试析非标自动化设备设计开发过程

王森 刘超

摘要：对于非标自动化设备而言，其已经在制造业得到了较为广泛的应用，因此设备的自身质量性，会对整个制造业的运行质量产生严重影响。为了保障非标自动化设备的高质量、高性能，需要在设计阶段就进行科学合理的方案制定。自动化设备的设计开发，基本上涉及到材料、电气、工艺等诸多技术的综合使用，本文主要基于非标自动化设备的开发过程进行了详细的阐述，希望能够为有关人员提供参考。

关键字：非标自动化设备;设计任务书;方案设计

引言：非标自动化是设备的设计中，需要基于客户的实际需求，应用到专门的领域当中，因此形成了专门开发设计的集成化设备模式。在当下制造业高速发展的当下，劳动力成为了越来越稀缺的资源，因此加工生产需要使用到更多的高性能设备，以此满足实际的生产需求。

1 非标自动化设备设计开发步骤

在设计出一台自动化机械设备的过程中，设备的质量与设计环节的合理性密不可分，因此只有保障在设计环节可以完全符合设计的相关要求，才可以设备的使用中，发挥出最大的设备性能以及价值。下图1为非标自动化设备设计开发步骤。

1.1 非標自动化设备组成

在一个非标自动化设备的设计中，基本上需要设计到动力、传动、执行、控制以及辅助系统的设计内容。

1.2 非标自动化设备开发

基于生产部门在生产当中的实际要求，为了进一步的提升生产效率，同时降低人力资源的投入量，就会向设计部门提出更多的设计任务书，之后再由机械设备方案进行执行，最后完成零件等一系列的设计工程项目。

2 编写任务书

设计任务书就是一种在设计的过程中，基于项目的设备开发，进行设计目标以及设计内容的编制和规划。设备只有保障能够符合功能方面实际需求，才可以完成设计。设备的生产节拍也需要保持符合客户的需要，并在使用上，呈现出较强的便捷性与效率性。在开发期限上，也要得到相应的控制与规划。设计任务书在属性上，是一种指令性的文件，因此相关的与其设备都需要达到具体的目的以及参数，同时设计人员还需要严格的将任务书当做设计环节的具体依据。下图2为具体任务书编写流程。

通过图2可以看出，在任务书编写的过程中，可以首先提出开发任务的要求。而在编写任务书时，还需要先对方案进行设计，继而进行评估，如方案评估结果表明此方案不合理，则需要重新调整方案。反之，如表明合理，则可以对机械零件进行设计，并且得到工程图以及电气控制方案。最终，可正式进行零件加工，并进行标准件采购，从而完成组装、调试等过程，完成整个生产流程。

3 方案设计

方案设计就是一种设备的功能性，所基于全局性的一种机构布置规划方式。这样就可以保障设计对象可以完成预期的相关目标。方案设计的方式上，就是一种需要基于可能的对象，所形成的一种能够设计指导的具体方案。伴随着功能性的参数要求，提出一种符合设计需求的解决方案。在进行设计中，首先基于设备的功能参数，伴随着计算机设计的发展，当下大量的机械设备都参与到了加工生产的环节，以此在设计中就可以使用计算机软件建模的方式，将设计图纸构建出具体的模型，这样不仅仅大量降低了设计的人力、时间成本，同时也相应的对图纸进行了全面的检验与分析。非标自动化设备的方案设计制定，首先需要从设备的执行部分进行计算与分析，这也是设备的核心设计区域。基于产品的外形、外观以及设备设计的核心所在，同时根据产品的外形结构以及工艺特征，可以确定出机械设备在执行过程中所具体的参数信息。之后在确定了执行结构之后，进行创新性的分析，并保障设备执行部门能够得到设备的结构全面细化。这样给予执行机构的特征，可以确定出具体的动力源。在伺服控制技术的发展下，使得使用的机械设备在运行中，需要更加负责多变的运动机构，并利用多轴伺服驱动单元的方式，进行有效的问题解决。例如，在常见的一些机构当中。会涉及到螺旋传动、带传动、链传动等诸多传动类型。其中螺旋传动的设计过程中，基本上是一种传动效率较高，在高速传动当中具备着明显优势的设计方式。非标自动化设备所采用的传动类型上，要结合起实际使用的场景进行针对性的选择，这样才可以保障方案设计的合理性[1]。

