試析非標自動化設備設計開發過程

王森 劉超

摘要：對于非標自動化設備而言，其已經在制造業得到了較為廣泛的應用，因此設備的自身質量性，會對整個制造業的運行質量產生嚴重影響。為了保障非標自動化設備的高質量、高性能，需要在設計階段就進行科學合理的方案制定。自動化設備的設計開發，基本上涉及到材料、電氣、工藝等諸多技術的綜合使用，本文主要基于非標自動化設備的開發過程進行了詳細的闡述，希望能夠為有關人員提供參考。

關鍵字：非標自動化設備;設計任務書;方案設計

引言：非標自動化是設備的設計中，需要基于客戶的實際需求，應用到專門的領域當中，因此形成了專門開發設計的集成化設備模式。在當下制造業高速發展的當下，勞動力成為了越來越稀缺的資源，因此加工生產需要使用到更多的高性能設備，以此滿足實際的生產需求。

1 非標自動化設備設計開發步驟

在設計出一臺自動化機械設備的過程中，設備的質量與設計環節的合理性密不可分，因此只有保障在設計環節可以完全符合設計的相關要求，才可以設備的使用中，發揮出最大的設備性能以及價值。下圖1為非標自動化設備設計開發步驟。

1.1 非標自動化設備組成

在一個非標自動化設備的設計中，基本上需要設計到動力、傳動、執行、控制以及輔助系統的設計內容。

1.2 非標自動化設備開發

基于生產部門在生產當中的實際要求，為了進一步的提升生產效率，同時降低人力資源的投入量，就會向設計部門提出更多的設計任務書，之后再由機械設備方案進行執行，最后完成零件等一系列的設計工程項目。

2 編寫任務書

設計任務書就是一種在設計的過程中，基于項目的設備開發，進行設計目標以及設計內容的編制和規劃。設備只有保障能夠符合功能方面實際需求，才可以完成設計。設備的生產節拍也需要保持符合客戶的需要，并在使用上，呈現出較強的便捷性與效率性。在開發期限上，也要得到相應的控制與規劃。設計任務書在屬性上，是一種指令性的文件，因此相關的與其設備都需要達到具體的目的以及參數，同時設計人員還需要嚴格的將任務書當做設計環節的具體依據。下圖2為具體任務書編寫流程。

通過圖2可以看出，在任務書編寫的過程中，可以首先提出開發任務的要求。而在編寫任務書時，還需要先對方案進行設計，繼而進行評估，如方案評估結果表明此方案不合理，則需要重新調整方案。反之，如表明合理，則可以對機械零件進行設計，并且得到工程圖以及電氣控制方案。最終，可正式進行零件加工，并進行標準件采購，從而完成組裝、調試等過程，完成整個生產流程。

3 方案設計

方案設計就是一種設備的功能性，所基于全局性的一種機構布置規劃方式。這樣就可以保障設計對象可以完成預期的相關目標。方案設計的方式上，就是一種需要基于可能的對象，所形成的一種能夠設計指導的具體方案。伴隨著功能性的參數要求，提出一種符合設計需求的解決方案。在進行設計中，首先基于設備的功能參數，伴隨著計算機設計的發展，當下大量的機械設備都參與到了加工生產的環節，以此在設計中就可以使用計算機軟件建模的方式，將設計圖紙構建出具體的模型，這樣不僅僅大量降低了設計的人力、時間成本，同時也相應的對圖紙進行了全面的檢驗與分析。非標自動化設備的方案設計制定，首先需要從設備的執行部分進行計算與分析，這也是設備的核心設計區域?；诋a品的外形、外觀以及設備設計的核心所在，同時根據產品的外形結構以及工藝特征，可以確定出機械設備在執行過程中所具體的參數信息。之后在確定了執行結構之后，進行創新性的分析，并保障設備執行部門能夠得到設備的結構全面細化。這樣給予執行機構的特征，可以確定出具體的動力源。在伺服控制技術的發展下，使得使用的機械設備在運行中，需要更加負責多變的運動機構，并利用多軸伺服驅動單元的方式，進行有效的問題解決。例如，在常見的一些機構當中。會涉及到螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動等諸多傳動類型。其中螺旋傳動的設計過程中，基本上是一種傳動效率較高，在高速傳動當中具備著明顯優勢的設計方式。非標自動化設備所采用的傳動類型上，要結合起實際使用的場景進行針對性的選擇，這樣才可以保障方案設計的合理性[1]。

