機(jī)械加工非標(biāo)自動化設(shè)備的設(shè)計及研究

黃選鑫

（廈門洪遠(yuǎn)自動化科技有限公司，福建 福州 350119）

引言

在制造業(yè)中，非標(biāo)設(shè)備廣泛應(yīng)用于各種裝配設(shè)備中，也是制造業(yè)發(fā)展的重要組成部分。隨著我國制造業(yè)社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，企業(yè)生產(chǎn)中對非標(biāo)設(shè)備生產(chǎn)工藝的實際要求越來越高。因此，企業(yè)必須針對機(jī)械設(shè)備的實際情況制定生產(chǎn)計劃，確保能夠更合理、更高效地利用好生產(chǎn)設(shè)備[1-2]。目前，在機(jī)械加工制造行業(yè)，如果非標(biāo)加工設(shè)備存在設(shè)計不合理，或者未按照加工工藝要求的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行加工，都將直接影響設(shè)備的性能和產(chǎn)品質(zhì)量[3]。近年來，隨著對非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備需求量的不斷增長，許多公司生產(chǎn)的設(shè)備質(zhì)量有所下降。在這種情況下，應(yīng)更加注重非標(biāo)自動化設(shè)備的設(shè)計流程和設(shè)計要點[4]，以提高非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備的質(zhì)量及應(yīng)用性能。

1 現(xiàn)狀分析

根據(jù)市場數(shù)據(jù)調(diào)查，非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備目前無法形成批量生產(chǎn)。主要原因是非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備沒有標(biāo)準(zhǔn)。在大多數(shù)情況下，設(shè)備是根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)定制的，即企業(yè)的設(shè)備只能應(yīng)用于該企業(yè)，不能批量生產(chǎn)并復(fù)制給其他企業(yè)。由于非標(biāo)自動化設(shè)備開發(fā)周期長，從客戶的客觀需求、乙方公司給出的設(shè)計方案、甲乙方商討擬定方案、簽訂合同，到圖紙設(shè)計、加工零件、組裝、交付使用，通常需要2～3個月的時間。在正常情況下，即使對批次有一定的需求，先完成樣機(jī)然后批量生產(chǎn)，也會分多個批次交貨。當(dāng)前，非標(biāo)設(shè)備行業(yè)存在無法規(guī)?；a(chǎn)、項目周期長、利潤空間有限以及投入產(chǎn)出比較低的現(xiàn)狀，限制了非標(biāo)自動化設(shè)備企業(yè)的發(fā)展[5]。但非標(biāo)自動化設(shè)備可根據(jù)自身系統(tǒng)特點依據(jù)客戶的不同需求進(jìn)行定制，非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備的外觀和功能未在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，而是依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)用戶的特殊環(huán)境和特殊需求設(shè)計的新型設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括航空航天、工業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥和衛(wèi)生等不同行業(yè)[6]。非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備具有以下優(yōu)勢。

1）裝配靈活。根據(jù)不同用戶的需求或特殊用途，生產(chǎn)和制造不同的設(shè)備來滿足客戶的需求。

2）工藝技術(shù)完整。采用現(xiàn)代高新技術(shù)、計算機(jī)自動化等相關(guān)工藝和技術(shù)，形成較為完整的技術(shù)裝備，是一個完整過程的應(yīng)用。

3）產(chǎn)能利用率高。產(chǎn)能的有效利用不僅是提高勞動效率的重要條件，也是產(chǎn)能的重要保證。

4）操作和使用相對簡單。員工可以通過簡單學(xué)習(xí)就能使用和操作，減輕了員工的工作量。

2 設(shè)備概述

“非自動化設(shè)備”指非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的實物圖如下頁圖1所示。非標(biāo)自動化設(shè)備主要是針對企業(yè)實際情況和生產(chǎn)需求而制造的機(jī)械設(shè)備。雖然它們不是按照國家頒布的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，但它具有廣泛的設(shè)計靈活性、獨特性和非市場流通性。非標(biāo)設(shè)備主要采用單元組裝，主要功能設(shè)計是依據(jù)客戶自身的需求進(jìn)行定制，在操作方面具有方便靈活的特點，也可根據(jù)客戶的不同需求增加相應(yīng)的特殊功能，有很大的變化空間。由于非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備的生產(chǎn)沒有具體的參考模型，還要滿足客戶在功能、用途和流程等各個方面的需求，非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和設(shè)計方案，因此，其設(shè)計和生產(chǎn)有很大的改動空間，在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用也比普通的標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備更加廣泛。當(dāng)前，非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備主要用于工業(yè)（加工制造業(yè)的生產(chǎn)、運輸和包裝、加工裝配業(yè)、食品業(yè)、汽車行業(yè)中汽車零部件的生產(chǎn)安裝）、電子行業(yè)（電子和電氣線路產(chǎn)品的運輸）、物流、航空和醫(yī)療保健等領(lǐng)域。

