械设计过程中，建模是核心的环节，建模的质量好坏直接影响最终产品的质量，这也是设计师需要关注的重点内容之一。就以汽车产品的设计为例，汽车产品的模型设计非常重要，而实际模型与图纸的差别较大，就需要进行返工，这种传统的设计方式一旦出现返工问题，就会增加设计成本。借助CAD技术，可以充分利用三维建模的模块，通过旋转、平移或者镜像操作等方式，实现模型的快速构建。

CAD技术的应用有效解决了传统建模设计中三维难处理的问题。三维建模设计的体系较多，比如圆柱、立方和曲面等。在机械设计人员开展工作的过程中，根据不同的模型进行拆解或者装配，就能顺利完成建模任务。对于相对复杂的零件，机械工程师还需要使用二维零件的绘制图进行辅助处理。因此，在机械设计的过程中，合理利用三维建模技术，能够最大限度提升设计的质量，有效避免返工问题的出现，节约成本的同时，还能进一步提升机械产品的设计水平和设计效率。实际中需要根据实际情况进行选择，切实发挥CAD技术的优势，降低设计过程中的能耗，实现绿色化的发展。

2．5 融入智能化技术

在机械设计加工中节能降耗技术的应用需要重视操作系统的稳定可靠性。企业需要根据自身的生产情况积极对系统进行优化改进，提升对故障识别的灵敏性，并定期对操作系统软件进行更新维护，从而形成完善的系统维护管理制度。在实际操作方面，企业需要重视结合自身的实际需要，对操作系统的性能进行积极优化和改进。

在节能降耗技术应用的过程中，需要依托良好的网络环境做好数据的分析、控制和收集等工作。智能终端以及间隔层作用的发挥都需要光纤的连接，电气自动化生产的过程中还需要以来完善的控制程序，这些程序的输入也需要光纤传输的连接，从而提升反应速度。对于企业而言，需要重视软件和硬件的更新换代，从而重视数据交换工作，保证通讯质量，充分发挥现代信息技术和网络技术的便利条件，更好地为高质量的生产服务。机械设计加工中节能降耗技术的应用需要重视与智能终端技术的有效融合，通过光纤实现与设备之间的相互连接。智能终端在实际的应用过程中需要对数据进行收集和分析，并利用相互配合的方式有效满足信号的测试和接收方面的要求。另一方面，在具体的应用过程中，还可以充分利用跳闸双重保护的措施，提升生产的可靠性与稳定性以及智能化水平，促进制造系统与电气系统的有效连接，确保产品能够更好地满足市场的需求。

3 机械设计加工节能降耗技术发展趋势分析

机械设计加工领域运用节能降耗技术，需要综合考虑各方面因素，对其技术发展趋势进行分析，整体呈现出智能化、网络化及高效化方向，具体如下。

3．1 智能化方向发展

作为工业制造的主力技术以及重要发展和研究对象，机械自动化技术在人工智能等技术的推动下，智能化水平不断提升。在智能制造中，借助专用程序实现对人行为的模仿。由此发展而来的无人机驾驶、自动驾驶、自动操作技术等，都是借助人机交互功能的研发，还能提供更加精准的服务。这就需要根据实际情况进行选择，实现提高机械设计加工智能化水平的目的。