設備設計標準匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇設備設計標準范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

IEEE802．3af標準對以太網供電（POE）做出了詳盡的規定，它允許通過以太網傳輸數據的同時提供48V電源，IEEE802．3af標準中定義的電源供電設備（PSE）是能夠通過10BASE－T、100BASE－T或者1000BASE－T網絡提供電源的DTE或者Midspan設備，而IEEE802．3af標準中定義的受電設備（PD）則是通過網絡從電源供電設備（PSE）取得電源的設備。IEEE802．3af標準中規定的PSE可以提供約13W功率。從而使小型數據設備可以通過它們的以太網連接獲得電源，而不需要從墻上的交流電源插座獲取電源。這些設備包括數字VoIP電話、網絡無線接入點、因特網設備、計算機電話、安全攝像機或任何以太網連接的數據設備。IEEE802．3af標準的推出，大大擴展了以太網的應用，同時也給以太網帶來了巨大的發展空間。

1MAX5941的功能

MAX5941A／MAX5941B是一款高度集成的電源IC，適用于以太網供電（POE）系統中的受電設備（PD）。MAX5941A／MAX5941B有兩個功能，一是提供PSE與PD之間的接口，二是通過DC－DCPWM控制器實現48V電源轉換以輸出5V或者PD所需要的電壓，輸出電壓可實現隔離或者非隔離。MAX5941A的最大占空比為85％，可用于反激式轉換器。MAX5941B的占空比限制在50％以內，主要用于單端正激式轉換器中。

2IEEE802．3af標準的PD接口特性

MAX5941的PD接口特性符合IEEE802．3af標準，可為PD提供偵測特征信號和分級信號，此外，MAX5941還集成了一個具有可編程浪涌電流控制功能的集成隔離開關，同時還具有寬滯回供電模式欠壓鎖定（UVLO）以及“電源好”狀態輸出等功能。

在偵測和分級期間，由于集成的MOSFET可提供PD隔離，MAX5941可保證偵測階段的泄漏電流失調小于10μA。其可編程限流功能可防止上電期間產生很高的浪涌電流。這些器件的UVLO供電模式具有寬滯回和長故障消隱時間等特性，因而可補償電壓在雙絞電纜上的阻性衰減，并確保系統在偵測、分級和上／掉電諸狀態間無擾動地轉換。MAX5941的UVLO門限可調，并具有一個兼容于IEEE802．3af標準的缺省值。MAX5941可工作于PD前帶有或不帶二級管橋的設計中。

圖1

MAX5941有三種不同的工作模式：PD偵測、PD分級和PD供電模式。

偵測模式（1．4V≤VIN≤10．1V）下，供電設備（PSE）將向VIN施加兩種1．4V～10．1V范圍內的電壓（最小步長1V），然后記錄兩個點的電流值，并由PSE計算ΔV／ΔI，以確認25．5kΩ特征電阻是否存在。在此模式下，MAX5941內部的大部分電路處于關閉狀態，失調電流小于10μA。如果施加在PD上的電壓有可能被顛倒，則需要在輸入端安裝保護二極管，以免對MAX5941造成內部損傷。由于PSE使用斜率技術（ΔV／ΔI）來計算特征阻抗，這樣，保護二極管引起的直流偏差已被扣除，因而不會影響偵測過程。

分級模式（12．6V≤VIN≤20V）下，PSE根據PD所要求的功率對PD進行分級。以便PSE高效地管理功率分配。IEEE802．3af標準定義了五個不同的級別。分級電流可由連接在RCL與VEE之間的外部電阻（RCL）來設定。PSE通過在PD輸入端施加一個電壓，以及測量流出PSE的電流來確定PD的分級。當PSE施加一個介于12．6V～20V之間的電壓時。PSE利用分級電流信息區分PD所需要的功率。分級電流包括25．5kΩ偵測特征電阻吸收的電流和MAX5941的電源電流，PD吸收的總電流應在IEEE802．3af標準要求之內。進入供電模式后，分級電流將被關斷。

供電模式下，當VIN上升至欠壓鎖定門限(VUV-LO,ON)以上時，MAX5941將逐步開啟內部N溝道MOSFET管Q1。圖1是MAX5941的內部接口電路框圖。MAX5941用一個恒流（典型值為10μA）對Q1柵極充電。Q1的漏－柵電容限制了MOSFET漏極電壓的上升速率，因而限制了浪涌電流。為了降低浪涌電流，也可在外部添加漏－柵電容。當Q1的漏－源電壓降至1．2V以下，且柵－源電壓高于5V時，MAX5941會發出“電源好”信號。由于MAX5941具有較寬的UVLO滯回和關斷消隱時間，因而可補償雙絞電纜的高阻抗。

3用MAX5941實現48V電源轉換

MAX5941是電流模式的PWM控制器，可將48V輸入電源轉換成5V電壓輸出，MAX5941用內部穩壓器取代高功耗的啟動電阻，這不但可為MAX5941提供啟動所需的電能，還能穩定第三（偏置）繞組的輸出電壓，從而為IC提供穩定的工作電源。開始啟動時，調節器將V＋調整到VCC并為器件提供偏置。啟動之后，改由VDD穩壓器從第三繞組輸出穩定的VCC。此結構只需一只很小的電容即可對第三繞組的輸出進行濾波，從而省下了一只濾波電感的成本。