圖1 非標(biāo)自動化設(shè)備

3 非標(biāo)自動化設(shè)備的設(shè)計流程

非標(biāo)自動化設(shè)備的設(shè)計流程應(yīng)根據(jù)具體項目的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)母?，但是各方面流程都要?yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行。非標(biāo)自動化設(shè)備的設(shè)計流程如下：

1）信息的收集與整理。有針對性地詳細(xì)了解原生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝相關(guān)的所有環(huán)節(jié)，以及當(dāng)前的生產(chǎn)率、工作強度、工藝質(zhì)量和相關(guān)材料等。對生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查了解現(xiàn)有的技術(shù)人員和操作人員情況，并了解工作場所的環(huán)境需求以及是否有特殊要求。

2）客戶需求的詢問。了解客戶主管要實現(xiàn)的主要目標(biāo)和要求。

3）方案的確認(rèn)。在收集信息和了解客戶需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合可選擇的條件，提出可行性方案初稿，由團(tuán)隊一起商討，最后交給客戶確認(rèn)并選擇。

4）自動化部件的選擇。在客戶確認(rèn)可行性系統(tǒng)后，開始選擇自動化部件（通常在進(jìn)行可行性項目時也需要進(jìn)行初步選擇）。

5）參數(shù)驗證。根據(jù)客戶的生產(chǎn)能力要求，進(jìn)行全過程的階段設(shè)計，并提前對所選自動化部件的功能進(jìn)行檢查確認(rèn)。

6）常規(guī)設(shè)計。完成上述工作后，即可進(jìn)行總裝設(shè)計、計算和擬編。

7）客戶審核與確認(rèn)。機(jī)械設(shè)計完成并經(jīng)規(guī)范審查確認(rèn)后，可對本項目的自動化零部件、機(jī)加工零件、電氣系統(tǒng)圖紙和程控圖紙進(jìn)行外包、生產(chǎn)、安裝和調(diào)試，完成后可進(jìn)入試驗階段。

8）現(xiàn)場調(diào)試及投入運行。通過試運行和試驗，在滿足設(shè)計要求和客戶需求后，安裝調(diào)試，并由客戶現(xiàn)場使用，直到整個項目完成。

4 非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計要點

1）非標(biāo)設(shè)備的生產(chǎn)必須小批量進(jìn)行，且對相關(guān)設(shè)計人員有經(jīng)驗和技術(shù)要求。非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計主要采用標(biāo)準(zhǔn)中文系統(tǒng)和非標(biāo)設(shè)備系統(tǒng)。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計主要考慮應(yīng)力集中和類型、應(yīng)力評估方法的特殊性、材料的不均勻性、幾何特征及焊接接頭缺陷等因素[7]。

2）在設(shè)計非標(biāo)設(shè)備過程中，優(yōu)先嘗試選用成品件來確定標(biāo)準(zhǔn)件，此方案在降低原材料消耗、生產(chǎn)管理和控制生產(chǎn)成本方面成效顯著。選用成品件在產(chǎn)品投入市場后具有較高的可靠性，可縮短設(shè)計、制造周期，提升設(shè)計效率。在設(shè)計時，不僅要兼顧客戶的需求和生產(chǎn)的需要，還需要對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、安全性能、制造和安裝維護(hù)等多方面進(jìn)行評估。因此，對設(shè)計人員提出更高的要求，必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行，熟練掌握工藝要求、物理參數(shù)和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備功能，落實相關(guān)措施，并確定最優(yōu)系統(tǒng)。在設(shè)計過程中，必須對零件的剛度、應(yīng)力是否符合要求進(jìn)行檢查，根據(jù)此要求選擇零件材料，并根據(jù)相應(yīng)的類型確認(rèn)加工方式。

3）在設(shè)計時必須確保標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計工作每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控直接關(guān)系到設(shè)備的質(zhì)量水平。為了系統(tǒng)地展示標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和設(shè)計過程的評審，需要制定合理的設(shè)計程序[8]。

5 結(jié)語

本文對非標(biāo)自動化設(shè)備現(xiàn)狀、設(shè)計流程及設(shè)計要點進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。非標(biāo)自動化設(shè)備設(shè)計流程的研究確保了非標(biāo)準(zhǔn)自動化設(shè)備的質(zhì)量及應(yīng)用性能，應(yīng)用于不同企業(yè)，可提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。