Solidworks非标自动化设计总结

蓝天设计学院编辑时间：20200213

非标设计总结
新机台的开发没有什么可借鉴，完全是设计师凭借自身的专业知识和多年的经验积累，设计相应的模组和机构，再将结构进行组合、变动再转嫁接，从无到有，由繁到简，从静止到设备正常运作，每一次都是发明创造。
第一合理的定位和基准
非标设计过程中，工件A和工件B安装固定的方式有多种，如销钉定位、台阶槽定位、卡键槽定位等。机构的方向调节涉及到基准点，基准点在设备中通过定位孔、限位块等体现，设计之初工程师应思考的问题是：
1、我的设计如何满足到该机构的定位性功能？
2、从整体来看，怎样的基准定位是装配师傅最易调试的？
3、细节来看，维修工具放不放的下？甚至连操作工人的使用习惯也要考虑在内。此外杜绝少定位，也要避免过多定位，控制成本。

第二合理的结构
第三合理使用材料
在选用的材料能满足使用要求的条件下，尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨替代铜套，速度负载不大的情况下，用尼龙替代钢件齿轮或者铜蜗轮等等。有些情况下，通过材料的更换能用一组机构代替两组机构。设计要避免在圆弧面上钻孔，如果一定要钻或是通过中心，或是先加工平台再钻孔。板材能对角开孔螺丝固定的时候，就不要四周均开孔了。
问：死定位和可调机构哪一种更好？
答：能做死的定位坚决做死，需要配定位的配定位；将误差集中，尽量减少可调机构，避免设备调试多个可调相互匹配以达到最终调试效果，调节机构粗条精调分明。
4、问：机械设计中注意哪些问题？
答：定位
1）、加工对象的定位，关系到大的蓝图的确定，解决的是客户的需求问题；
2）、单机与单机之间的对接定位，决定连线生产可靠性；
3）、组件在单机设备中的定位，决定功能模块间的匹配性；
4）、零件在组件中的定位，决定机构动作的可定性；
5）、明确定位与锁紧概念，杜绝少定位，避免过定位；
6）、定位解决的是功能性的问题，满足功能要求是设计的前提；
工艺性
1）、装配工艺性，是不是装的上去，是否方便装拆；
2）、结构工艺性，在满足精度的前提下是否方便加工，能加工的情况下是否经济；
3）、加工工艺性，工艺流程制定是否达到零件精度和强度以及寿命问题；
4）、工艺性问题解决的是怎样做的问题；
人机交互
1）、是否方便操作，是否方便观测设备运转情况，设备故障时是否方便故障排查；
2）、是否方便设备维护和修理；
3）、人性化设计，解决的是怎样做更好的问题；
将流水线的设计一步步分解，最终将问题落实到每一个零件上、每一个尺寸上时设计就变得不那么难了。
机械原理、电器自动化控制、PLC编程、数字控制系统、机械制图
非标自动化同业经常讲，提高自身设计水平的方法，无非是：多看书、多看标准件、多看展会、储备电气知识等。
组立的重要性
在这里，我首先强调‘组立’对于非标自动化机械工程师的重要性。这里可以分开两点论述：
1、为什么想独立做大型设备的设计研发之前，先乖乖的干一两年组立；
2、当你是设计研发的职责的时候，组立对于你而言意味着什么；
设计，是项目的主脑，组立电控所有要注意的要点，可能存在的无法解决或者不够稳定的技术难点，应该都是设计要预想到的。
你应该做到提前告诉他们可能某处有一个地方你要特别注意、某处可能出现什么问题你可以尝试这样那样去的解决方案。
虽说是电控给了设备以灵魂，但是，所有的动作和逻辑都是设计预想好的，你才是创造者，电控只是用程序去实现和控制。
那么话说回来了，组立就是实现你预想的机构方向的布局的人，抛开加工的品质不谈，组立的责任心细心严谨技术都可能直接间接影响项目进度或者性能或者稳定性。
