浅谈非标自动化设备结构设计

谭勋哲

宁夏计量质量检验检测研究院（750000）

0 前言

非标自动化设备不受标准约束，设计自由度强，对设计者的经验与知识储备有较大的考验。设计者如能掌握以下几点设计的经验与技巧，则能够在未来的设计工作中受益。

1 设备的合理性

设计合理的非标自动化设备能降低设备成本，保证设备运行稳定、维护便捷。 设计者在设计非标自动化设备过程中，应该从加工者、装配者和使用者的角度来考虑在材料加工、零件装配和最终使用中能否顺利进行。 对于材料加工，要考虑材料的易加工程度和加工设备的加工能力，确保所需零件可加工并合理控制加工成本。 对于零件装配，要考虑零件是否存在干涉，公差配合是否合理，关键尺寸是否可调整，确保设备精准高效率装配。 对于最终使用，要考虑人机适配性、设备的稳定性和使用寿命、使用人员的人身安全等情况。 设计者需要不断完善和加强结构设计经验，提升对工艺需求、技术参数的熟悉程度，以保证设备设计的合理性。

2 设备的安全性

设备的安全性包括设备安全和人身安全。由于设备安全是结构设计的基础，设计者一般都会充分考虑设备安全，因此这里只谈人身安全。 非标自动化设备有些运动机构运动强度较大，碰撞就有可能造成伤亡；有些运动机构运动强度虽然不大，但行程长，面积大，不容易保护到位。一旦设计者对设备安全性欠考虑， 设备在使用中就容易出现安全隐患，也容易发生安全事故。因此，设计者在非标自动化设备结构设计过程中，要充分考虑设备的人身安全， 一方面要尽可能地将运动机构设置在设备内部，无法设置在设备内部的运动机构则需安装防护板、防护网等防护装置，防止使用人员触碰；另一方面要和电气工程师沟通， 预留下安装设备急停、异常卡顿急停、断电保护开关、防触碰传感器等安全装置的布线槽、安装孔，以保证使用者在运行非标自动化设备过程中的人身安全。

3 设备标准件的选择

非标自动化设备结构设计除了自加工零件外，有相当大的一部分标准件需要采购，设计者要根据实际使用情况选择合适的标准件。 合适与否在于标准件的关键参数:如电磁阀、手滑阀等开关类配件，要考虑推荐使用次数，确保配件不会在运行中轻易损坏；弹簧、紧固件等金属件，则要考虑规格、材质与热处理工艺，保证金属件的力学强度、表面硬度、疲劳耐久及脆性等达到要求。 设计者需充分考虑标准件的来源和关键参数对设备运行造成的影响，选取合适的标准件，来保障设备的正常运行。

4 设备关键零件的设计

非标自动化设备的自加工零件中有些是关键零件，需要特殊材料或特殊工艺制作。 设计者在利用相关设计软件绘制关键部位的零件时，需考虑到该部位零件作用的同时保障设备运行。 特殊材料是指非结构钢材料，如切刀、冲压模等零件，要用工具钢替换普通的碳素结构钢以满足其强度和切削能力的要求。 特殊工艺则更加广泛，需要从零件的表面粗糙度、洛氏硬度、零件结构、加工方法、使用寿命、耐热抗震等方面来考虑。 设计者应该根据所需零件的要求，针对设备的平衡性和协调性，选择不同的特殊材料和工艺设计关键零件的结构，并对设计的每一个关键零件把关，避免在设计的过程中出现木桶效应，才能让自动化设备的运行和使用具有可靠的保障。

5 结语

非标自动化设备在各行各业中有着十分广泛的应用，其设计质量对工业企业乃至国家经济的发展具有重要影响。 设计者应该加强非标自动化设备结构设计研究，通过提升设计的合理性、注重设计的安全性、选择合适的标准件、增强对关键零件的设计能力等措施，提高非标自动化设备结构设计水平，使自身掌握的设计经验和技巧在以后的从业过程中发挥更大的作用。