机械设计培训第一讲自动化设备概述时长：1.5H非标自动化设备概述 一般设计流程 发展趋势与工业4.0人才培养与知识结构 案列浅析1 2 3 4 5 1 2 3 45 滚珠丝杠与梯形丝杠 焊接基础知识 机械加工及表面处理 公差精度与表面粗糙度钢型材与铝型材 三相异步电机结构及原理 步进电机单相异步交流电机简介 伺服电机三相异步减速电机选型 1 2 3 45 材料/加工/公差/焊接三相/伺服/步进电机自动化设备概述传动部件与齿链传动机械附件/螺纹/模组气动液压与传动部件1 气动系统及元器件2 液压系统及元器件3 常用传感器4 滚动轴承与直线轴承5 直线导轨紧固件螺纹连接及操作件弹簧伺服行星减速机凸轮分割器单轴驱动模组1 滚珠丝杠与梯形丝杠2 联轴器3 同步带传动4 链传动5 齿轮传动12345目录1 非标自动化设备概述234 一般设计流程5发展趋势与工业4.0人才培养与知识结构案列浅析机械，源自于希腊语Mechine及拉丁文Machina，原指“巧妙的设计”。

机械的特征有两点：机械的特点1.机械是一种人为的实物构件的组合。

机械各部分之间具有确定的相对运动。

2.机器能转换机械能，如发动机气缸活塞的直线运动通过凸轮转化为主轴的旋转运动。

这是现代机械原理中的最基本的概念总体来讲，机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置的机械构成。

从机械专业的角度来说：机械具有相当重要的基础地位。

在马克思说到工业社会的时候，说工业社会，尤其是大工业社会，即是用机器生产机器的时代。

就好比我们格力用机器设备制造空调一样，空调本身就是一种机器。

发发达国家因人力资源成本高，一直十分重视非标自动化设备的研发，在汽车、电子、家电、轻工、机械、物流等各行各业的制造及相关领域得到了广泛的应用。

如大型机器人车体焊装系统，电子器件自动化装配检测系统等。

“非标设备”一词是目前市场上的流行术语，并没有统一明确的定义。

非标是个相对的概念，一般指根据客户实际需求定制设计的小量的设备，一般在没有订单的情况下不能量产。

“非标自动化设备”即指非标设备中的具有自动化生产特点的产品，包括自动化专机，自动生产线、自动装配线、自动检测线等。

自动化程度也具有不同的水平，有的半自动的设备需要人的参与，有的全自动设备完全不需要人。

自动化设备从结构上分析，主要由以下四部分组成：驱动元件传感检测系统信息处理及控制 传动及执行机构电机，气缸，液压缸等编码器，光电开关，磁感开关等PLC,单片机，工业PC 等 滚珠丝杠，直线导轨，连杆机构作为非标设备，设备往往根据客户特定功能需求，行业特征和现场工作环境单件定制，设计一般没有具体的参考案例及模型，因此通常有如下特点：非标设备特点1.机械结构相对简单，通常直接采用高集成化的驱动与执行部件，由控制系统控制执行元件的动作协调性，省略了复杂的传统机械传动系统，如凸轮传动，齿轮啮合传动，连杆机构等。

设备趋向小型化轻型化。

2.系统结构模块化.通常采用市场提供的功能部件及模块，直接用于机械功能的实现。

如滑台气缸，电动模组，气动夹爪等。

非标设备特点3.动作过程柔性化。

因广泛采用计算机、PLC等控制，执行机构的动作很容易通过编程实现柔性控制，不需要改变硬件即可实现设备的多样化、新用途。

典型代表为机器人及伺服电机驱动的各类机械结构等。

4.维护使用方便。

机械结构模块化，标准化后，一旦故障出现能很快定位故障点，快速更换。

同时工艺参数通过人机界面完成，工艺调整非常方便。

我国从80年代起，从国外引进了大量的自动化设备，包括模具、非标专机、生产线等。

另外，随着外企或合资企业的引入，他们大量采用国外先进的自动化设备。

因此，我国的非标自动化设备已有一定的规模和市场。

有许多来自德国和日本的数控机床，日美德的汽车生产线，意大利德国的高档纺织机械，就连制鞋的很多设备都是进口的。

目前，国内非标自动化设备概念已开始深入人心，有许多公司和部门在大力从事这方面的的研究开发工作。

制造自动化必将是今后的主要生产模式，尤其是经济全球化的大环境下，要参与竞争必须要有一流的工艺和制造装备。

因此非标自动化设备是制造自动化发展的必然趋势。

非标自动化设备在国内还属于新兴产业，各种理念政策还在慢慢变化但可预见，在不久的将来非标自动化设备必将发展成为一个新的龙头行业。

目前非标自动化设备发展趋势主要体现在以下几个方面：非标自动化设备发展趋势 1.提高自动化程度，融入智能化技术，从半自动、局部自动化向全自动化发展，从自动化向智能化发展。