在設計第三繞組時，所設計的線圈匝數應保證最小反射電壓始終大于12．7V。而最大反射電壓則必須小于36V。

為降低功耗，當VDD電壓達到12．7V后，可以將高壓調節器關掉。這樣可以降低功耗并改善效率。如果VCC降低到欠壓鎖定門限（VCC＝6．6V）以下，低壓調節器將被關閉，電路重新進入軟啟動。此時欠壓鎖定狀態MOSFET驅動器的輸出（NDRV）保持為低。

如果輸入電壓介于13～36V之間，只要不超出最大功耗，就可以將V＋和VDD連接到線電壓。這樣就可省掉第三繞組。

4MAX5941的設計實例

MAX5941的一般設計步驟如下：

確定具體需求

設定輸出電壓

計算變壓器主、副繞組匝比

計算復位繞組與主繞組匝比

計算第三繞組與主繞組匝比

計算檢流電阻值

計算輸出電感值

選擇輸出電容。

圖2

圖2是用MAX5941B設計的正激式DC／DC轉換器，具體計算如下：

(1)對于30V≤VIN≤67V，VOUT＝5V，IOUT＝10A，VRIPPLE≤50mV的要求。開啟門限應設為38．6V。

(2)設定輸出電壓時，可根據下式計算電阻R1和R2：

VREF／VOUT＝R2／(R1＋R2)

式中VREF是并聯調節器的基準電壓。

（3）根據最小輸入電壓和MAX5941B的最大占空比下限（44％）計算變壓器匝比時，為了能夠使用漏－源擊穿電壓小于200V的MOSFET，本設計選用最大占空比為50％的MAX5941B。然后根據下式計算匝數比：

NS／NP≥（VOUT＋VD1×DMAX）／（DMAX×VIN＿MIN）

式中：NS／NP為匝數比（NS是副繞組匝數，NP是主繞組匝數），VOUT為輸出電壓（5V），VD1為D1上的壓降（功率肖特基二極管典型壓降為0．5V），DMAX為最大工作占空比的最小值（44％），VIN＿MIN為最小輸入電壓（30V），對于本例：NS／NP≥0．395，選擇NP＝14時，NS＝6。

（4）較低的復位繞組匝比（NR／NP）可確保變壓器中的所有能量在最大占空比下的關閉周期內能夠全部返回V＋。可用下式來確定復位繞組匝比：

NR≤NP×（1－DMAX＇）／DMAX＇

式中：NR／NP為復位繞組匝比，DMAX＇為占空比的最大值（50％），計算NR＝14。

（5）選擇第三繞組匝比（NT／NP），以使最小輸入電壓能夠在VDD處提供最小工作電壓（13V）。可采用下式計算第三繞組匝比：

NP（VDDMIN＋0．7）／VIN＿MIN≤NT≤NP（VDDMAX＋0．7）／VIN＿MAX

式中：VDDMIN是最小VDD電源電壓（13V），VDDMAX是最大VDD電源電壓（30V），VIN＿MIN是最小輸入電壓（30V），VIN＿MAX是最大輸入電壓（本設計為67V），NP是主繞組匝數，NT是第三繞組匝數：可選擇NT＝7。

（6）根據下式選擇RSENSE：

RSENSE≤VILIM／（NS×1．2×IOUTMAX／NP）

式中：VILIM是檢流比較器的觸發門限電壓（0．465V），NS／NP是副端匝比（本例為5／14），IOUTMAX是最大直流輸出電流（本例為10A），RSENSE選90．4mΩ。

（7）選擇電感時，應使電感中的峰值紋波電流（LIR）介于最大輸出電流的10％和20％之間：

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Abstract: The determination of parameters, the formulation of the design, parts of the rational design and several important issues of non-standard design are discussed.Key words: non-standard equipment; mechanical design; machinery manufacturing

中圖分類號: G356.9獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）01-0020-02

1引言

非標準設備，簡稱為非標設備。它包括的內容十分廣泛，種類繁多，工作條件差別大，生產數量少，專用的工、夾、量、模具難以配置齊全，原材料也往往不易得到充分計劃供應。其特點決定在非標準設備設計過程中，往往難以在理論上或具體結構上找到現成的參考資料，或作一些必要的模擬實驗，比標準設計所遇到的困難要多得多，因非標準設備設計是一項相當繁重而又必須經常進行的重要工作，故探討非標準設備設計有著積極的意義。本文從參數的確定、設計方案的擬定、零件的合理設計等方面，對非標準設備設計過程中的幾個重要問題進行了探討。

2非標準設備參數的確定

在進行設計前，通常需要預先確定的參數有設備工作效率、傳動功率、主軸轉速、往復運動速度、工作行程等，這些參數是進行非標設計的依據。其大小變化往往會引起結構甚至整個設計方案的變動，故對原始參數的選定，必須十分慎重。在許多情況下，原始參數是由使用單位提供，使用單位對設備的使用條件比較熟悉，通常能提出比較切合實際的要求，但也可能提出一些不合理的或難以實現的參數和設計要求，這時應多做調查研究，與使用單位共同商量。

3非標準設備設計方案的擬定

方案的好壞關系到設備是否適用、可行和經濟的決定性環節。方案擬定包括兩個方面內容：根據工作原理確定結構方案。

（1）確定工作原理為完成同一工作，可以選擇不同的工作原理。究竟選用哪一種工作原理，要根據具體條件和各種要求的綜合性能指標評定。對傳統的工作原理，行之有效的應酌情考慮。同時，應大膽慎重地尋求新的，可簡化結構、提高工作性能及獲得較好的經濟效果的工作原理。因此，作為設計者應密切注意新技術的發展，把比較成熟的新技術和先進經驗及時吸收到非標準設備設計中，但不能盲目，因為衡量設備設計的好壞，不以是否采用新技術或實現某某化為標準，而是從工作性能及經濟效果等方面來衡量。

