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摘要：本文聚焦机械制造行业的高效节能设计理念，探索节能降耗带来成本降低对机械制造行业带来的影响。研究结果表明，通过改进机械制造工艺，对机械制造设备进行技术升级改造可以达到节能降耗的效果。
关键词：机械制造;自动化;节能高效
前言：机械制造行业是支撑我国经济发展的重要行业之一，对我国综合经济实力具有直接的影响。在近几年发展进程中，我国机械制造自动化程度不断提升，推动着机械制造效率、质量的同步提升。但是，在机械制造生产实践过程中仍然存在较高的能量损耗率，且污染物质排放量较大，对机械制造行业在新时期的可持续发展造成了较大的不利影响。因此，探索节能高效设计理念在机械制造及自动化中的应用非常必要。
一、节能高效设计理念的应用意义
1、推动机械制造行业可持续发展
节能高效是各行业关注的重要课题，机械制造及自动化也不例外。在机械制造过程中会消耗大量原材料及能源，特别是不可再生能源。相关能源的无节制利用，不仅会增加机械制造成本，而且会加剧整个行业内的能源危机[1]。通过合理利用节能高效设计理念，可以在降低能源损耗量的同时，创新应用可再生能源，为整个机械制造行业可持续发展提供充足支持。
2、提高环境效益
在机械制造过程中，不仅需要消耗大量能源，而且在能源消耗过程中会散发出不同类别的气体以及固体颗粒，对环境具有较大的不良影响。而自然环境是人们共同生活的家园，与人们生活生产均具有密切的关系。通过将节能高效设计理念恰当应用于机械制造及自动化过程中，可以切断机械制造污染物散发、传播线路，提高行业环境效益。
二、节能高效设计理念的应用内容
1、机械制造工艺
1）从热处理工艺来看，热处理工艺是机械制造行业主要用工艺，以电炉、盐浴炉、普通箱式炉为代表的有氧热处理设備占据比重在80%以上，而感应加热炉、可控气氛炉等无氧热处理设备则在20%以下。工艺模式多依赖技术工人的经验，仍然没有形成规模化、社会化、产业化体系，能耗高出发达国家40%左右，生产效率则低于发达国家30%左右。基于此，可以应用节能高效设计理念，引用天然气等清洁新能源代替煤炭等高污染能源，并应用烟道气废热提高热利用率，达到节能环保目的。同时结合热处理设备实际情况，综合考虑整机、零件改造成本、技术，恰当的应用真空加热处理技术或者感应加热处理技术、离子束、激光束表面快速加热技术，以便在≤10-5负压空间内顺利完成预处理件加热任务。
2）以注塑工艺为例，利用源于节能高效设计领域的高性能伺服节能注塑设计理念或高速瓶坯注塑设计理念，可以降低机械制造过程中能源损耗率，提高机械制造成效。其中高性能伺服节能注塑设计理念主要是将点对点式智能定量润滑应用到锁模部分润滑系统，同时将免润滑石墨套应用到锁模机铰部分，在不干扰恶劣工况下润滑效果的情况下，降低润滑油损耗量，同时利用便于模具拆卸、安装的T型槽代替定量泵，并在高刚性箱式模板中配置高精度、节能节水的同步伺服驱动控制系统，降低50%左右的能源损耗。结合整体式射座+斜排双射移射胶结构，确保射胶动作平稳顺畅，同时有效避免高压射胶时因射座下沉造成的部件损坏和漏胶现象，可以从根源上规避高压射胶下沉以及由此引发的胶泄露、射胶部件毁损情况，保障射胶动作的顺畅无阻。
高速瓶坯注塑设计理念主要是将温度系统、液压系统等注塑周边设备与伦茨伺服系统控制的取坯机械手有机整合，以模具中心区域为着力点，实现全液压合模，摒除以往铰合模系统另加润滑油润滑机铰运作副环节。与此同时，二板运动可以直接通过直线导轨运作副，工作环境相对清洁，且润滑油添加量使用需求小。在注塑单元，利用双级注塑单元代替普通单级注塑单元，利用恒压电源驱动的一对一单独温度控制模具射嘴，实现针阀式热流道模具，结合高速外壁水冷+内腔风冷3工位冷坯专用机械手、取坯机械手的配备，可以分割取坯、放坯操作，在降低取坯部分运动惯量、提高取坯动作准确度的同时，将一模成型周期压缩到9s。
2、机械制造设备
