自動化機械設備研發設計及制造的要點探析

陸葉星

（鹽城高周波熱煉有限公司，鹽城 224100）

隨著現代機械制造技術、自動控制技術的快速發展，推動自動化機械設備的研發、設計及制造，對現代工業生產產生了較為積極的促進作用。但是，從實際研發設計及制造的情況來看，此類設備具有較強的綜合性，需要將多重學科有效結合，并充分考慮到市場應用需求以及可行性等，才能充分保證其應用性能，使得該類設備的研發設計及制造較為困難。

1 自動化機械設備研發設計原則

研發設計是推動機械設備制造創新發展的基礎環節。在實際設計過程中，應重點關注企業需求，然后在堅持技術性原則、標準化原則、安全性原則的基礎上展開創新性設計，以此提升自動化機械設備的綜合應用性能。

1.1 堅持技術性原則

自動化機械設備對實際應用性能有著較高的要求。在研發設計過程中，應充分考慮其技術性問題，綜合設備的使用特點，盡可能提升設備的使用性能。例如：在設計中應對自動化機械設備的關鍵零部件、易損壞或出現故障的零部件進行專門的優化，使設備應用具有更高的可靠性，避免設備故障影響到整體的使用效率[1]。

1.2 堅持標準化原則

標準化是現代自動化機械設備研發設計應堅持的基本原則，主要體現在兩個方面。

1.2.1 設計概念標準化

研發設計人員在進行設計的過程中，應對一些設計符號、設計單位進行標準化，且嚴格按照規范標準執行，明確關鍵部位的制造誤差參數，避免自動化機械設備在后期應用中出現較多故障。

1.2.2 設計方法標準化

自動化機械設備研發設計應與企業需求相符合。為達到該目的和效果，應在設計前進行實驗、測量以及驗證，然后基于驗證獲取的數據做出優化，以此保證自動化機械設備最終的應用性能，使之滿足企業的實際應用需求[2]。

1.3 堅持安全性原則

在自動化機械設備研發設計過程中，設備安全性是重點考慮的內容之一，應將之擺在首要位置。關于安全性方面的考慮，主要集中在以下3個方面。

（1）考慮設備零部件設計的安全性。自動化機械設備是由眾多的零部件組裝而成。各零部件用材是否滿足硬度要求、各零部件規格型號是否滿足約束要求等，應進行充分考慮和計算，避免后期運行中出現嚴重變形和開裂等運轉故障，避免出現嚴重的安全事故。

（2）結合實際操作應用考慮安全性。考慮實際操作中可能出現的安全性問題，針對自動化機械設備結構做出優化，做好安全事故防范設計。

（3）結合應用環境考慮安全性。在研發設計中應考慮到使用環境的特殊性，提前做好安全防護，同時設計中做好噪聲、污染氣體排放等方面的控制，避免對環境產生危害。

2 自動化機械設備研發設計及制造的具體流程

自動化機械設備研發設計及制造是一個系統性過程。為確保其最終性能達到企業使用需求，在研發設計及制造過程中通常應嚴格依照如圖1所示的流程進行。

圖1 研發設計及制造流程

2.1 明確機械設備功能需求，做好造價預算

在研發設計初期，設計人員應充分了解企業自動化機械設備的功能需求。尤其在自動化控制屬性方面的需求，功能方面的需求差異將對最終設備造價產生較大的影響。基于功能需求對設備生產制造的造價做初步估算，并與市場環境中同類型設備的銷售價格進行比較，明確自動化機械設備研發設計的造價范圍，以便研發設計制造出來的自動化機械設備具有較強的市場競爭力[3]。如圖2所示，在自動化機械臂設計中，應了解機械臂抓取物體大小、抓取質量等，然后對機械臂的自由度、機械手大小、結構平衡度等展開考慮，應用合適的材料類型，綜合造價預算展開設計，盡可能將設計設備的造價控制在預算造價之內。