（2）確定結構方案正確的工作原理只有通過合理的結構方案才能實現。因為相同的工作原理可用不同的結構方案來實現。這要求設計者對可能的方案進行分析和比較，利用已有的實踐經驗和理論知識，找出存在的矛盾，通過調研去判別各種方案的優劣，以決定取舍，使之逐步完善起來。當然具有良好工作性能的設計方案，并不一定靠采用復雜的結構來實現，有些不好解決的設計問題，往往采用很簡單的結構就能實現。

總的說來，擬定設備結構方案應注意以下五個方面：①適當選擇機構及傳動形式，使所擬定的機構既要符合所選定的工作原理，又能符合機構運動學規律。②在總體布置上，合理安排各零件的相對位置，在保證操作安裝和維修方便的條件下，盡量縮小結構尺寸。③在結構中，盡可能采用外購標準件及本廠產品零部件，或用標準設備的零部件來進行必要的改裝，以節省工作量，有利于提高質量、降低生產成本和維護成本。④對較復雜的非標設備，盡可能采用組合結構，即將設備設計成由各個部件組成，可減少零件數，既便于裝配和拆卸，又便于生產管理縮短生產周期，也便于設備的設計修改和改裝。⑤注意從結構上改進零件的工藝性，特別是利用加工等方面的經驗和知識，設想各零件實際裝配和加工過程，考慮裝配和加工的可能性，分析可能出現的問題，逐一加以解決。

前述各個環節是互相聯系的有機整體，設計時要反復交替考慮，多做調查研究，使結構方案逐步完善。

4非標準設備零件的合理設計

（1）合理確定零件的結構形式和尺寸零件的結構形式和尺寸主要決定于零件的工作性能、裝配關系、工藝性以及對強度和剛度的要求。這些要求之間常存在各種各樣的矛盾，但經驗證明，在滿足既定工作性能的要求下，零件形狀及尺寸往往有較大的余地，這要求設計者善于根據具體情況加以解決。

為保證加工工藝性，一般盡可能簡化零件形狀，減少零件加工余量，從而減少材料消耗及降低加工成本。由于非標設備大多是單件生產，鋼制毛坯多用現成的材料、板料或其它型鋼，很少根據零件形狀鍛制毛坯，故減少零件最大外形尺寸對降低材料消耗具有決定性的意義。比如：用棒料車制軸類零件，耗材僅取決于最大軸肩尺寸及軸的長度；為提高零件強度，可以采取增大危險斷面尺寸、選擇高強度材料、適當改變零件結構形狀的方法（如制成過渡圓角或柔性結構）；為提高零件剛度，在不增加零件的截面的前提下，把實心改成空心的截面，圓截面改方截面等方法從結構上采取措施，可使抗彎或抗扭的剛度系數提高數倍至數十倍。同時，還應考慮在現有條件下便于裝夾、切削及測量，盡可能減少配制專用工、夾、刀、量、模具，盡可能用工廠現有的和效率較高的設備來加工，盡可能減少安裝及換刀次數。當然，為了便于合理選擇材料或毛坯，或者機械加工工藝、便于裝配及更換磨損零件，根據工作及制造條件的不同，考慮零件采用整體式結構，或采用組合式結構。若是受載荷零件，為滿足強度和剛度要求，其結構形狀及主要尺寸就通過一定的計算來確定。

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中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0101-01

非標準設備是指國家尚未定型標準，各設備生產廠不能在加工工藝過程中采取批量生產，只能按一次訂貨，并根據具體的設計圖紙制造的設備[1]。非標準設備種類繁多，非標設計及其工藝具備單件、小批量的特點。為適應市場的發展，滿足客戶的不同需求，非標設計工藝人員必須有良好的技術沉淀，掌握扎實的專業知識。針對非標設計及其工藝實施的特征，本文嘗試采用三維模塊化方案來解決。

1 非標設計及其工藝特征

非標設計及工藝一般為單件小批量生產，不存在樣件試制加工，要求設計人員有豐富的經驗，盡量做到一次成功，與普通設備相比，非標設備設計及其工藝具有以下特征。

（1）要求設計人員知識面廣泛，專業知識扎實。

（2）通用機床加工，使用效率低，成本高。

（3）工藝人員工作量大，工藝通用性差。

（4）工藝裝備大多采用通用夾具、標準附件、通用刀具和萬能量具[2]。

（5）對工人技術要求高。

2 三維模塊化流程

非標設計的實質是通過已有資源、知識及現有產品創造新產品的過程[3]。隨著時代的發展，傳統的使用平面軟件設計的方法已難以滿足市場對產品的品種、規格、質量及交貨周期等方面提出的更高要求，而模塊化設計解決了產品品種、規格多樣化與成本之間的矛盾，迅速在各個領域得到廣泛應用與發展[4]。使用現有的軟件如UG、Solidworks、CATIA等建立非標設備設計及工藝的三維模塊，通過個性化需求分析，其流程如圖1所示。

針對非標件的工藝設計，對工藝流程中所包含的尺寸信息、特征信息進行自動拾取，并替換卡片和數據庫中的數據。工藝模型和流程的驅動完成后，每道流程的尺寸信息、特性信息必定發生變化，再從三維模型中提取新的參數和流程更新到對應的卡片和數據庫中，以實現數據的統一性和二維卡片的同步更新。

