機械加工非標自動化設備的設計及研究

黃選鑫

（廈門洪遠自動化科技有限公司，福建 福州 350119）

引言

在制造業中，非標設備廣泛應用于各種裝配設備中，也是制造業發展的重要組成部分。隨著我國制造業社會經濟的進一步發展和科學技術的不斷進步，企業生產中對非標設備生產工藝的實際要求越來越高。因此，企業必須針對機械設備的實際情況制定生產計劃，確保能夠更合理、更高效地利用好生產設備[1-2]。目前，在機械加工制造行業，如果非標加工設備存在設計不合理，或者未按照加工工藝要求的生產設備進行加工，都將直接影響設備的性能和產品質量[3]。近年來，隨著對非標準設備需求量的不斷增長，許多公司生產的設備質量有所下降。在這種情況下，應更加注重非標自動化設備的設計流程和設計要點[4]，以提高非標準自動化設備的質量及應用性能。

1 現狀分析

根據市場數據調查，非標準自動化設備目前無法形成批量生產。主要原因是非標準自動化設備沒有標準。在大多數情況下，設備是根據企業的實際生產定制的，即企業的設備只能應用于該企業，不能批量生產并復制給其他企業。由于非標自動化設備開發周期長，從客戶的客觀需求、乙方公司給出的設計方案、甲乙方商討擬定方案、簽訂合同，到圖紙設計、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，先完成樣機然后批量生產，也會分多個批次交貨。當前，非標設備行業存在無法規?；a、項目周期長、利潤空間有限以及投入產出比較低的現狀，限制了非標自動化設備企業的發展[5]。但非標自動化設備可根據自身系統特點依據客戶的不同需求進行定制，非標準自動化設備的外觀和功能未在國家標準中規定，而是依據行業標準，根據用戶的特殊環境和特殊需求設計的新型設備，廣泛應用于各個領域，包括航空航天、工業、電子產業、醫藥和衛生等不同行業[6]。非標準自動化設備具有以下優勢。

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

2）工藝技術完整。采用現代高新技術、計算機自動化等相關工藝和技術，形成較為完整的技術裝備，是一個完整過程的應用。

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

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

2 設備概述

“非自動化設備”指非標準自動化設備。非標準設備的實物圖如下頁圖1所示。非標自動化設備主要是針對企業實際情況和生產需求而制造的機械設備。雖然它們不是按照國家頒布的統一的標準生產的，但它具有廣泛的設計靈活性、獨特性和非市場流通性。非標設備主要采用單元組裝，主要功能設計是依據客戶自身的需求進行定制，在操作方面具有方便靈活的特點，也可根據客戶的不同需求增加相應的特殊功能，有很大的變化空間。由于非標準自動化設備的生產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，非標準自動化設備沒有固定的標準系統和設計方案，因此，其設計和生產有很大的改動空間，在現實生活中的應用也比普通的標準自動化設備更加廣泛。當前，非標準自動化設備主要用于工業（加工制造業的生產、運輸和包裝、加工裝配業、食品業、汽車行業中汽車零部件的生產安裝）、電子行業（電子和電氣線路產品的運輸）、物流、航空和醫療保健等領域。

圖1 非標自動化設備

3 非標自動化設備的設計流程

非標自動化設備的設計流程應根據具體項目的實際情況進行適當的更改，但是各方面流程都要嚴格按照相關標準規范進行。非標自動化設備的設計流程如下：

1）信息的收集與整理。有針對性地詳細了解原生產設備和生產工藝相關的所有環節，以及當前的生產率、工作強度、工藝質量和相關材料等。對生產線進行調查，調查了解現有的技術人員和操作人員情況，并了解工作場所的環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的主要目標和要求。

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

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

5）參數驗證。根據客戶的生產能力要求，進行全過程的階段設計，并提前對所選自動化部件的功能進行檢查確認。

6）常規設計。完成上述工作后，即可進行總裝設計、計算和擬編。

7）客戶審核與確認。機械設計完成并經規范審查確認后，可對本項目的自動化零部件、機加工零件、電氣系統圖紙和程控圖紙進行外包、生產、安裝和調試，完成后可進入試驗階段。

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

4 非標設備的設計要點

1）非標設備的生產必須小批量進行，且對相關設計人員有經驗和技術要求。非標設備的設計主要采用標準中文系統和非標設備系統。非標準設備的設計主要考慮應力集中和類型、應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）在設計非標設備過程中，優先嘗試選用成品件來確定標準件，此方案在降低原材料消耗、生產管理和控制生產成本方面成效顯著。選用成品件在產品投入市場后具有較高的可靠性，可縮短設計、制造周期，提升設計效率。在設計時，不僅要兼顧客戶的需求和生產的需要，還需要對產品結構、安全性能、制造和安裝維護等多方面進行評估。因此，對設計人員提出更高的要求，必須按技術標準、規范執行，熟練掌握工藝要求、物理參數和非標準設備功能，落實相關措施，并確定最優系統。在設計過程中，必須對零件的剛度、應力是否符合要求進行檢查，根據此要求選擇零件材料，并根據相應的類型確認加工方式。

3）在設計時必須確保標準化。設計工作每個環節的質量把控直接關系到設備的質量水平。為了系統地展示標準化技術和設計過程的評審，需要制定合理的設計程序[8]。

5 結語

本文對非標自動化設備現狀、設計流程及設計要點進行了詳細的闡述。非標自動化設備設計流程的研究確保了非標準自動化設備的質量及應用性能，應用于不同企業，可提高企業的生產效率，進一步促進企業的可持續發展。