試析非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)開發(fā)過程

王森 劉超

摘要：對于非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備而言，其已經(jīng)在制造業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用，因此設(shè)備的自身質(zhì)量性，會(huì)對整個(gè)制造業(yè)的運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了保障非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的高質(zhì)量、高性能，需要在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行科學(xué)合理的方案制定。自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)，基本上涉及到材料、電氣、工藝等諸多技術(shù)的綜合使用，本文主要基于非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的開發(fā)過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵字：非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備;設(shè)計(jì)任務(wù)書;方案設(shè)計(jì)

引言：非標(biāo)自動(dòng)化是設(shè)備的設(shè)計(jì)中，需要基于客戶的實(shí)際需求，應(yīng)用到專門的領(lǐng)域當(dāng)中，因此形成了專門開發(fā)設(shè)計(jì)的集成化設(shè)備模式。在當(dāng)下制造業(yè)高速發(fā)展的當(dāng)下，勞動(dòng)力成為了越來越稀缺的資源，因此加工生產(chǎn)需要使用到更多的高性能設(shè)備，以此滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求。

1 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)開發(fā)步驟

在設(shè)計(jì)出一臺(tái)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的過程中，設(shè)備的質(zhì)量與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的合理性密不可分，因此只有保障在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以完全符合設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，才可以設(shè)備的使用中，發(fā)揮出最大的設(shè)備性能以及價(jià)值。下圖1為非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)開發(fā)步驟。

1.1 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備組成

在一個(gè)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)中，基本上需要設(shè)計(jì)到動(dòng)力、傳動(dòng)、執(zhí)行、控制以及輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

1.2 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備開發(fā)

基于生產(chǎn)部門在生產(chǎn)當(dāng)中的實(shí)際要求，為了進(jìn)一步的提升生產(chǎn)效率，同時(shí)降低人力資源的投入量，就會(huì)向設(shè)計(jì)部門提出更多的設(shè)計(jì)任務(wù)書，之后再由機(jī)械設(shè)備方案進(jìn)行執(zhí)行，最后完成零件等一系列的設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目。

2 編寫任務(wù)書

設(shè)計(jì)任務(wù)書就是一種在設(shè)計(jì)的過程中，基于項(xiàng)目的設(shè)備開發(fā)，進(jìn)行設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)內(nèi)容的編制和規(guī)劃。設(shè)備只有保障能夠符合功能方面實(shí)際需求，才可以完成設(shè)計(jì)。設(shè)備的生產(chǎn)節(jié)拍也需要保持符合客戶的需要，并在使用上，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的便捷性與效率性。在開發(fā)期限上，也要得到相應(yīng)的控制與規(guī)劃。設(shè)計(jì)任務(wù)書在屬性上，是一種指令性的文件，因此相關(guān)的與其設(shè)備都需要達(dá)到具體的目的以及參數(shù)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員還需要嚴(yán)格的將任務(wù)書當(dāng)做設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的具體依據(jù)。下圖2為具體任務(wù)書編寫流程。

通過圖2可以看出，在任務(wù)書編寫的過程中，可以首先提出開發(fā)任務(wù)的要求。而在編寫任務(wù)書時(shí)，還需要先對方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，繼而進(jìn)行評估，如方案評估結(jié)果表明此方案不合理，則需要重新調(diào)整方案。反之，如表明合理，則可以對機(jī)械零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且得到工程圖以及電氣控制方案。最終，可正式進(jìn)行零件加工，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)件采購，從而完成組裝、調(diào)試等過程，完成整個(gè)生產(chǎn)流程。

3 方案設(shè)計(jì)

方案設(shè)計(jì)就是一種設(shè)備的功能性，所基于全局性的一種機(jī)構(gòu)布置規(guī)劃方式。這樣就可以保障設(shè)計(jì)對象可以完成預(yù)期的相關(guān)目標(biāo)。方案設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)指導(dǎo)的具體方案。伴隨著功能性的參數(shù)要求，提出一種符合設(shè)計(jì)需求的解決方案。在進(jìn)行設(shè)計(jì)中，首先基于設(shè)備的功能參數(shù)，伴隨著計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)展，當(dāng)下大量的機(jī)械設(shè)備都參與到了加工生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，以此在設(shè)計(jì)中就可以使用計(jì)算機(jī)軟件建模的方式，將設(shè)計(jì)圖紙構(gòu)建出具體的模型，這樣不僅僅大量降低了設(shè)計(jì)的人力、時(shí)間成本，同時(shí)也相應(yīng)的對圖紙進(jìn)行了全面的檢驗(yàn)與分析。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的方案設(shè)計(jì)制定，首先需要從設(shè)備的執(zhí)行部分進(jìn)行計(jì)算與分析，這也是設(shè)備的核心設(shè)計(jì)區(qū)域?；诋a(chǎn)品的外形、外觀以及設(shè)備設(shè)計(jì)的核心所在，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)以及工藝特征，可以確定出機(jī)械設(shè)備在執(zhí)行過程中所具體的參數(shù)信息。之后在確定了執(zhí)行結(jié)構(gòu)之后，進(jìn)行創(chuàng)新性的分析，并保障設(shè)備執(zhí)行部門能夠得到設(shè)備的結(jié)構(gòu)全面細(xì)化。這樣給予執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特征，可以確定出具體的動(dòng)力源。在伺服控制技術(shù)的發(fā)展下，使得使用的機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中，需要更加負(fù)責(zé)多變的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并利用多軸伺服驅(qū)動(dòng)單元的方式，進(jìn)行有效的問題解決。例如，在常見的一些機(jī)構(gòu)當(dāng)中。會(huì)涉及到螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等諸多傳動(dòng)類型。其中螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過程中，基本上是一種傳動(dòng)效率較高，在高速傳動(dòng)當(dāng)中具備著明顯優(yōu)勢的設(shè)計(jì)方式。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備所采用的傳動(dòng)類型上，要結(jié)合起實(shí)際使用的場景進(jìn)行針對性的選擇，這樣才可以保障方案設(shè)計(jì)的合理性[1]。