3 應用實例

以搖柄設計為例，探研三維模塊化在非標設計中的應用。

3.1 技術要求輸入

某繞線車需手動繞線，需設計一套搖柄，搖柄部分高度為250 mm，搖柄需操作便捷、拆裝方便、加工簡單。

3.2 產品部件分析

搖柄由搖桿、轉軸、套筒、螺母等零件組裝而成，搖桿、轉軸、套筒為非標件。

3.3 三維模塊調用

根據已積累的產品設計經驗，對非標件調用后，檢查/更新關鍵參數。在三維軟件中以提供了螺母的標準件庫，可直接調用。

3.4 產品裝配

絕大多數的機械設計中包含多個零件、組件，都需要通過裝配達到設計的最終目的，同時，可以通過裝配過程和裝配分析發現零件設計或造型的不足，以便進行修改。

3.5 工藝設計

搖柄、轉軸、套筒為一般機械加工類零件，調用已有工藝知識庫進行更改即可。對于標準件螺母，可使用已編制定型的工藝卡片。

4 結語

非標設計及其工藝的三維模塊化是一個繁雜、技術沉淀的過程，其模塊化的探研為減輕設計及工藝人員的工作量起到了非常重要的作用，為非標企業的知識構建打好了基礎。在三維軟件中，實現非標產品從設計、分析、制造、裝配、成本控制等整個過程，從構建設計發展為仿真模型設計，從重復編制工藝發展為工藝批處理模式。

參考文獻

[1] 吳玉慶，隋維東.合理審定非標設備造價有效控制企業資金流失[J].齊魯石油化工，2005，33（3）.

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二、電子技術應用設備的技術標準分析

針對電子技術的原理以及其應用領域的分析對于電子技術而言其應用設備應該必須滿足以下幾項技術標準并且成為未來的發展需要。

第一、電子技術的應用設備技術標準應該實現數字化所謂數字化是與模擬化相對應的。模擬化是自然界中獨立存在的也就是說模擬化是絕對的而數字化是相對的。但是數字化與模擬化之間有著非常大的差別。數字化的傳輸效率高而且傳輸的質量也高。在數字設備中其顯像能力更強并且存在一定的高精度識別能力。而模擬技術則是一種相對廉價的技術，雖然在日常生活中應用的最多但是卻存在很多技術問題。因此，為了能夠滿足人們以及生產應用領域的需要，電子技術必須不斷的將應用設備以及技術標準向著數字化的方向發展。雖然在一定程度上數字化技術以及數字化設備的造價比較高。但是為了能夠實現數字化的發展進程河以通過技術手段不斷降低生產成本從而大力的推動數字化的發展。采用數字化設備以及數字技術以后河以從生產效率以及用戶體驗等多個方面得到提升。因此未來發展過程中，電子技術的數字化是一個大的發展方向。

第二、電子技術的應用設備標準應該實現環保化環保是目前世界的主要話題實現環保是各個行業都必須履行的業務。對于電子技術而言，由于電子技術的應用設備中，一般是屬于大功率的設備，因此在進行使用的過程中就會增加對于能源的使用。其中對于能源的使用中，電能的使用是最為常用的。所以在進行電子技術為基礎的設備的過程中需要重點考慮設備的電能使用效率。加強電子設備的功能性并盡可能的降低電能的使用效率。因此環保理念的深入應用逐步影響了包括電子技術的設備應用。因此在電子技術的應用設備中期主要的標準需要考慮環保因素。將能源的利用做到高效化從而在最大限度上實現對能源的節約。

第三、電子技術的應用設備標準應該符合高效化腿著技術的發展役備的更新，電子技術同樣面臨著考驗與挑戰。其中最為重要的一點就是如何實現高效化。其中對于應用電子技術而言通過不斷的集成與模塊化的技術應用，電子技術的設備也不斷向著高效的方向發展。因此在進行電子技術應用設備的應用標準分析的過程中需要重點考量電子技術的高效問題。將傳統的電子技術進行改良與發展從而不斷的進行模塊應用進而提高應用的效率。

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裝配就是指將總成件或者是總的零部件全部按照相應的規定和質量要求來進行全部產品的連接與組合的過程，也被人們稱作是各種總成件或者是零部件的位置關系的具體工藝過程。裝配工藝在制造行業的發展中是極為重要的，伴隨著制造業的發展，新材料與新工藝是極為廣泛的，各種高性能與高質量的裝配設備都在制造行業的需求中被研發出來，因此，可以說非標準自動化裝配設備的設計工作是非常重要的，自身有著生產效率高、所需人工少、穩定性強的特點。

1 非標準自動化裝配設備產品裝配工藝

裝配工藝對于裝配設備有著一定的影響，能夠在結構布局、實現方式。檢測方式和控制方式上進行充分的控制。自動化裝配工藝主要包括五個部分：裝配工序、檢測工序、調整工序、輔助工序、機械加工工序。

1.1 裝配工序

裝配工序主要分為兩個步驟，一個是安裝工序，另外一個是固定工序。安裝工序主要是指自動裝配設備上的一些專用工位進行相應的裝配零部件的預備連接工作。一般情況下，固定工序是在設備的安裝工序之后的，固定工序是裝配設備設備安裝中十分重要的環節，有些裝配設備在安裝的過程中，也可以將固定工序與安裝工序結合在一起進行安裝，放在同一個工位上來進行。裝配任務是極為復雜的，但是也根據任務的具體情況而定，裝配的過程是極為復雜的，需要有著多個裝配的程序，裝配設備的設計工作主要就是對這些裝配程序進行設計，這樣才能夠保證裝配的合理性。