圖2 自動化機械臂結構圖

2.2 基于功能需求設計產品制造圖紙

在自動化機械設備研發設計中，產品制造圖紙設計是關鍵性環節。設計中應充分考慮企業對設備的功能需求，盡可能體現人性化設計理念。在完成設計圖紙后，設計人員應與制造部門人員進行溝通交流，確保制造技術能夠達到圖紙設計制造要求。同時，在此過程中通過溝通交流及時發現研發設計圖紙存在的問題，進一步優化產品制造圖紙，在整體上提升自動化機械設備的性能。

2.3 嚴格依照設計圖紙進行制造

在制造環節，相關技術人員應嚴格按照技術要求展開零部件生產制造，保證加工制造精度、零部件選材等都滿足設計要求。在完成各個部件的加工制造后，應依照設計要求進行檢查驗收，檢驗符合設計要求的零部件才能用于后期組裝。

2.4 做好安裝與調試工作

自動化機械設備由眾多的零部件構成。為保證后期應用性能，安裝與調試環節具有較高的重要性。在進行安裝調試時，研發設計人員應到達現場進行指導，確保各部件裝配準確，裝配精度達到設計要求，延長自動化機械設備后期的使用壽命，并提升其安全性[4]。

2.5 了解與分析運行性能

為促進研發設計的自動化機械設備性能持續優化提升，設計人員應注意對設備后期運行性能的調查了解。尤其針對其中設備應用中表現的一些故障狀態或不足，應做詳細記錄，分析故障和不足的具體原因，然后做出優化，提升自動化機械設備的綜合運行性能。

3 自動化機械設備的制造要點

自動化機械設備在設計完成后，需要按照設計意圖和要求，對其中各個零部件進行制造生產。該環節對自動化機械設備的性能有著較大影響，應重視對該環節的質量控制。

3.1 做好技術交流工作

自動化機械設備通常結構較為復雜，包含的機械零部件數量較多，且對零部件的精度要求較高。為確保制造環節能夠達到研發設計要求，在進行新產品生產制造前，技術人員應充分熟悉整個研發設計圖紙，并針對其中不清楚的地方與研發設計人員進行溝通交流，明確生產制造標準。在技術交流中，制造技術人員應掌握零部件的制造要求，在材料選用、精度要求等方面進行嚴格控制，制定完善的生產制造方案，確保各個制造環節能夠有序開展，提升生產制造效率和質量。

3.2 加強關鍵零部件的制造質量控制

關鍵零部件的生產制造質量對自動化機械設備的整體性能影響較大。在生產制造過程中，應對這部分零部件做特殊性要求，優化加工工序，使各方面性能指標達到要求。例如：在進行高精度連接軸類零件加工時，首先應注意控制尺寸精度，保證其與傳動配合軸頸相匹配，提升傳動效率和質量；其次，應對幾何形狀精度、相互位置精度進行嚴格控制，避免在運轉過程中產生跳動或軸向移動；最后，應控制零件的表面粗糙度[5]。

3.3 制造檢驗及調整

在完成各零部件的加工后，應由質檢部門人員進行檢查驗收，檢查無誤后，交由專門的人員進行裝配。在裝配過程中如果發現制造零部件存在問題，應立即要求制造人員做出處理，確保自動化機械設備整體能夠順利裝配完成。同時，應對裝配完成的自動化機械設備進行試運行驗收，檢查試運行狀態下的各項參數，及時發現設備運行中存在的問題，并在后續生產制造中做出調整優化。此外，相關技術人員應對整個制造流程做出總結，明確其中的重要控制點位和初始制造中存在的不足，為后期批量生產制造奠定基礎。

4 結語

自動化機械設備有著較高的精度要求，不僅需要設計人員在設計階段加強圖紙優化設計，還需要加工制造人員做好加工質量控制，以保證自動化機械設備中各個零部件能夠發揮設計效果和作用，提升自動化機械設備的整體性能。此外，為促進自動化機械設備的持續性優化和改善，使相關設備在市場環境中具有較強的競爭力，在設備投入使用后，研發設計人員還應注重跟進調查，了解設備實際使用狀況，為優化設計奠定基礎。