4 機(jī)械零部件設(shè)計(jì)

在當(dāng)下進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可以借助計(jì)算機(jī)軟件的方式，對設(shè)計(jì)出的零件機(jī)構(gòu)構(gòu)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(shí)現(xiàn)精細(xì)化的分析以及問題的發(fā)現(xiàn)。在實(shí)際的實(shí)際過程中，機(jī)械零部件需要滿足設(shè)計(jì)的機(jī)電要求。首先需要保障在壽命的設(shè)計(jì)上，要符合機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，使用合理的材料進(jìn)行零部件的加工以及制作。其次，還需要設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)，這樣就可以充分的滿足設(shè)計(jì)方面的功能性需求[2]。另外，處于結(jié)構(gòu)工藝性的相關(guān)要求，需要保障生產(chǎn)出來的結(jié)構(gòu)，滿足實(shí)際的裝配。最后，則是需要保障設(shè)計(jì)出的零部件，要有著較高的可靠性。實(shí)際投入到生產(chǎn)的過程中，能夠適應(yīng)各種不同的加工生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)應(yīng)付各種隨機(jī)變量，這樣才可以發(fā)揮出非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的最佳性能。以機(jī)械零部件中的螺紋為例，其設(shè)計(jì)方案見圖3：

在螺紋設(shè)計(jì)的過程中，需要首先做好預(yù)緊工作，提高螺紋連接的緊密度，避免出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。另外，還需要加強(qiáng)對應(yīng)力、力矩以及伸長量等因素的控制，并采用應(yīng)變片等，實(shí)現(xiàn)對螺紋力學(xué)作用的優(yōu)化。設(shè)計(jì)期間，應(yīng)當(dāng)采用公式計(jì)算具體的力學(xué)參數(shù)，以保證控制效果。

5 材料使用

當(dāng)下對于非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)方式，往往可以從諸多的工程材料當(dāng)中，使用到一個(gè)合適的材料類型，并未不同的加工零件進(jìn)行材料的使用。因此，機(jī)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(fù)合材料等類型。在使用金屬材料的時(shí)候，由于較高的力學(xué)性能，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性比較高，已經(jīng)占據(jù)著非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的90%以上的使用比例。但是現(xiàn)階段也出現(xiàn)了諸多不同類型的材料。首先是使用碳素結(jié)構(gòu)鋼，這是一種高強(qiáng)度的材料。具有著高塑性、高韌性，同時(shí)在焊接方面具備明顯優(yōu)勢的材料。在使用的過程中，基本上都應(yīng)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(jié)構(gòu)鋼類型，在使用的過程中，淬透性低，因此基本上都會(huì)應(yīng)用到齒輪、齒條以及蝸桿等諸多的方面。

6 電氣控制設(shè)計(jì)

在這個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過程中，就是一種在非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備方案設(shè)計(jì)完成之后，馬上著手于對設(shè)備的電氣控制方案的設(shè)計(jì)。在我國現(xiàn)階段對于非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)中，基本上是由工控機(jī)、PLC、人機(jī)界面以及傳感器等諸多元件進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)設(shè)計(jì)中，需要編寫控制程序，以此執(zhí)行出動(dòng)作指令。電氣控制的設(shè)計(jì)過程中，要保障充分結(jié)合起設(shè)備的功能性需求，同時(shí)滿足設(shè)備的安全性，在實(shí)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(shè)計(jì)的實(shí)際需求。

7 組裝調(diào)試

完成了設(shè)計(jì)以及加工之后，來到了自動(dòng)化設(shè)備開發(fā)流程的最后階段，這個(gè)階段需要保障在標(biāo)準(zhǔn)件完成了采購，進(jìn)行設(shè)備方面的組裝以及調(diào)試。雖然已經(jīng)完成了相關(guān)設(shè)計(jì)，但是在實(shí)際運(yùn)行之前，還需要進(jìn)行相應(yīng)的電控安裝，并進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的詳細(xì)調(diào)試。設(shè)計(jì)者基本上會(huì)在這個(gè)環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)一些不容易發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題或者缺陷，并對其設(shè)備進(jìn)行針對性的調(diào)整以及優(yōu)化，這樣才可以讓設(shè)備保持在一個(gè)最佳的狀態(tài)當(dāng)中。同時(shí)，完成交付之后，還需要持續(xù)性的對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)保持跟蹤檢測，并對后期的實(shí)際使用進(jìn)行全面的記錄以及分析，保障形成設(shè)備的運(yùn)行記錄。

總結(jié)：綜上所述，在進(jìn)入到新時(shí)期之后，受到科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響，為了滿足更大生產(chǎn)需求，就需要積極的使用非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備，因此在該設(shè)備前期的開發(fā)環(huán)節(jié)，成為了影響生產(chǎn)的重要因素。開發(fā)的整個(gè)過程中，都要始終秉承著一個(gè)良好的設(shè)計(jì)理念，并做好后期的相關(guān)調(diào)試以及記錄。

參考文獻(xiàn)：

[1]白磊，劉勇.3C自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用與研究[J].設(shè)備管理與維修，2021（11）：137-138.

[2]朱國良.非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備數(shù)字化設(shè)計(jì)與質(zhì)量提高研究[J].中國儀器儀表，2021（04）：21-25.