1.2 檢測工序

檢測工序主要包括b配零部件的測試、檢驗和檢查等環節，這樣能夠充分的保證整個裝配的質量，例如裝入的零部件方位知否是正確的、裝入的零件是否有著缺陷、在裝入之后裝配質量、密封質量和尺寸的精度是否符合相應的工藝要求，裝配設備在裝配的過程中，一定要重視對于各種故障的處理，這也是檢測工序中十分重要的環節，將檢測工序做好，才能夠充分的保證裝配設備的正常進行。

1.3 調整工序

調整工序主要是指對于整個裝配工序環節中可能存在的誤差進行糾正。

1.4 輔助工序

輔助工序主要包括分選、打標記和清潔等環節。

1.5 機械加工工序

機械加工工序在自動化裝配設備的設計的過程中主要表現在固定和安裝上，能夠對一個或者是幾個零部件進行充分的加工，提高生產的效率。但是產品的生產裝配工藝并不是唯一的，與產品要求相同的工藝是也有很多，在這樣的情況下，就要對可行的裝配工藝進行充分的分析，對于整個工藝進行充分的比較，根據產品生產的難易程度和功能來進行差異的比較，從而選擇出最有的產品裝配工藝。

2 非標準自動化裝配設備的設計工作要點

2.1 結構布局設計

裝配設備按照相關的自動化程度可以將其分為全自動裝配機、半自動裝配機和自動化裝配機，裝配設備的設計結構在布局上可以分為直線型的布局設計、環線型的布局設計和轉盤型的布局設計。在這樣的情況下，就要明確整個裝配設備的運行過程，從而選擇正確的結構布局設計，還要按照具體的生產情況，根據相應工藝的復雜性和裝配設備的應用情況來進行全面的分析。

轉盤型的布局有著操作方便、占地面積小和結構緊湊的特點，而且適合應用在裝配工藝較為簡單的自動化裝配設計中，還要保證產品大小適中，其生產的環境是適合單機生產的，這樣才能夠保證自動化裝配設備的設計更加的合理，布局符合生產的基本要求。但是由于裝配設備的裝配單元都是通過相應的轉盤來進行相應的布局的，這樣就導致了整個轉盤裝配機有著不宜改進、結構復雜和需要進行柔性化生產的缺點。環線型的布局是適合應用在裝配工藝比較復雜的裝配設備生產中，這樣就能夠最大限度節省設備的使用場地，而且環線型布局會增加整個裝配的空間，也能夠按照裝配設備的生產要求來對整個功能單元進行增減，這樣裝配設備就有著柔性化的特點。

2.2 自動化機構系統設計

2.2.1 供料單元

供料單元是自動化裝配設備的重要組成部分，從裝配單機的上料機構到大型裝配生產線的物料輸送系統，供料單元是自動裝配設備具有高效率的先決條件。供料機構單元必須保證各種裝配零件能在準確的位置、時間和空間狀態，從行列中分離并移置到相應的裝配工位上。供料單元的檢測的可靠性是影響自動裝配過程故障率的主要因素。

2.2.2 裝配主體機架單元

裝配主體機架單元是指可完成裝配主件輸送功能的主體部分，它包括自動輸送機構，實現裝配主件的多工位同步或異步傳遞、夾取、裝配和檢測，還包括配置齊全的液、氣壓管路及電氣配線裝置，而且具有驅動某些裝配單元的裝配工作頭的主動軸。

為了實現裝配主件在輸送過程中實現同步裝配，需要選擇和設計精確的機械分度控制裝置，以保證每個裝配單元的工裝夾具與輸送動作準確吻合。裝配主體機架上一般應間隔排列裝配工位和檢測工位，以在上次裝配工序完成后在下道檢測工位上檢測有無工件和裝配位置是否正確，以保證發生錯誤時自動停機，以消除連續的誤裝配，避免生產浪費。

2.2.3 自動化裝配單元

自動化裝配單元布置在裝配主體機架上，對應于各裝配工位的裝配功能，自動化裝配單元可以由機構、液氣壓、電機拖動所構成，和裝配主體機架相配合完成特定裝配動作。

機械手或工業機器人可以在一次動作循環中完成各種動作，可以作為布置在主體機架上的裝配單元進行復雜部件的裝配。使用機械手可以簡化裝配主體機架的復雜程度，提高裝配的可靠性。

2.2.4 分撿單元

保證最終裝配成品的合格率，在裝配自動化機構系統的設計中，要充分考慮和布置適當的分選換向機構，對各道裝配工序中產生的次品按照要求進行分檢和分流。

3 結論

綜上所述，裝配是決定產品質量的關鍵環節，根據自動化裝配設備的特點，提出在自動化非標裝配設備設計中，從裝配工藝、結構布局、等方面進行總體設計，優化和合理的總體設計可以加快非標裝配設備的設計進度，保證自動化裝配設備系統的可靠性。

參考文獻

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【中圖分類號】G712 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）55-0052-02

【作者簡介】1.張廣敬，江蘇省徐州經貿高等職業技術學校（江蘇徐州，221004）教師，副教授，主要研究方向為職業教育教學、供應鏈管理、物流管理；2.張夢瑤，江蘇省徐州經貿高等職業技術學校（江蘇徐州，221004）教師，助理講師，主要研究方向為職業教育教學、工商管理。

