非标自动化机械设备创新设计研究

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摘要：近些年，随着工业化进程的加快，非标自动化产品在各个行业中得到了广泛应用，产品设计师在设计时设计的是否规范对产品质量而言十分重要，唯有科学设计产品，方可保证机械设备的质量。而非标自动化产品的设计和开发需要使用大量材料、电气、技术、通信、计算机等科技，科学有效的采用这些技术项目展开设计的全过程属于非标自动化产品设计的重点。文章主要分析和探究了新时期非标自动化产品的革新设计。

关键词：非标自动化；机械设施；革新设计

自动化产品的使用支撑企业提升了生产效率与产品性能，还节省了企业的人力资源费用，推动了企业由粗犷型朝技术集约型改变。但是，有些生产部门因为多种原因不能采用标准化智能机械，为达到这些部门的要求，非标自动化产品开始得到广泛使用。非标自动化产品是指国家针对产品无确切的标准，产品根据具体生产用途规划并加工。当前，非标自动化产品应用普遍，已成为工业智能化发展的关键助力。

1非标智能化机械设施分析

非标智能化机械设施的主要组成部分包含动力配件、传动配件、执行结构、控制平台与辅助等。设计与生产非标自动化设施的根本目的在于迎合不用于标准智能化机械的生产部门的生产要求，提升生产效率及质量，并提高这些生产单位的安全程度。与常规机械自动化产品比较，在实际使用中非标智能化机械具有毛坯部件精度低、生产余量大等特征。当非标智能化机械用在机床上时，还具备运行效率低的特征。非标智能化机械通常采取惯用量具、刀具、夹具和一般技能的多种方法来满足某些设备需要的精度[1]。非标智能化机械十分重视设计的规范化、模块化及简化，从某种意义上说，非标智能化机械设施是一种定制型产品。一般非标智能化机械设施采用AutoCAD、Catia以及Pro/E等系统来设计设备，但需量化部件的体积、重量与中心部位，且为后期设计与处理提供良好的信息支撑。非标自动化设施基于3D数字模型，能够智能形成2D原理图，不仅能够提升绘图效率及质量，还能够智能形成精准的2D原理图。

2非标智能化机械设施设计的必要性

现如今，市场竞争局势越来越激烈，非标智能化机械设施的应用已成为非标智能化机械装备产业竞争的核心，提高企业竞争水平的关键举措。为提升机械效率，提升设备性能，保障设备运行的安全稳定性，在设计非标智能化机械设施时，要了解用户需求，包含制造机械的环境、生产力等因素，通过产品分析获得原始技术参量，展开工艺流程处理，再论证，机械的整个处理环节得以确定，部分原理图、电气控制平台等也得到确定，聘请专家评估资金成本、方案可操作性、制造效率等，并根据专家评估的结果完善设备生产方案[2]。定稿方案由项目部完善与划分，包含部件标准件购置清单、标准件应用说明书、部件组成图、组装图等。非标智能化设备的特征与普通自动化机械比较，具有生产量大、部件精度低等特征，所以非标自动化设施的设计更重视模块化、简易，根据特殊要求定制特殊设备。