2.机器人或机械手在非标自动化设备里的应用逐渐增多。

这也是发达国家以机器人为代表的自动化生产线得到广泛应用和快速发展的经验。

非标自动化设备发展趋势3.向小型化、轻型化发展。

微型机构、微型传感器、微型执行器等产品的出现导致各种微机电系统迅速发展。

4.人与设备更加协调。

设备的柔性和智能毕竟不能代替人的参与，但在成本许可前提下，对设备提出了更高的要求。

如智能人机界面。

德国“工业四代”(Industry4.0)即工业4.0，是指利用物联信息系统(Cyber-PhysicalSyste,简称CPS)将生产中的供应,制造,销售信息数据化、智慧化,最后达到快速、有效、个人化的产品供应。

“工业4.0”是德国政府2013年4月在汉诺威工业博览会上正式提出的一个高科技战略计划。

该项目旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及人机工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。

从以下这张图上，可以清晰的看到“工业4.0”所处的地位,这意味着一场新的工业革命。

“工业4.0”三大主题1.“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。

2.“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

3.“智能物流”,主要通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。

工业4.0有一个关键点，就是"原材料(物质)"="信息"。

具体来讲，就是工厂内采购来的原材料，被"贴上"一个标签：这是给A客户生产的XX产品，XX项工艺中的原材料。

准确来说，是智能工厂中使用了含有信息的"原材料"，实现了"原材料(物质)"="信息"，制造业终将成为信息产业的一部分，所以工业4.0将成为最后一次工业革命。

在新一轮的工业革命浪潮中,中国开始发声了。

2015年3月5日,总理在全国两会上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏大计划。

《中国制造2025》计划分为三步。

《中国制造2025》计划的三步曲第一步:力争用十年时间,迈入制造强国行列。

到2020年,基本实现工业化, 制造业大国地位进一步巩固,制造业信息化水平大幅提升。

掌握一批重点领域关键核心技术,优势领域竞争力进一步增强,产品质量有较大提高。

制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。

重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放明显下降。

到2025年,制造业整体素质大幅提升,创新能力显著增强,全员劳动生产率明显提高,两化(工业化和信息化)融合迈上新台阶。

重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放达到世界先进水平。

形成一批具有较强国际竞争力的跨国公司和产业集群,在全球产业分工和价值链中的地位明显提升。

《中国制造2025》计划的三步曲第二步:到2035年,我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。

第三步:新中国成立一百年时,制造业强国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。

制造业主要领域具有创新引领能力和明显竞争优势,建成全球领先的技术体系和产业体系。

3 人才培养与知识结构要想成为一名合格的机械设计工程师，如何自我培养？知识结构体系如何？在高校有一门专业叫做“机械设计制造及其自动化”。

这门专业所涉及的课程如下：专业基础课高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学物理实验、普通化学及实验、工程图学、理论力学、材料力学、电路基础、机械原理、机械零件、电子技术、互换性与技术测量、工程材料、金属工艺学、测试与传感技术、制造技术基础、液压与气动技术、机电传动控制、机械工程综合实验、微机原理与结构技术、CAD/CAM、单片机原理及应用。

专业课机械制造工艺学、机械系统设计、机电控制系统分析与设计、机械制造装备设计、数控技术及应用。

专业选修课机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。

实践教学包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计（论文）等，一般应安排40周专业实验现代制造技术综合实验、测试与信息处理实验、数控机床实验、机械零件与机械设计实验等。

可见，机械设计是一门复杂的、系统的、多学科的专业技术。

专项培训只能起到激发兴趣、抛砖引玉的作用。

轻理论重实践，对于很多知识点只能点到为止，关键还在于同事们自主的理论学习，以及在工作中的实践与锻炼积累。

熟悉市场上的主流设计软件熟悉市场上常用的标准件及集成部件方案考虑全面，能合理设计零部件，需要一定的空间想象能力掌握一般的设计流程和创新技法掌握机电液，机械加工等领域相关知识标准的工程图绘图及BOM表一名合格的机械设计工程师合格实践积累设计工具理论知识理论知识材料与加工驱动与传感传动与结构金属材料及加工非金属材料铝型材钢型材及其焊接三相异步电动机单相电机伺服电机步进电机气动元件及附件液压泵及液压缸气液增压缸电磁阀液压阀传感器单轴驱动模组轴承直线轴承无油衬套直线导轨滚珠丝杠梯形丝杠联轴器同步带及带轮链条与链轮传动带齿轮传动定位销肘夹各类紧固件永磁铁电磁铁弹簧缓冲器各类操作件接头阀门真空吸盘凸轮分割器减速机设计工具solidworks autoACD MISUMI AIRTAC HIWIN基本功能草图绘制零件设计组件设计模型快速调用运动仿真模拟调色渲染工程图及BOM表标准图框与模型导入线型与图层三视图准备工程图标注装配图绘制尺寸与形位公差自动化零件选型与导出气动元件选型与导出直线导轨与滚珠丝杠选型与导出非标自动化设备设计，由于其设备的独一性要求，种类多数量少，具有创新成分较高，设计制造快速等特点。

所以开发中常用模块搭接的方法，采购现成的元器件、部件和型材等，再加上设计的与之配合的机加工零件，用于系统集成。