課程標準是實施專業培養計劃、實現人才培養目標要求的基本教學指導文件，開發中職物流服務與管理專業核心課程的課程標準對于明確課程目標、選擇課程內容、制訂課程實施方案、規范教學過程、指導任課教師完成各項教學任務具有重要的指導意義。

一、“物流設施與設備”教學設計和實踐分析

表1（見下頁）是筆者根據修訂的“物流設施與設備”課程標準進行的一次實訓課教學的教學設計。

從該教學設計不難看出，教者以新課標的理念為指導，試圖通過現場教學、情境教學、討論性學習等多種教學方式方法，將手動液壓搬運車和手動液壓堆高車綜合操作技能、技巧和使用注意事項等有機組合起來，不僅真正實踐了“做中學、學中做”的思想，發揮了學生學習的主體作用，而且采用多元評價模式，將專業素養、學習態度、合作精神、學習過程和學習結果等因素進行了綜合考查。

二、課程標準的開發效果

（一）提高了學生的學習興趣

第一，新課標在物流設施與設備整體結構的把握上，一方面要根據學生的認知規律將所有的知識分為三大模塊：一是整體認知（對應項目一）；二是功能性設施與設備應用（對應項目二到項目九）；三是設備的維護和管理（對應項目十）。另一方面，在功能性設施與設備方面，根據物流的功能分為運輸、裝卸搬運、配送、流通加工、物流信息、倉儲等幾個項目。這種設計不僅符合學生的認知規律，而且與物流的功能相對應，便于學生更加完整和系統地掌握物流設施與設備方面的相關技能和知識，有利于提高W生的學習興趣。

第二，新課標在內容和要求的把握方面更加注重學生“應知應會”的要求，提高了學生學習的興趣。以往，有的學校在物流設備的教學中過多強調設備的技術性能和參數。比如：在講到汽車的結構時，過多強調對發動機的原理和性能、輪船的性能以及起重設備的繩索補償原理等內容的講解，不僅難以提高學生的學習興趣，也背離了物流服務與管理專業中職學生的培養目標。

第三，新課標注重學生實踐能力的培養。職業教育本質上應該是面向專業崗位開展的就業教育，學生不通過大量的校內外實踐和鍛煉很難滿足社會的需要。基于此，新課標的五條教學建議中有四條涉及實踐性教學。通過這種設計，一方面強化了學生動手能力，另一方面調動了學生學習的積極性。

（二）提升了學生的實踐能力

近幾年，各職業院校開始投入資金進行物流專業實踐開發，但信息時代各方面更新都比較快，僅按照“物流設施和設備”課程進行實訓器材引進，已不能滿足當今社會的實踐需求。另外，對于一些學校而言，該課程教學實踐基地的建設比較困難，無法為學生提供將學習和工作緊密結合的場所，也就很難發揮實踐課程的教學作用。新課程標準的開發結合當下物流市場人才的需求、現代職教教學理念以及互聯網發展的實際，提出了數字化教學資源開發和網絡化教學的建議，在保證進行實踐性教學的同時，解決了資金不足、場地不夠等問題，有利于物流專業的人才培養。

三、充分發揮課程標準對“物流設施與設備”教學的作用

（一）樹立正確的教學觀念

教師作為學生學習的引導者，只有提高自身素質才能從根本上提高教學質量。這就需要教師自身樹立正確的教學觀念，認真領會課程標準的教學理念，在傳授知識的過程中，將教學觀念合理化、實踐化。如果教師的教學觀念不強，缺少足夠的經驗，往往不利于學生對知識的學習，影響教學效率。

（二）加強工學結合

開發“物流設施與設備”課程標準的根本目的在于滿足專業崗位的需求。因此，在課程標準的實施過程中，為實現高職院校的區域服務目標，應該針對物流管理崗位需求，以職業資格標準為基礎，與物流企業進行交流，實現生產和學習的良好合作。

（三）優化教學條件

篇（7）

二、機械設備的零部件盡量采用標準成品件

標準零部件的規格尺寸、材質質量、技術參數等均符合國家統一標準，在各種設備制造中具有廣泛的通用性，可以有效的避免因尺寸誤差、材質硬度不足等一些非標準的因素影響設備的質量。在設計和生產非標準設備時，應當盡量使用外購的標準成品件，比如固定使用的零部件、檢驗使用的儀器設備、生產用的刀具磨具等，不僅可以有效的降低成本，同時可以提高制造產品的質量。標準成品零部件的使用對提高非標準機械設備的質量具有十分重要的意義，主要表現在以下幾個方面：

首先，可以提高非標準設備操作的可靠性。企業外購市場的標準零部件一般是經反復多次的試驗和實踐才投入市場，其各種條件均符合國家標準，其具有較高的性價比，可以有效的提高非標準設備制造質量。而初次制造且未經過實踐使用的非標準零部件或多或少會存在一定的缺陷，缺乏使用可靠性。

其次，可以降低非標準機械設備的制造成本。對于生產廠家而言，單件非標準零部件的制造成本比批量標準零部件的制造成本高，十分不利于生產商的成本控制。比如非標準件制造產生的管理費、設計成本、勞動生產均比標準零部件的制造成本高；或者非標準零部件的加工比較繁雜瑣碎，制造過程中因為手工問題導致產品損壞，造成材料的浪費等。最后，可以提高非標準設備制造效率。利用現有的標準成品，可以省卻設計的麻煩，同時可以避免后續制造過程中因非標準件的不合理影響制造的進度，提高工作效率