1）中频炉是机械制造企业常用设备之一，但传统中频率存在功率因数低于标准要求的情况。因此，可以采用动态谐波治理+无功补偿方案，将有源电力滤波器输出高次谐波滤除后应用高通滤波器，满足无功补偿固定容量要求。比如，针对额定容量为1508kW中频炉两路10kV进线侧功率因数与标准要求不符情况，因其整流变双绕组输出由Y形接法、△形接法组成了12脉波整流器，线路变压器低压侧电流谐波畸变率较高，可以达到15.2%，不仅会消耗系统无功功率储备，而且会造成继电保护与自动装置工作紊乱，增加输电线路、变压器、旋转电动机损耗，影响输电线、电容器规定运行年限。基于此，可以利用4台有源电力滤波器、高通滤波器，构成动态谐波治理+无功补偿综合装置，并联装置与负载，进行中频炉谐波的动态跟踪补偿。其中无功补偿功能由高通滤波器承担，可以在将有源电力滤波器输出高次谐波滤除的同时，规避系统谐振问题，保证无功补偿固定容量要求的顺利达成。假定无功补偿经济效益系数为0.085，与谐波电流250A造成的损耗等效无功电流可达到580A，以250A进行补偿容量计算，可得出补偿容量为： ，可以节省的电网功率损耗为25kW。按每天运行22h，每年运行355天进行计算，变压器每年可以节省电量为195250kWh。
2）冶金机械设备是机械制造业重要组成设备。传统自动化冶金机械设备能源损耗较高，工作噪音加大，且存在热辐射问题，背离了绿色制造的指导方针[2]。基于此，可以运用节能高效设计理念，运用环保无公害、低油耗、低噪声的环保型发电机。同时严格控制原料、辅助料选择标准，优选无杂质的油液以及密封性能佳、耐老化的管线料，降低液压元件磨耗以及溢出导致的风险问题。同时设计自动加脂装置，规避以往手动加脂存在的效率低、资源耗费量大以及油液溢出风险高等问题。自动加脂装置包括装油杯体、底座、弹簧、调节阀等几个构件。在装油杯体设计制作时，可以优选透明耐冲击、耐高温材料（120℃），根据现场情况直接将油品加注到油杯内，摒弃一次性产品——油囊的使用环节，提高效率;底座则可以选择金属料，利用电镀或氧化镀工艺，解决以往加脂装置存在的易腐蚀、易碰撞等问题;对于调节阀，则可以选择耐腐蚀、调节精密度高的不锈钢件，经针阀设计制造，满足基于流量的速度调节要求[3]。
结束语
综上所述，机械制造及其自动化中节能高效设计理念的应用，不仅可以助力机械制造行业的可持续发展，而且可以提高机械制造业的环境效益。因此，机械制造业可以从制造工艺、制造机械设备两个方面入手，根据传统机械制造设备或工艺运行阶段存在的浪费现象以及低效问题表现，逐一开展节能高效改进，保证机械制造经济效益与环境效益的同步提升。
参考文献：
[1]郭喜旺，路威.机械制造及其自动化中的节能高效设计理念初探[J].质量与市场，2020（05）：62-65.
[2]黄小琴.绿色理念在机械设计制造中的应用[J].南方农机，2020（24）：79-88.
[3]谢子剑.浅析冶金机械行业的绿色设计与制造关键技术[J].设备管理与维修，2021（10）：89-90.
关键词：机械制造;自动化;节能高效
前言：机械制造行业是支撑我国经济发展的重要行业之一，对我国综合经济实力具有直接的影响。在近几年发展进程中，我国机械制造自动化程度不断提升，推动着机械制造效率、质量的同步提升。但是，在机械制造生产实践过程中仍然存在较高的能量损耗率，且污染物质排放量较大，对机械制造行业在新时期的可持续发展造成了较大的不利影响。因此，探索节能高效设计理念在机械制造及自动化中的应用非常必要。
一、节能高效设计理念的应用意义
1、推动机械制造行业可持续发展
节能高效是各行业关注的重要课题，机械制造及自动化也不例外。在机械制造过程中会消耗大量原材料及能源，特别是不可再生能源。相关能源的无节制利用，不仅会增加机械制造成本，而且会加剧整个行业内的能源危机[1]。通过合理利用节能高效设计理念，可以在降低能源损耗量的同时，创新应用可再生能源，为整个机械制造行业可持续发展提供充足支持。
2、提高环境效益
在机械制造过程中，不仅需要消耗大量能源，而且在能源消耗过程中会散发出不同类别的气体以及固体颗粒，对环境具有较大的不良影响。而自然环境是人们共同生活的家园，与人们生活生产均具有密切的关系。通过将节能高效设计理念恰当应用于机械制造及自动化过程中，可以切断机械制造污染物散发、传播线路，提高行业环境效益。
二、节能高效设计理念的应用内容
1、机械制造工艺
1）从热处理工艺来看，热处理工艺是机械制造行业主要用工艺，以电炉、盐浴炉、普通箱式炉为代表的有氧热处理设備占据比重在80%以上，而感应加热炉、可控气氛炉等无氧热处理设备则在20%以下。工艺模式多依赖技术工人的经验，仍然没有形成规模化、社会化、产业化体系，能耗高出发达国家40%左右，生产效率则低于发达国家30%左右。基于此，可以应用节能高效设计理念，引用天然气等清洁新能源代替煤炭等高污染能源，并应用烟道气废热提高热利用率，达到节能环保目的。同时结合热处理设备实际情况，综合考虑整机、零件改造成本、技术，恰当的应用真空加热处理技术或者感应加热处理技术、离子束、激光束表面快速加热技术，以便在≤10-5负压空间内顺利完成预处理件加热任务。
