自动化机械设备设计研发与机械制造思路

2020-12-20林晓峰

中国金属通报 2020年1期

林晓峰

（红旗仪表（长兴）有限公司，浙江湖州 313000）

1 自动化冶金机械设备设计研发的原则

1.1 技术方面

自动化冶金机械设备设计研发过程涵盖了机械的基础设计、生产制造和实际应用等方面内容，其中的每个环节都有相应的行业标准，想要实现机械设备的科学设计和制造，必须同时满足相应的动态技术指标和静态技术指标。具体来看，动态记住指标主要指设备的受热稳定能力、耐损耗度、抗摩擦能力等；静态技术指标是指设备的功率大小、强度、有效寿命、效率等。在机械设备进行设计与制造过程中，工作人员必须对每个零部件的技术指标进行全面考虑，使其满足设计和使用需求，从而有效保证机械设备的整体质量。

1.2 规范化

设计人员需要在自动化机械设计初期对相关的行业执行标准及相关资料进行收集与整理。在此环节，需要重点注重以下两方面内容：（1）要明确概念的准确性。在设计工作中尝尝会涉及到行业内的专有名词、字母缩写和计量单位等，设计者需要明确其具体内容和使用规范。如果某个计量单位使用出现错误将会影响到机械设备的整体运行情况。（2）标准化方法，在对机械设备或是某个部件进行测试或测量时，要按照测试规范中规定温湿度以及外界环境要求去执行，同时还要严格遵照相关的操作步骤，防止人为失误所造成的误差情况出现。

1.3 安全性

在各个生产制造行业中，安全管理是整个管理工作的重中之重，在自动化冶金机械设备设计和制造中，需要特别注重以下几方面安全问题：（1）零部件。一台完整的自动化冶金机械设备是由若干个零部件构成的，所以零部件的设计是否合理也直接影响着设备在使用过程中的安全性。所以，设计人员要加强对机械零部件的精确化设计，减少尺寸方面的误差，保证其与机械整体的兼容性。（2）作业安全，自动化冶金机械设备在制造和使用过程中也会存在到一定的危险性，如果操作不当就有可能引发安全事故，所以相关工作人员应始终秉承规范操作的原则，减少人为因素所引发的安全事故。（3）环境安全，机械设备在使用过程中，时常会受到外部环境因素的影响，导致出现故障问题，这就需要工作人员充分了解设备的性能，在非正常环境中使用要做好相应的安全防护措施。

2 自动化冶金机械设备设计研发流程

伴随我机械设计制造行业多年的发展，目前其设计研发已经形成了一套较为成熟和完整的流程。具体分为以下步骤：（1）设计部门根据客户的使用需求制定自动化机械的大体框架。（2）对自动化机械进行基础设计，该环节就是一预先指定的大体框架为基础，对后续设计目标进行确定，这部分内容主要包括了机械设备所使用的设备的性能和特征，在对设备工作原理和结构细节进行明确后开始绘制设备设计图稿。（3）技术设计，待基础设计方案得到审核后，根据客户提出的修改意见对原有方案进行改进，然后绘制出结构更加细化的技术图纸，并申请第二次审核。（4）设计图纸定稿，设计图纸在经过二次审核后，如无其他修改意见，就可以对设计图进行修正定稿，并对相关的设计技术文件进行存档。（5）机械设备制造，制造环节是根据设计详图对自动化冶金机械设备的各个部件进行生产和加工，该过程也需要设计人员的协助，以防止操作人员因图纸标注不明而造成的失误情况。（6）机械验收，在机械设备各个部件生产并组装完成后，设计人员要对设备进行验收，验收内容主要包括机械设备是否与设计图纸相符，同时要检验其性能是否符合用户提出的需求，验收过程要按照一定的标准开展，验收合格后将产品发给客户。（7）安装调试，在将设备交付给客户时，现场工程师要对设备进行安装和调试，最后进行试运行，在确认自动化冶金机械设备可以进行正常运转后，将其正式交付给客户。（8）客户使用检查，在设备完成交付后，客户需要对设备进行熟悉并自行试运行，看其是否与自己提出的设计需求相符合，如果出现设计方面的问题，要第一时间与设备制造厂商进行沟通。九是确定签收，客户完成对产品的运行测试后，确定设备正常无误后，现场工程师将使用说明、保修卡等资料交给验收人员，完成签收程序。