三、設備加工制造和組裝過程中質量的控制

3.1設備設計過程的質量監督在設備廠家進行設備設計的過程中，使用單位技術人員應經常與其設計人員聯系，了解設計的進展情況。設計結束、圖紙繪制完成后，由使用單位技術人員和設備廠家設計人員共同對圖紙進行會審，從整體上查看設計是否實現了工藝技術要求，設備關鍵部位的技術要求是否合適。另外，對于以前制作過的同類設備，在保證工藝技術要求的前提下，對使用中需要經常更換備件的零部件，盡量做到尺寸一致，以方便備品配件的準備。

3.2設備制造過程的質量監督在非標準機械設備制造初期，應當對關鍵零件的機械加工進度進行監督和控制，特別是大型鑄造件、鍛造件、焊接件等，嚴格按照進度計劃實施，重點監督高技術要求的設備，確保設備或部件按質按量進行。同時針對外購基礎件的質量進行嚴格把關，檢驗其精度、密度、材質、光潔度等，確保基礎件各方面符合使用標準。此外，特別注重關鍵零件加工質量的檢驗，確保零部件的高效利用。比如，在行列式滾筒設備的加工中，應當嚴格檢驗上下導軌和齒輪的加工精度，并在淬火處理后進行確認其等級硬度，以及相關的焊接部位的檢查。

3.3設備整體組裝的質量控制在完成所有零部件加工后，將各分散的部件進行組裝，形成完整的臺套設備。但在組裝過程中，組裝的精度是影響設備質量的主要因素，甚至會導致設備無法正常使用。因此，在組裝設備零部件時，特別注意清潔零部件的外部雜質，包括鐵屑、焊渣、粉塵、油漬等。此外，設備組裝完畢后，應當對組裝質量進行檢驗，確認設備是否符合技術要求。比如空載試機、負載試機、聯動試機，并根據實際生產進行調節運行參數，確保設備的良好運行。

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中圖分類號：TP393.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）01-00-02

0 引 言

具有一定規模的自動化企業中通常包含多個工控子系統，如鋼鐵企業包含電力系統、燃氣系統、氮氧氬系統、壓縮空氣系統、熱力系統、水道系統和環保系統等[1]。多樣化的工控系統所采用的傳感網絡也是多樣的：從接觸式的限位、微動開關到非接觸式的光電、接近開關，再到視覺、位移傳感器等。所支持的設備和協議也種類繁多：各種廠商的PLC、DCS、PC-Based、PXI、嵌入式系統、SCADA、變頻與傳動設備、現場儀表、執行機構等設備；RS 232/422/485、Ethernet、WiFi、ZigBee等通訊鏈路；一些通用協議如Modbus、OPC、IEC-104、IEEE1888以及各種不同廠家的專有協議。這些設備和技術大都來自中、歐、美等不同國家，所采用的現場總線標準不統一，多是由自己開發，相互之間無法兼容。

現場總線的標準涉及到各國各公司之間的利益之爭，至今未能得到統一[2]。大量來自于不同生產廠商的設備，采用不同的通訊方式導致設備之間互聯困難，子系統之間相互獨立，資源無法實現共享。若通過采用多種設備共同協作――工控計算機、工業軟件、串口服務器等――以實現設備的互聯，則對使用人員的素質要求更高，而且設備之間聯系更加錯綜復雜，系統變得更加脆弱，最終導致企業自動化系統的相應部署、調試與維護管理的成本劇增。

工業互聯網發展的最大障礙即標準不統一[3]。目前，行業內的多總線并行體系已然形成，相應的終端設備已經大量地部署在工業現場，如果將這些終端設備全部更新換代成使用統一標準接口的終端設備需要耗費大量的資金，這是很難實現的[4]。既然終端設備的標準化難以實現，若通過一個兼容多協議、多接口的中間平臺采集來自不同通信協議的數據，并進行標準化處理，將會是一個可行、易行的解決方案。

1 工業互聯網的技術架構

傳統的“兩化”融合所采用的是美國AMR公司提出的三層系統結構，即過程控制系統層（Process Control System，PCS）、制造執行系統層（Manufacturing Execution System，MES）、企業資源規劃層（Enterprise Resource Planning，ERP）[5]。層與層之間的聯接基本沒有標準可以遵循。ERP層與MES層同屬于信息化的范疇，它們之間的聯接相對比較容易實現。而PCS層，由于設備的多樣性，導致其與MES層之間聯接的復雜程度更高。

將多種儀表、傳感器和控制器等構成的傳感網絡接入到信息網絡是實現工業互聯網的關鍵。一種易行的解決方案是：以工業網關為核心設備，在PCS層與MES層之間構建一個標準化的通信平臺――信息通信技術層（Information Communication Technology，ICT），具體如圖1所示。

圖1 四層工業互聯網技術架構

網關的作用是連接兩個或多個異構的網絡，使之能夠相互通信[6]。ICT層即基于此功能，將異構傳感網絡融入工業互聯網，在工業現場的多種總線協議與要求的通信協議之間進行協議轉換，實現不同協議之間的數據交互。但工業網關與普通互聯網網關設備的工作環境不同，工業網關還須針對苛刻的工業應用環境以及客戶的特殊要求進行相應的優化定制。

2 工業網關

ICT層的工業網關是聯接傳感網絡與信息網絡的中轉站。其主要特點如下：

（1）工業網關與信息網絡聯接，需要擁有普通互聯網路由器的基本功能，能夠為工程師提供遠程平臺，允許用戶通過信息網絡對工控網絡進行實時遠程診斷、調試、管理，減少現場實地巡查的次數。

