谈非标自动化机械设备的设计

□ 容 刚

湖南省谱诚知识产权有限公司 湖南邵阳 422800

1 非标自动化机械设备概述

在企业生产过程中,自动化设备不仅可以为企业生产提供质量保证,而且可以提高企业的整体生产效率。但是,由于某些原因,生产受到限制,使标准自动化机械设备无法投入产品生产。对此,非标自动化机械设备可以用于满足特殊原因带来的生产要求,而且可以帮助企业改善产品质量,有效提高企业整体生产水平,促进企业稳定发展。当然,非标自动化机械设备需要进行创新设计,才能有效满足生产需求。

2 设计方向

非标自动化机械设备属于根据客户特定需求进行定制化开发设计的机械设备。

设计之初,需量化客户的各类参数需求,包括但不限于设备解决的具体问题、设备工作环境,以及设备尺寸、总功率、各项精度等级等参数,并根据客户资金预算,确定设计思路和设计方案,评估设备基本造价。

在设计中,需要了解行业规模产值及单台设备产生的经济效益,评估设备可复制数量,从而进一步完善设计思路和设计方案。

3 设计选材

为了最大限度地在规定的成本下发挥非标自动化机械设备的功能,设计者应选择合适的材料,提高设备的功能,延长服务寿命,并降低成本。

在选材过程中,采用科学灵活的手段,正确识别材料,使材料符合设计要求,并在设备安装过程中,降低事故发生的可能性。设备的平衡和调整对设备的功能而言非常重要,可以降低部件的更换频率,减少维护费用。

正确预测设备的服务时间,确保设备稳定运行。零件损坏时,应保证损坏零件在保修范围内。了解零部件的成本,将零部件的成本降至最低,尽量选择市场上的标准零部件。

综合考虑零件的耐热性、耐冲击性、耐负荷性及其它功能,降低零件的加工制造成本,优化零件外包装的制造工序,提高零件的材质,解决机械生产过程中的冷却和防振问题,使设备真正发挥作用。

4 设计细节

非标自动化机械设备是根据企业生产要求进行定制加工的产品,也就是说,由于没有标准模块,因此需要根据加工场所和产品性能进行单独设计。由此可见,设计人员的专业能力对设计而言非常重要。设计人员结合自身的设计经验和专业知识,改进设备的设计细节,如针对设备在使用和运转过程中某些零件和部件存在的不可避免的磨损,尽量对零件和部件与设备整体进行可拆分设计,易于更换。同时对易磨损位置应采用较硬的材料,以减小磨损量,延长使用寿命。或使用低价、易加工的材料,预备多个替换零件,从而降低加工、生产成本。如在夹具部件中通过燕尾槽和销钉实现易损件迅速、准确安装定位。燕尾槽如图1所示,易损件夹持块如图2所示。仅需通过两个螺栓,即可快速更换夹持块。夹持块与接触面采用淬火处理,提高材料表面硬度,减少磨损,从而延长材料的使用寿命。

图1 燕尾槽

图2 夹持块

设计者需要优化设计计划,综合考虑设备的使用需求,提高设备在现有设计中的功能。同时,设计者需明确设计设备的关键点和创新点。设备设计后,需预留反馈时间,优化设计缺陷,并按照相关标准来提高设计水平。

5 设计软件

在计算机技术发展过程中,一些软件具有非常强大的设计功能,广泛应用于机械设计。将非标自动化机械设备与计算机软件相结合,可用于规划和设计,以提高设备设计的工作效率。同时,计算机软件可以通过数据分析来评估并提高设备性能。通过应用三维设计软件,可以设计设备的零件,通过数字、图像、文本反映零件的设计模式。在实际设计中,计算机软件可以通过计算、分析来比较各种设计方案,最终选择最佳方案。通常,设计师以草图为原始设计,并使用三维设计软件将设计图纸转换为加工图纸。同时,设计师可创建图形样板,并编辑相关图形。三维设计软件在设备设计中的有效应用,可以改变传统设计习惯,减少设计时零件的空间干涉,避免零件受力部分强度不足,提高工作效率,减少设计研发经费。

常用的三维设计软件有SolidWorks、Pro/e、UG、CATIA等。

6 控制系统

在非标准自动化机械设备设计中,需要考虑设备的控制系统,调整和统一控制系统。需严格按照设备参数和工艺要求执行电气控制系统,以提高质量可靠性,并提高生产效率。在设计控制系统时,必须根据控制对象的要求进行相关设计工作,制订最合理的运行计划,并紧密结合专业知识来解决问题。在满足控制要求的前提下,可以构建整个控制系统,确保设备的安全稳定运转。设备的精度和性能取决于零件的精度,因此需要控制零件的尺寸、形状、位置精度。同时,动力系统、传动系统的控制也会影响设备的精度,选择合适的控制系统是降低设备成本,提高设备精度的重要举措。

7 适用性

非标自动化机械设备的操作伴随一定的风险,提高设备的适用性,不仅能够有效保证技术人员的安全,而且可以使设备更容易操作。在设备设计过程中,设计人员需系统整合总体生产要求,以确保设计严格符合生产要求。在设计设备时,设计人员需注意检测安装过程中出现的问题,在一定程度上扩展、优化设计方案,相应简化设计过程,保证设计过程的完整性。为了避免不符合生产实际情况,设计人员需要加强与相关设备操作人员的沟通,制订准确、详细的用于设备使用的操作手册,使操作人员能够理解设备的工作原理,快速识别和理解设备的应用程序,有效提高设计的适用性。

8 文档整理

在设计非标自动化机械设备时,需要确定设备的特定要求事项,建立科学合理的制造文档,并记录相关的资料信息。设备创新的基础是设计过程的改进,设计过程结束后,相关部门对设计过程进行分析和实践,进一步改善设备的设计流程,强化操作中的注意事项。可以编写详细的设备操作手册,使相关人员更容易理解和操作,从而提高企业生产效率。

9 结束语

随着我国制造业的发展,自动化需求越来越多。自动化产品的使用,可以提高企业的生产效率,并且提高产品性能。由于各种原因,一些生产企业无法使用标准化机械设备。为了满足这些企业的需求,非标自动化机械设备被广泛使用。非标自动化机械设备是根据特定生产需求进行设计和制造的产品,需要选择合适的材料,根据合适的设计流程,进行创新设计,以满足企业的生产需求。