2）以注塑工艺为例，利用源于节能高效设计领域的高性能伺服节能注塑设计理念或高速瓶坯注塑设计理念，可以降低机械制造过程中能源损耗率，提高机械制造成效。其中高性能伺服节能注塑设计理念主要是将点对点式智能定量润滑应用到锁模部分润滑系统，同时将免润滑石墨套应用到锁模机铰部分，在不干扰恶劣工况下润滑效果的情况下，降低润滑油损耗量，同时利用便于模具拆卸、安装的T型槽代替定量泵，并在高刚性箱式模板中配置高精度、节能节水的同步伺服驱动控制系统，降低50%左右的能源损耗。结合整体式射座+斜排双射移射胶结构，确保射胶动作平稳顺畅，同时有效避免高压射胶时因射座下沉造成的部件损坏和漏胶现象，可以从根源上规避高压射胶下沉以及由此引发的胶泄露、射胶部件毁损情况，保障射胶动作的顺畅无阻。
高速瓶坯注塑设计理念主要是将温度系统、液压系统等注塑周边设备与伦茨伺服系统控制的取坯机械手有机整合，以模具中心区域为着力点，实现全液压合模，摒除以往铰合模系统另加润滑油润滑机铰运作副环节。与此同时，二板运动可以直接通过直线导轨运作副，工作环境相对清洁，且润滑油添加量使用需求小。在注塑单元，利用双级注塑单元代替普通单级注塑单元，利用恒压电源驱动的一对一单独温度控制模具射嘴，实现针阀式热流道模具，结合高速外壁水冷+内腔风冷3工位冷坯专用机械手、取坯机械手的配备，可以分割取坯、放坯操作，在降低取坯部分运动惯量、提高取坯动作准确度的同时，将一模成型周期压缩到9s。
2、机械制造设备
1）中频炉是机械制造企业常用设备之一，但传统中频率存在功率因数低于标准要求的情况。因此，可以采用动态谐波治理+无功补偿方案，将有源电力滤波器输出高次谐波滤除后应用高通滤波器，满足无功补偿固定容量要求。比如，针对额定容量为1508kW中频炉两路10kV进线侧功率因数与标准要求不符情况，因其整流变双绕组输出由Y形接法、△形接法组成了12脉波整流器，线路变压器低压侧电流谐波畸变率较高，可以达到15.2%，不仅会消耗系统无功功率储备，而且会造成继电保护与自动装置工作紊乱，增加输电线路、变压器、旋转电动机损耗，影响输电线、电容器规定运行年限。基于此，可以利用4台有源电力滤波器、高通滤波器，构成动态谐波治理+无功补偿综合装置，并联装置与负载，进行中频炉谐波的动态跟踪补偿。其中无功补偿功能由高通滤波器承担，可以在将有源电力滤波器输出高次谐波滤除的同时，规避系统谐振问题，保证无功补偿固定容量要求的顺利达成。假定无功补偿经济效益系数为0.085，与谐波电流250A造成的损耗等效无功电流可达到580A，以250A进行补偿容量计算，可得出补偿容量为： ，可以节省的电网功率损耗为25kW。按每天运行22h，每年运行355天进行计算，变压器每年可以节省电量为195250kWh。
2）冶金机械设备是机械制造业重要组成设备。传统自动化冶金机械设备能源损耗较高，工作噪音加大，且存在热辐射问题，背离了绿色制造的指导方针[2]。基于此，可以运用节能高效设计理念，运用环保无公害、低油耗、低噪声的环保型发电机。同时严格控制原料、辅助料选择标准，优选无杂质的油液以及密封性能佳、耐老化的管线料，降低液压元件磨耗以及溢出导致的风险问题。同时设计自动加脂装置，规避以往手动加脂存在的效率低、资源耗费量大以及油液溢出风险高等问题。自动加脂装置包括装油杯体、底座、弹簧、调节阀等几个构件。在装油杯体设计制作时，可以优选透明耐冲击、耐高温材料（120℃），根据现场情况直接将油品加注到油杯内，摒弃一次性产品——油囊的使用环节，提高效率;底座则可以选择金属料，利用电镀或氧化镀工艺，解决以往加脂装置存在的易腐蚀、易碰撞等问题;对于调节阀，则可以选择耐腐蚀、调节精密度高的不锈钢件，经针阀设计制造，满足基于流量的速度调节要求[3]。
结束语
综上所述，机械制造及其自动化中节能高效设计理念的应用，不仅可以助力机械制造行业的可持续发展，而且可以提高机械制造业的环境效益。因此，机械制造业可以从制造工艺、制造机械设备两个方面入手，根据传统机械制造设备或工艺运行阶段存在的浪费现象以及低效问题表现，逐一开展节能高效改进，保证机械制造经济效益与环境效益的同步提升。
参考文献：
[1]郭喜旺，路威.机械制造及其自动化中的节能高效设计理念初探[J].质量与市场，2020（05）：62-65.
[2]黄小琴.绿色理念在机械设计制造中的应用[J].南方农机，2020（24）：79-88.
[3]谢子剑.浅析冶金机械行业的绿色设计与制造关键技术[J].设备管理与维修，2021（10）：89-90.