也许只是某个毛边未处理，造成你产品刮伤；也许只是靠销的面没贴紧，造成你一整组工站偏了十条；
也许只是某个关键工件没消磁，造成产品取不走放不稳…这些小问题我都遇到过，真正发现根源了处理起来快则几分钟慢则几个小时，但，可能发现根源的过程要几小时几天甚至几周呢？
也许你足够强到了现场扫一眼就能发现根源所在，也许你足够强那么这些你会提前交待组立甚至自己重点检查这些高危所在，也许组立足够给力那么这些根本不会发生…
所以，组立对你很重要，组立的工作你也要相当熟悉，直白的说：你自己组立的时候发现的缺陷和不足，都能化成宝贵的经验让你设计的时候不再犯错，你自己组立的时候思考的逻辑和作业的手法又能让你在设计时候多一种角度去审视。
组立真的很重要！
三、画图不难，难的是为什么要这么画
我经常给我带的设计新人、组立新人讲的一句话就是上面这句了。画图真的不难，CAD这种简单到极致的就不说了，3D软件我在学校不过入门一两种，毕业七年到现在是第四家公司。
每家公司我都要换3D软件，最开始是UG，然后proe，然后invertor，现在osd，真的一点也不难，每次不过几天时间就能掌握新软件了。
但是，抄图不等于设计，会画不代表懂。就简单的一个过定位，书本知识死板枯燥但是不见得多少人能记下，实际运用中不见得有多少人真正掌握。
我见过不计其数的已经干了几年设计的老鸟还在犯着过定位的错误，他肯定懂得这个概念，但实际运用可能根本没有意识到。
设计背后所代表的不仅是机械知识，也代表了相关学科知识，更代表了无数的经验积累。
你决定这个外形用圆的而不是方的，当你能够轻松的说服所有质疑反驳的意见的时候，换句话说所有质疑反驳你全都已经考虑过了，圆的就是最优解，这时说明真正是懂得什么叫设计。
四、经验的积累
这个话题真是范围太大了，只能简述一些自己的观点，见微知著！
我刚毕业的时候也特别喜欢翻FA型录，所以很早很早我就发现了巧妙的手指气缸。
同时发现了一些神奇的小玩意：旋转夹紧气缸、增压缸、二程（多程）气缸、台阶销、内牙销、多pin插头等等…工作中了解冲模、塑模、电镀制程，对于了解产品原料工艺制程、稳定性和尺寸波动特性挺有帮助，额外的也能学而用之，做裁切工站还有长料带传输等都可拿来参考等等…
闲着蛋疼就学习电控编程和接线、学机器视觉实验和编程写条件写数据库，这些都比不上专业的同事那么专业，但如何配合协同、怎样舒服好做尽量不要别扭难受等等…
看看日本人的美国人的德国人的设备，有实物看实物，有图纸看图纸，能剖析动作最好，实在不行看2d图纸也能学习标注习惯、加工水准、图面规范…
总结：可能因人而异，我平日好奇心就比较旺盛，但私以为，想积累经验恰恰需要这样时时对事事都多看一眼多想一下，不积小流无以成江海。
更何况自动化工业，日本技术上领先不止一点，理念也是引领亚洲潮流，再加上变态的日本人对细节的苛刻，有空多学学日本的，好处多多。
纵使你和我一样对于“方案一回过”有着多么多么美好的期盼，但是请还是做好方案被毙掉然后推翻10%~90%不等程度再重新来过的思想准备……
五、谈谈非标自动化行业前景
不妨抛出一个结论，在“2025工业4.0”这样的大时代面前，除非抽身不干或者转行其他行业，不然除了非标自动化，还有其他的出路么？
有人将非标自动化行业定义为“就是把国外设备本地化”。
“学习-模仿-创新”是一个过程，我国九十年代起步即落后的情况下，一开始只能是抄袭和模仿，但是一方面随着国内行业十几年的发展，某些行业某些领域已经逼近了世界主流水平。
另一方面处于国际化的大趋势下，技术层面的东西已经不分“国内”“国外”的说法，而是“我能”“我不会”这样的区分。
“根据客户需求，选型、匹配”，说起来简单，但实际做起来，难度也是相当的大。以我手头的一个项目而言，先上图：