4 机械零部件设计

在当下进行设计的过程中，可以借助计算机软件的方式，对设计出的零件机构构建出模型，通过这样的模拟分析方式，并不需要加工出来，就可以实现精细化的分析以及问题的发现。在实际的实际过程中，机械零部件需要满足设计的机电要求。首先需要保障在寿命的设计上，要符合机械设备的标准，使用合理的材料进行零部件的加工以及制作。其次，还需要设计出合理的结构，这样就可以充分的满足设计方面的功能性需求[2]。另外，处于结构工艺性的相关要求，需要保障生产出来的结构，满足实际的装配。最后，则是需要保障设计出的零部件，要有着较高的可靠性。实际投入到生产的过程中，能够适应各种不同的加工生产环境，同时应付各种随机变量，这样才可以发挥出非标自动化设备的最佳性能。以机械零部件中的螺纹为例，其设计方案见图3：

在螺纹设计的过程中，需要首先做好预紧工作，提高螺纹连接的紧密度，避免出现松动现象。另外，还需要加强对应力、力矩以及伸长量等因素的控制，并采用应变片等，实现对螺纹力学作用的优化。设计期间，应当采用公式计算具体的力学参数，以保证控制效果。

5 材料使用

当下对于非标自动化设备的设计方式，往往可以从诸多的工程材料当中，使用到一个合适的材料类型，并未不同的加工零件进行材料的使用。因此，机械加工零件的材料使用上，有一些使用金属、高分子、陶瓷以及复合材料等类型。在使用金属材料的时候，由于较高的力学性能，同时经济性比较高，已经占据着非标自动化设备的90%以上的使用比例。但是现阶段也出现了诸多不同类型的材料。首先是使用碳素结构钢，这是一种高强度的材料。具有着高塑性、高韧性，同时在焊接方面具备明显优势的材料。在使用的过程中，基本上都应用在了零件以及焊接的部位。其次使用45钢，这是一种比较常见安的碳素结构钢类型，在使用的过程中，淬透性低，因此基本上都会应用到齿轮、齿条以及蜗杆等诸多的方面。

6 电气控制设计

在这个环节的设计过程中，就是一种在非标自动化设备方案设计完成之后，马上着手于对设备的电气控制方案的设计。在我国现阶段对于非标自动化设备的电气设计中，基本上是由工控机、PLC、人机界面以及传感器等诸多元件进行设计。同时设计中，需要编写控制程序，以此执行出动作指令。电气控制的设计过程中，要保障充分结合起设备的功能性需求，同时满足设备的安全性，在实际的使用过程中，保障可以有着较高的操作便捷性，这样才可以满足设计的实际需求。

7 组装调试

完成了设计以及加工之后，来到了自动化设备开发流程的最后阶段，这个阶段需要保障在标准件完成了采购，进行设备方面的组装以及调试。虽然已经完成了相关设计，但是在实际运行之前，还需要进行相应的电控安装，并进行机械设备的详细调试。设计者基本上会在这个环节，发现一些不容易发现的设计问题或者缺陷，并对其设备进行针对性的调整以及优化，这样才可以让设备保持在一个最佳的状态当中。同时，完成交付之后，还需要持续性的对设备运行状态保持跟踪检测，并对后期的实际使用进行全面的记录以及分析，保障形成设备的运行记录。

总结：综上所述，在进入到新时期之后，受到科学技术发展的影响，为了满足更大生产需求，就需要积极的使用非标自动化设备，因此在该设备前期的开发环节，成为了影响生产的重要因素。开发的整个过程中，都要始终秉承着一个良好的设计理念，并做好后期的相关调试以及记录。

参考文献：

[1]白磊，刘勇.3C自动化设备的模块化设计应用与研究[J].设备管理与维修，2021（11）：137-138.

[2]朱国良.非标自动化设备数字化设计与质量提高研究[J].中国仪器仪表，2021（04）：21-25.