非标自动化设备设计开发过程研究

非标自动化设备设计开发过程研究

度咸熙

（广东嘉腾机器人自动化有限公司广东省佛山市528300）

摘要：非标自动化设备指的是在产品的设计制造方面没有按照国家统一颁布的行业标准及规格进行制造，而是根据自身所需的用途进行自行设计与制造，没有列入国家设备产品的目录并且没有形成特定标志的非通用性设备。虽然非标设备没有标准设备出产的量大，但其品种繁琐复杂，可服务于各行各业的部门，其设计的难度也更高。

关键词：非标自动化；设备设计；开发过程

引言

非标自动化设备是根据客户的专门用途需要，专门开发设计制造的一种集成设备。在制造业高速发展的今天，由于劳动力资源越来越紧缺，越来越多的涉及各行各业的非标自动化设备被开发出来，用来提高效率，减少对昂贵人力的需求。作为非标自动化设备行业的设计开发者和从业者，如何运用科学的设计理念，结合丰富的设计经验，来设计开发出性价比高、可靠度高的自动化设备，值得探讨研究的课题。

1.非标自动化设备设计开发一般步骤

一台自动化机械设备的最后使用质量，基本上取决于前期设计者的设计质量，而制造过程对设备的影响，本质上就在于实现设计时规定的质量。因此，设计阶段决定设备是否优良的关键阶段。

（1）非标自动化设备的组成。一台非标自动化设备概括起来主要由动力部分、传动部分、执行部分、控制系统和辅助系统构成。其相互关系如图1所示。

图1

（2）非标自动化设备开发步骤。生产部门根据生产要求，为了提高生产效率，减少人力，向设计开发部门提出自动化设备开发需求，开发部门根据需求，编写设计任务书，再进行机械设备方案设计、零件设计等一系列的开发过程。一般的开发过程可总结步骤如图2。

图2

2.非标自动化设备的设计

2.1注重自动化设备设计的合理性

我们在非标自动化设备的设计过程中，不光要结合设备的实际生产需求和客户要求，也要确保设备合理安排。合理有效的设备结构不光有利于设备的稳定运行也便于对设备进行安装和维护。首先，切实的执行有关设计的规范性是设计人员需要具备的素质，并且需要他们全面的了解非标自动化设备的技术参数、使用功能和工艺需求，并要对多个方案进行全方位的比较，然后从中选出最优的执行方案。其次，设计工作人员同样需要加强对非标自动化设备零件的检查校核，用以确保零部件设计的规范及合理性，使得零部件在强度和刚度等参数上达到规定的要求。除此之外，对于零件的组合式加工工艺以及加工材料也需要进行准确合理的选择。

2.2运用soildworks三维软件进行设计

Soildworks具有功能丰富、创新性强、操作简便等优点，通过soildworks可以提供多种非标自动化设备的设计方案，减少设计失误，提高设计质量。借助Soildworks的实体扫描、放样、尺寸驱动、三维立体造型等功能，结合拉伸、旋转、扫描等操作，可以自动生成设备零部件的三维模型，对需要的零件进行应力应变情况的初步分析，还可以很方便地对此模型进行尺寸修改。还可制作成三维动画仿真，直接可模拟出各动作也可计算出零件之间的干涉等。Soildworks可以绘制各种复杂的零部件，还可以在2D图样和3D立体图之间进行灵活切换，同时还可以将3D立体图以三视图的形式打印出来。在应用Soildworks进行设计时，设计人员可以将主要精力放在方案结构设计上，这使得设备方案的设计及修改流程大为简化，并大大提高了零部件结构的安全性、可靠性。

2.3加强设计的标准化

设计标准化是促进设计工作顺利开展、提高非标自动化设备设计质量的关键所在，同时，设计标准化为国外先进技术的引进奠定了体制基础。要想开展标准化的设计工作，首先要制定严格的设计程序，按部就班地完成方案论证、图纸设计、工艺性能审查等设计步骤。对于设计中拟订的图样和设计文件，要对其进行仔细校核，确定其满足有关设计规定，特别是其中使用的符号、名词、术语、格式、代号等，更要进行严格审查，切实落实有关设计标准和规范。

2.4提高设计的易用性

非标自动化设备的设计必须充分考虑设备的加工制作过程，使设计出来的产品能够符合企业员工的操作习惯，便于被员工所接受和掌握，从而提高设备的耐用性和易用性。此外，还需要强调设备的实际使用功效，为其设计简单、人性化的操作界面，使设备和工作人员之间可以进行良好的交互。在设备设计完毕后，应认真编写设备的使用手册，借助手册的指引，使工作人员尽快熟悉设备的操作，从而使设备更好地投入到企业的实际生产中，提高设备工作效率。

2.5机械零件设计

计算机辅助设计软件可以方便的进行零件建模设计。零件设计在满足功能性要求的前提下，还要进行材料选用和力学计算，电机、气缸等标准元件的选型工作。机械零件的结构设计应满足以下基本要求：（1）避免在寿命内失效的要求，使用合理的材料和尺寸来保证零件的强度要求；设计合理的结构，保证零件的刚度要求；通过计算应力和表面处理来保证寿命要求。（2）结构工艺性要求，有良好的结构工艺性，是指在满足功能的前提下，能够方便经济的生产出来，并便于装配成机器。（3）经济性要求，设计零件时，应力求设计出耗费最少的结构，优先采用轻型的结构，减少加工余量和加工工时，尽量采用廉价的工程材料。（4）质量小的要求，对于绝大多数零件来说，体积质量越小越好，一方面节约材料成本，另一方面减小运动件的惯性，改善机器的动力性能，减小作用于构件上的惯性载荷。（5）可靠性要求，在规定使用寿命内和预定的环境条件下，零件能够正常的完成其功能的概率，即为可靠性。为了提高可靠性，就应当在工作条件和零件性能两个方面考虑，尽量使其随机变化的可能性为最小。非标自动化设备的零件往往是非标准的，单件生产成本比较高，设计者应该在整个零件设计的过程，充分考虑以上基本原则，加上经验的参考，设计出高性价比的零部件。

3.结论

综上所述，非标自动化设备在各行业中有着十分广泛的应用，其设计质量对工业企业乃至国家经济的发展具有重要影响。因此，必须加强非标自动化设备的设计研究，通过提升设计人员的设计水平、注重设计的合理性、加强设计的标准化、提高设计的易用性、采用先进的soildworks设计等措施，提高非标自动化设备设计水平，使其在国民经济发展中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]闫兴强.试论小型非标机电设备的设计[J].中国科技博览，2015（06）.

[2]郭江红.机械加工非标设备设计及加工研究[J].科技创新与应用，2015（01）.