摘要：目前，随着我国“工业4.0”以及“中国制造2025”大范围的兴起，为了跟上这样的市场风向，更多的主机厂也开始纷纷试着升级和改革设备产线。在这种背景下，非标设备应运而生，相应的供应商以及集成服务商也进入到广大企业的视野之内。加之劳动力成本与消费者多样性需求量的出现增大，更多的企业将目光投向工厂自动化，这给非标自动化制造单位的发展带来了空前的机遇。基于此，本文就非标自动化设备，研究了具体的设计开发过程，仅供参考。
关键词：设备；非标自动化；设计开发过程
随着现代科技经济的快速进步，我国各行各业一片蒸蒸日上。对于企业来说，通过自动化设备，极大地提高生产效率，从而推动了当今社会的不断进步，故自动化设备极为重要。目前，涉及其中非标自动化设备的行业日益增多，以降低人力成本，由此可见，这方面的设计与开发过程值得深入研究。
一、开发设计非标自动化设备的步骤过程
自动化设备投入使用后的质量实质上由前期设计质量来决定，即设计阶段是设备优不优良的主要决定阶段。
一般非标自动化设备的基本组成包括多个部分，具体见图 1。针对非标自动化设备，一般按一定的步骤展开设计开发，具体见图 2。
图 2
二、开发设计非标自动化设备的过程
1、任务书设计
任务书涉及开发设备项目的目的与任务，主要包含：设备需要具有的功能；加工速率；具体的经济性水平；便捷性水平；安全水平；所定开发期限等内容。于设计工作而言作为指令性文件，任务书需要预期设备满足一切目的与参数需要，作为设计者应基于任务书要求展开设计工作。
2、合理设计方案
通常方案设计是指从设备所需功能出发，全面规划布置机构，以完成预定功能要求，设备开发的关键所在是方案设计。开始应结合功能参数，确定可能的解决方案。目前，随着先进计算机技术的不断发展，很多的机械设计也引进了这种辅助设计，借助设计软件来设计3D 建模方案，在节约设计时间的同时，还使设计图纸更准确。在设计非标自动化设备的具体方案时，通常执行部分开始进行，也即从将要实现的功能操作展开设计，这属于核心设计工作。按产品外形与工艺，来规定执行运动参数，并从执行运动特点出发，来合理选用执行机构。在执行机构初步完成后，再设计创新性构思，细化设计执行机构结构。然后从执行机构特点出发，来合理确定动力源。目前，随着现代伺服控制技术的不断发展，更多的复杂度高的运动机构，均可利用伺服多轴驱动元。在设计好执行、动力这两部分后，然后设计传动部分，常见的传动有螺旋、链、齿轮、带、摩擦等传动。螺旋传动多用于精确传动；鉴于齿轮传动的高效率与高速优势，具有更广泛的应用范围。于非标自动化设备而言，主要涉及丝杠滚珠螺旋、齿轮、同步带、链条等传动形式。这种设备方案一般指的是设计机械机构，待设计完一切执行、传动、动力等机构后，便基本设计完方案了。
3、评审方案
当设计完方案后，还应优化评审方案，整个评估要求设计、需求等部门一起加入，并针对方案进行质疑并给出建议。只科学、深入地评估后，确定方案切实可行后，方才能开发后续步骤。于设备开发而言，方案评审环节十分重要，在开发流程中，经常会出现设计人员看似完美的方案，却在评审中发现被忽略的问题以及技术瓶颈等，通过方案可行性等评审，可大幅减小失败设计的风险发生率。
4、设计零部件
借助计算机软件辅助设计，能很便捷地就零件进行建模。在设计零件结构时，应达到以下要求：①控制在寿命内不影响效果，通过材料、尺寸，控制零件强度；科学地设计结构，控制零件刚度；借助应力计算、表面处理方法来控制寿命。②控制结构工艺性，结构工艺性保持良好，在功能达到的基础上，便捷、经济地加工，并方便机器装配。③控制经济性，在零件设计中，尽量设计最经济的结构，优选轻型结构，降低余量大小与制造工时，优选廉价材料。④控制质量小，一般于零件而言，宜最小化体积质量，能在节省材料成本的同时，降低运动元件物理惯性，优化其动力性能，降低构件上承受的惯性载荷。⑤控制可靠性，在预定寿命内、预期环境下，各零件可以完全正常实现功能的几率，即是可靠性。要想可靠性更高，则综合考虑工作环境与零件性能，尽可能最小化随机变化概率。一般非标自动化设备拥有的零件非标准，故单件成本高，设计人员应在设计零件整体时，综合考虑上述原则，并参考以往经验，设计性价比最理想的零部元件。
5、选好材料
在开发非标自动化设备时，应从诸多材料中，选出最适合的材料来加工零件，这项工作很重要，除了要本着某些计算原则外，还要依赖经验。因金属材料力学性好且较便宜，故在自动化设备材料中所占的比例超过 90%，具体有：①最常用的Q235碳素钢，塑性高、焊接性优、可冷冲压、韧性好、强度好、冷弯性优，多用于加工要求普通的零件与焊接体。②优质的45 钢碳素钢，中碳调质钢最常见，且各种力学性能优异，淬透性不高，水淬时极易出现裂纹。多用于加工高强度运动件，如蜗杆、齿轮、齿条、轴等部件。③铝合金（A6061），属于品质高的铝合金制品，且加工性能优异韧性好、、抗腐蚀、完成加工后很少变形等。鉴于方便加工及密度小于钢的优势，被日益广泛地应用在设计开发非标自动化设备的过程中。④其余常见的材料，包括诸如A7075、青黄铜等的有色金属以及诸如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等高分子材料。
6、开发设计电气控制
在设计完非标自动化设备相应的方案以后，也需要同步开始设计开发电气控制部分。现阶段，这个行业之中常见的电气控制系统一般均经由PLC、工控机、传感器、人机界面、电气任务执行部件等组合而成，并通过编写的有关控制程序，来执行运行动作对应的指令。在设计开发电气控制的过程中，应综合考虑整个设备的动作执行功能性方面的要求与安全性方面的要求还有易操作性方面的要求等等。
7、做好组装调试工作
在最后开发制造自动化设备的阶段，在加工完零部件以后，采购好各种所需的标准件之后，紧接着的工作任务是对设备进行组装和调试的工作，也即组装机构与安装调试电控环节。经由设计人员结合在调试过程中找出的问题，针对性地加以改进和相应的完善，直至做到交付生产后使用时要求的目标，还应持续地实时使用跟踪设备的具体状况，进一步展开后期的总结与优化工作。
三、结语
总之，随着中国机械制造领域的不断发展，推进了非标自动化设备的快速普及，这种设备以其自身特点而具有独特的设计开发过程。为了提高生产这种非标自动化设备的效率并加以推广应用，则设计非标自动化设备的人员应不断研究提高设计水平的方法，积极引入各种先进技术展开设计优化，并加强标准化工作，以便进一步提高这种非标自动化设备性质，如耐用性、方便操作性等，从而加快制造业的发展速度、促进社会生产力的进一步提高。
参考文献：
[1]朱岳刚.非标自动化设备的特点与创新设计探究[J].设备管理与维修,2018(12):170-172.
[2]冯海荣.VS公司非标设备项目进度管理研究[D].华东理工大学,2015.
论文作者:陈要
论文发表刊物:《科技研究》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
标签：非标论文; 自动化设备论文; 设备论文; 零件论文; 方案论文; 设计开发论文; 加工论文; 《科技研究》2019年5期论文;