4 機械零部件設計

在當下進行設計的過程中，可以借助計算機軟件的方式，對設計出的零件機構構建出模型，通過這樣的模擬分析方式，并不需要加工出來，就可以實現精細化的分析以及問題的發現。在實際的實際過程中，機械零部件需要滿足設計的機電要求。首先需要保障在壽命的設計上，要符合機械設備的標準，使用合理的材料進行零部件的加工以及制作。其次，還需要設計出合理的結構，這樣就可以充分的滿足設計方面的功能性需求[2]。另外，處于結構工藝性的相關要求，需要保障生產出來的結構，滿足實際的裝配。最后，則是需要保障設計出的零部件，要有著較高的可靠性。實際投入到生產的過程中，能夠適應各種不同的加工生產環境，同時應付各種隨機變量，這樣才可以發揮出非標自動化設備的最佳性能。以機械零部件中的螺紋為例，其設計方案見圖3：

在螺紋設計的過程中，需要首先做好預緊工作，提高螺紋連接的緊密度，避免出現松動現象。另外，還需要加強對應力、力矩以及伸長量等因素的控制，并采用應變片等，實現對螺紋力學作用的優化。設計期間，應當采用公式計算具體的力學參數，以保證控制效果。

5 材料使用

當下對于非標自動化設備的設計方式，往往可以從諸多的工程材料當中，使用到一個合適的材料類型，并未不同的加工零件進行材料的使用。因此，機械加工零件的材料使用上，有一些使用金屬、高分子、陶瓷以及復合材料等類型。在使用金屬材料的時候，由于較高的力學性能，同時經濟性比較高，已經占據著非標自動化設備的90%以上的使用比例。但是現階段也出現了諸多不同類型的材料。首先是使用碳素結構鋼，這是一種高強度的材料。具有著高塑性、高韌性，同時在焊接方面具備明顯優勢的材料。在使用的過程中，基本上都應用在了零件以及焊接的部位。其次使用45鋼，這是一種比較常見安的碳素結構鋼類型，在使用的過程中，淬透性低，因此基本上都會應用到齒輪、齒條以及蝸桿等諸多的方面。

6 電氣控制設計

在這個環節的設計過程中，就是一種在非標自動化設備方案設計完成之后，馬上著手于對設備的電氣控制方案的設計。在我國現階段對于非標自動化設備的電氣設計中，基本上是由工控機、PLC、人機界面以及傳感器等諸多元件進行設計。同時設計中，需要編寫控制程序，以此執行出動作指令。電氣控制的設計過程中，要保障充分結合起設備的功能性需求，同時滿足設備的安全性，在實際的使用過程中，保障可以有著較高的操作便捷性，這樣才可以滿足設計的實際需求。

7 組裝調試

完成了設計以及加工之后，來到了自動化設備開發流程的最后階段，這個階段需要保障在標準件完成了采購，進行設備方面的組裝以及調試。雖然已經完成了相關設計，但是在實際運行之前，還需要進行相應的電控安裝，并進行機械設備的詳細調試。設計者基本上會在這個環節，發現一些不容易發現的設計問題或者缺陷，并對其設備進行針對性的調整以及優化，這樣才可以讓設備保持在一個最佳的狀態當中。同時，完成交付之后，還需要持續性的對設備運行狀態保持跟蹤檢測，并對后期的實際使用進行全面的記錄以及分析，保障形成設備的運行記錄。

總結：綜上所述，在進入到新時期之后，受到科學技術發展的影響，為了滿足更大生產需求，就需要積極的使用非標自動化設備，因此在該設備前期的開發環節，成為了影響生產的重要因素。開發的整個過程中，都要始終秉承著一個良好的設計理念，并做好后期的相關調試以及記錄。

參考文獻：

[1]白磊，劉勇.3C自動化設備的模塊化設計應用與研究[J].設備管理與維修，2021（11）：137-138.

[2]朱國良.非標自動化設備數字化設計與質量提高研究[J].中國儀器儀表，2021（04）：21-25.