3 机械制造自动化技术的特点分析

3.1 节省人力

在机械制造环节引入自动化技术可以极大节省企业的人工劳动力方面的成本。例如，机械制造厂中对自动化机床的应用可以实现机械部件的连续流水化加工，不但提升了生产效率，也实现了人工和材料方面的节约。伴随科技水平的不断发展，自动化机械手臂也逐渐应用于机械制造行业中，这使机械部件的生产、组装几乎全部实现了自动化，工作人员只需在计算机上控制相关程序即可，最大程度的节省了劳动力成本。

3.2 精确度高

传统的机械制造过程大部分是由人工对机械零部件进行加工，由于人工加工会受到人员技术水平、工作态度和工作时长等多方面因素的影响，导致零部件的精确度存在一定误差。而应用了自动化生产技术，可以实现零部件的自动化流水线生产，极大提升了构件加工的精确度，将人为因素对机械生产造成的影响降到了最低，同时也提升了产品的合格率，减少了加工原材料的浪费情况。

3.3 安全性好

传统的机械加工制造过程中会应用到各类设备，且大部分是由人工操作完成。这就容易导致生产环节出现人员安全事故，不但不利于对工作人员的保护，也会对企业的经济效益造成影响。应用自动化生产系统可以极大程度的降低生产安全事故的发生几率，自动化系统中包含了设备报警系统，在生产过程中，如果出现了机械故障问题或是违规操作现象，系统就会自动报警。同时，自动化系统还包括紧急停止装置，当生产过程中存在安全隐患且工作人员又未能及时处理时，系统会自动停止作业，以防安全事故的发生。此外，安全控制设备和双手控制装置的安装，可以实现在电源出现中断情况时，以人力代替电源继续生产，对生产进行及时调整，进而减少经济损失。

4 机械制造自动化技术的发展趋势

4.1 向环保化方向发展

在我国传统的机械制造过程中，由于对环保意识以及先进生产工艺和设备的缺失，造成了能源过度消耗和污染物排放超标等问题的出现，这对我国的自然环境造成了严重影响。伴随我国可持续发展战略的实施以及先进设备和工艺的研发，在未来的机械制造中，企业要严格按照环境保护标准执行生产作业过程，在机械制造中使用的材料和设备都需要经过我国环评部门的验收，同时还要对生产后的废弃物进行无害化处理，对于部分废弃物可进行回收在利用，这样不但有效减少了对环境的损害，还能节约企业的生产成本，实现机械制造企业经济效益和环境效益的协同发展。

4.2 向虚拟化方向发展

自动化冶金机械设备从设计研发到制造、销售是一个专业程度较高的系统化过程。自动化技术的引入和应用，可以使设备从研发到销售的全过程在计算机系统中实现，从而进一步体现出生产过程的虚拟化发展。在机械设计环节，可应用相关设计体统实现对机械框架的可视化建模，其制造过程可通过制定操作程序对生产流水线进行控制，因此，可以说机械制造自动化技术实现了机械制造行业向虚拟化的方向发展。

4.3 向高速化和高精度化方向发展

随着自动化技术在机械制造业中的应用日益成熟，人们对于产品的生产速度和精度要求也在不断提高，这也是未来机械制造能够良好发展的前提条件，也是促进加工精度和交工效率提高的动力，特别是在超精密加工、超高速切削方面，对机械制造自动化技术的应用提出了更高要求。因此，因此，机械制造自动化技术的未来发展方向就是提高自身的工作精度和工作速度，实现更加准确的速度定为，并且要确保机械定位的精准性，进而实现技术的全面升级。