这两张是时间表，小项目：10W的售价、6周的开发周期，1个机构设计、1个电控设计、1个组装调试共三名人力（主要是新行业新技术=试验机，所以投入产出比会比较不好看）。
根据我的经验，近两年（2014~2015），一台中大型设备开发成本就需要：120W售价、10weeks的开发周期、2机构设计1电控设计3组装调试共七名人力。
综上所述，恐怕不是“选型、匹配”那么小的工作量吧！
非标自动化行业经过十多年的井喷式发展，开始走入平稳发展期，简单来说公司间竞争激烈/人员薪酬理性客观。
非标自动化机械工程师薪资从5K~15K都有（若是额外算上项目红利倒是真的很可观了），翻番倒真的不会，但是工科嘛，抛开信仰啊爱好啊情怀啊这些不提，也算是衣食无忧吧，饿不死也发不了大财。
项目红利方面，有的公司压根就没有，有的公司是总售价的1%~5%做为红利，也有的是项目利润的特定百分点做为红利；怎么分红利呢？有的是按特定的比例给相关人员，有的是给整个团队然后自由协调分配等等不一而足。
未来的出路嘛，传统技术岗位大抵如此——安安生生的攒经验升级高阶技术岗位/转行管理、销售、自己当老板。不知您的期望或者说梦想是怎样，安稳生活，一技傍身衣食无忧也算是一条闲逸的人生之路吧。
这些天，我几乎都是在和机械图纸打交道，工作量最大的也就是机械方面的东西。在设计的过程中，我越来越觉得我设计一个机械时，感觉会越做越顺手。不管是什么新产品要的设备，到我的手上，基本上都能马上得到一个初步的设计理念。这也是我做了那么长时间的控制和相关方面经验分不开的了。
有些东西，也许是一般机械设计师无法理解的事情。
一，步进电机和伺服电机。
一般机械设计师都可能认为只要是精密一点的机器都用伺服而不用步进电机。认为是伺服电机比步进电机好。
其实我做设计这么多年的经验上来说，这可不一定是正确的了。因为一般机械都是用PLC控制的。如果是用PLC本体脉冲控制伺服电机，这个时候的伺服电机就远不如步进电机。熟悉伺服电机的都知道，伺服真正的功能是闭环控制。伺服电机用定位模式控制时，编码器产生不了闭环功能，同样是给一个脉冲走一个角度，这时的精度上，反而不如步进电机那样精确。现在的步进电机己经达到60K脉冲转一周的精度，并且价格比伺服要便宜很多，扭力也更大一些，使用也简单得多。
二，旋转气缸。
很多地方都要用到旋转气缸，多用于一些须要翻面或转动一个角度用的机器。现在旋转气缸多为SMC和亚德客这二个品牌。SMC的一个旋转气缸的价格是一般的机器是无法接受的，动不动就要二千以上，更有5、6千以上的。如果这个价格报到客户那里，仅这个东西就可以让你失去了竞价的机会。
我的经验是，条件充许的地方，尽可能的用电机取代，步进电机是最好的代替品。步进电机价格便宜，精度高。一般一个步进电机就300多一点点，做个简单的机械零件就装好了。
三，应该多了解一些传感器的功能。
在机械设计时，就考虑好装什么样的传感器。什么地方该用什么样的开关才能达到设计要求，并且要把位置留出来。
四，不一定非得要画什么3D图
3D是用来给客户做方案的，不是用来自己看的。自己做还是二维图更理想，我所见到的那些画3D图的，几乎都出错，3D出的零件一点点错误无法清楚体现出来，而二维图却是清楚楚。我的3D图绘得自我感觉不错，除了给别人报方案时做一下，自己的设计图基本上不用3D。二维图做起来也更快一些。
我公司是专业做非标自动化设备的，我在招聘工程师时主要考核其以下几点：
1. 最好是机电一体化专业（机械和电气是密不可分的）；
1. 必须要熟练使用1～2套绘图软件（如：AutoCAD、SolidWorks等）；
2. 要熟透相关自动化元件的原理、应用（如：汽缸、电磁阀、滑轨、丝杆、步进及伺服马达等）；
3. 要知道零件的相关加工工艺及参数（如：车、铣、磨、钻、表面处理等）；
4. 最主要也是最重要的一点就是：头脑里要有丰富的“三维空间想象力”，如果不具备此“天赋”，在学校学得再好，以后在设计应用时，你都会觉得力不从心！

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