3非标智能化机械创新设计途径

机械领域的发展不能像电子产业那样快速，其主要原因在于电子行业能够利用信息技术得到迅速发展，机械产业的发展脱离不了机械原理的使用与机械材料质量的提高。机械产业若想得到更好的发展就必须基于工业电气化的支撑，将机械和电气、液压以及气动相结合起来，加之新材料的研发与使用，可以给机械产业带来新的机遇。3.1提升非标自动化设施设计师的业务能力。非标自动化设施是按照企业的生产要求来设计加工的，是一种定制型加工产品，即机械产品市面上现有的机械无法满足企业生产要求时，就必须定制加工相应的产品。非标自动化机械无标准模块，要求依靠加工场所与产品性质开展单独设计。所以，在设计非标智能化机械时，设计师的业务能力十分重要。提高设计师的业务能力，不仅可以加大企业满意度，还可以提高机械质量。设计师结合自身实践经。验以及专业知识，完善非标自动化机械的设计细节，且在设计时全程跟进，防止产生设计疏漏现象，影响到非标智能化机械的利用率。3.2利用Catia开展非标智能化机械的模块设计经采取积木式设计手段，能够降低非标自动化机械的设计劳动量，提升机械稳定性并节约机械加工制造费用。采用Catia来设计非标智能化机械，能够缩减设计时间，减小设计难度。若企业对机械设计不满意或是产生设计错误，Catia软件也极易起到修图、改图的作用[3]。在设计非标智能化机械时，经常会反复利用类似螺丝、轴等部件，通过利用Catia创建零配件库能够直接采用这些零配件，提升了设计效率。同时，利用Catia软件还可以便于保存设计图纸，并完成多视角、效果的设计图输出。3.3不断提升非标智能化机械产品的实用性。设计机械产品时，要认真分析机械的应用情况及顾客需求的各种注意事项，了解机械的操作状况与习惯，由此展开科学设计，如此方可提高机械的易用性。而且还要保证设计产品的人性化，设计结束后要优化操作手册，以便顾客掌握准确的操作方法，确保机械的应用效果。3.4提高与优化非标智能化机械设施设计应用的材料。为保证机械的应用功能，在设计非标智能化机械时，要不断提高机械应用的平衡性与协调性，选取优质材料，防止在设计中产生木桶效应。另外，非标智能化机械设计中还要考量到材料费用[4]。首先，选取可以保障机械在预期应用期限内能够正常运行的核心部件，部分配件在允许范围内要可以保证机械的日常生产需要；其次，尽量减少部件成本，多使用市面上通用的标准化部件，提高非标智能化机械的通用性。选取零配件时，要考量部件的防震动、冲击、抗高温、低温、高速、强荷载性能。常用的金属材料有：①Q235，最常见的碳素结构钢，其塑性、韧性以及焊接水平、冷冲压能力都很高，且具有一定强度及冷弯性能。普遍用在一般需求的部件与焊接结构中。②45钢，良好的碳素结构钢，最常见中碳调质钢，整体力学性能较好，淬透性小，水淬时容易出现裂纹。常用于生产强度大的运动件、轴以及齿轮等部件。另外，如果条件允许，要尽量提升部件的制造工艺，节省零件制造成本，令实际应用的非标自动化机械更加经济实用，减少企业加工成本，以提升企业的生产价值。3.5提升设计设施的耐用性与易操控性。非标智能化机械的设计应贴合生产需要，兼顾到企业员工的应用、操控习惯，提高非标自动化机械设施的接受度、耐用性以及易操控性。优秀的设计应当延续至后期的应用与维护方面[5]。为此，非标自动化机械设计中要注重产品在实际应用时的效果以及一些可能产生的操作问题，拓展设计思维，设计易懂、操作便利的工作界面，提高操作工人与机械间的交互性，防止产生机械刚设计完就被单位淘汰的尴尬局面，企业人员可以迅速接受，应用非标智能化机械方可提高企业经营效率。另外，设计师要制定完整的机械应用手册，使企业人员按照机械应用手册迅速了解机械的操作顺序。3.6整合机械的设计构思。当设计师完成企业提出的非标智能化机械设计初稿时，应当优化设计稿，完善现有设计中机械所具备的功能与其他附加性能，综合考量机械的使用需要，令设计的非标智能化机械具有诸多的产品应用优点，从而提高产品在机械领域使用的普遍性、稳定性、安全性，迎合企业对非标智能化机械的需求。

4非标智能化机械产品设计开发常规步骤

1台智能化机械产品的最后应用效果，几乎都取决于早期设计师的设计效果，而生产环节对机械的影响，实际上就是达到设计时要求的质量。为此，设计过程是决定机械是否良好的重要环节。①非标智能化机械的构成。1台非标自动化机械概括起来包括动力系统、传动系统、执行结构、控制系统以及辅助系统。其具体关系见图1所示。②非标智能化机械开发步骤。制造部门按照生产需要，为提升生产效率，削减劳动力，向设计研发部提出智能化机械研发需求，开发部按照需求，制定设计任务书，然后进行机械产品方案制定、部件设计等诸多开发过程，常规的开发环节能总结步骤见图2所示。

5结束语

近几年，国内的工业领域取得了高速发展，制造行业也得到持续推进，对人力资源的需求量越来越多。人力资源的短缺促使智能化技术得到了较大的发展空间，针对智能化的要求也不断提高。以往的标准智能化机械无法满足当前的生产要求，为此研究人员开发出了非标智能化机械产品，以迎合工业制造中的特殊要求。文章从提升非标智能化机械产品的易用性、不断提升设计师的业务能力、提高非标自动化机械的应用材料与借助软件开展非标自动化机械产品的设计等方面，详细分析和探讨了怎样提升非标自动化机械产品的创新设计。尽管当前的技术可以满足人类的需要，但随着社会的进步，工业技术在持续改进，需求也逐渐增长，为此，人类依旧需要持续创新设计，提升设计师的设计能力，并研制出更为自动化的产品，迎合工业及制造业的生产要求。

参考文献：

[1]李鹏.非标自动化机械设备的创新设计分析[J].科技风，2019（02）：128.

[2]吴广川.非标自动化机械设备的创新设计分析[J].数字通信世界，2018（08）：264，276.

[3]项海平.非标自动化设备的特点与创新设计探究[J].海峡科技与产业，2017（04）：84-85.

[4]仲斐.集成车间管控功能的非标自动化控制系统开发平台关键技术研究[D].山东大学，2016.

[5]李正伟.基于PLC的浇口裁切非标设备自动化系统的设计与研究[D].苏州大学，2014.

作者:董瑞国 彭冲 年建云 单位:1.西安远方航空技术发展有限公司 2.西安航空城艾维申现代服务有限公司