（2）傳統的工控網絡多是封閉、孤立式的總線網絡[7]。在這樣“信息孤島”式的網絡環境下，為了提高通信的效率，多采用未進行任何加密保護的“明碼”形式進行數據傳輸。在與信息網絡聯接之后，這些“明碼”傳輸的數據以及工控網絡直接暴露在所有信息網絡的用戶面前，病毒、駭客的問題也隨之而來。關鍵數據被竊取以及工控網絡癱瘓等導致的損失都是難以估量的。所以通信網關應具備多種防護技術，能夠主動實時地監控、識別、報警、阻擋來自信息網絡對工控系統的數據攻擊、竊取、篡改、破壞等行為，保障系統網絡信息安全。

（3）工業網關要應對傳感網絡設備的多總線并行問題。為實現傳感網絡的快速接入，工業網關應與傳感網絡設備之間能夠直接進行通信。工業網關需要具備多種行業接口，兼容多種現行的協議，并整合多種設備功能于一身以靈活應用于多種場景。

（4）作為產品級設備，工業網關應該簡單易用，使相關人員通過簡單的培訓甚至自學就可以掌握其基本的使用。而作為工業級設備，穩定可靠是必需的，具有寬工作溫度范圍、強抗電磁干擾能力、斷線緩存能力等。

歸結起來，工業網關應具備6項特性：①遠程管理；②安全互聯；③智能應用；④穩定可靠；⑤簡單易用；⑥降低成本。

圖2所示為SymLink-GAP工業安全網關的系統架構。該架構內部由兩個獨立主機系統組成，其內網主機連接受保護網絡（如工控網絡），外網主機連接信息網絡（如因特網）。內網兼容各類主流PLC、智能儀表、現場總線協議等數據接入，外網提供以標準協議將數據轉發給第三方或數據庫。在內網主機與外網主機之間，物理層采用專有隔離硬件，鏈路層和應用層采用私有通信協議，并對數據流進行單向控制，數據僅由內網向外網單向傳輸。

3 應 用

圖3所示是工業網關應用于某鋼鐵企業能源管理中心系統的示意圖。其目的是實現能源介質數據采集、能源設備狀態監控、在線運行管理、優化節能調度和基礎能源管理等功能。

工業網關整合通訊接口服務器、工控機、工控軟件的功能于一體。系統通過工業網關采集必要的底層系統的數據，并將這些數據自動、完整、實時地推送到實時/歷史數據庫，達到能源管理系統的綜合監控和管理要求。

4 結 語

針對工業現場設備復雜繁多、多種現場總線而導致企業兩化建設與維護成本居高不下的現狀，提出基于工業互聯網網關的ICT中間平臺通信標準化方案，既可避免已有現場設備的更新換代，又能實現低成本的現場設備互聯互通。并基于工業互聯網的應用提出工業通信網關需要具備的六項重要特性。為工業互聯網多樣化的設備之間互聯互通提供一種標準、易行的方案。

參考文獻

[1] 姜黎萍.寶鋼股份羅涇區能源管理系統[J].冶金自動化，2012，36 （2）：7-11.

[2] 羅安明，韓新民.現場總線技術的發展及趨勢[J].機電產品開發與創新，2011，24 （1）：9-11.

[3] 閔杰.標準是工業互聯網競爭制高點[N].中國電子報，2015-04-14（001）.

[4] 桂健.兼容多種通信方式的智能網關設計與實現[D].福建：福建師范大學，2014.

篇（9）

    投資規模（萬元）                10以下   10-100  100-300  300-1000  1000及

    收費率（％）                               以下     以下     以下     以上

    工程類別

    --------------------------------------------------------------------------

    城市橋梁 公園橋 復雜/一般       2.4/2.3  2.2/2.1 

    城市橋梁 小橋 復雜/一般         2.2/2.1  2.1/2.0

    城市橋梁 中橋 復雜/一般                  2.2/2.1  2.1/2.0  2.0/1.9

    城市橋梁 大橋 復雜/一般                           2.2/2.0  2.0/1.8  1.8/1.6

    立體交叉 三層全立交                                        2.1      2.0

    立體交叉 兩層全立交 復雜                          2.1      2.0      1.9

    立體交叉 兩層全立交 一般                 2.0      1.9      1.8

    立體交叉 兩層全立交 簡單        1.9      1.8      1.7

    立體交叉 簡交                   1.8      1.7

篇（10）

中圖分類號：T-651 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）23-0305-01

1.民用飛機電子設備的發展

上世紀50年代，ARINC在航空公司電子工程委員會（AEEC）支持下，繼承了飛機無線電委員會為航空公司制訂無線電標準的任務。80年代采用ARINC429數字數據總線作為標準，適應了向數字式方向的轉變，順應了B757、B767和空客A32o新一代飛機電子設備的發展，更多的ARINC數字系列規范的制訂，帶動了機載電子設備進入數字化時代。90年代提出了綜合模塊化結構概念，出現了B777的飛機信息管理系統，其機箱則代表了新一代機載電子結構。

2.現今民用飛機電子設備的存在的問題

2.1 FFF的概念變化問題

現今FFF概念由軟硬件兼顧的“Form，Fit，interface and Function”取代原先的單純硬件“Form、Fit、Function”。硬件Form僅為安裝箱盒的殼體和柜架的三維體形和外廓的尺寸。Fit為三維配合，它是接插件和線號的配合。目前大量增加了軟件的Form?Fit and interface方面的要求，在標準中占據了很大一部分。而Function繼續去規定組件或模塊的任務要求和其性能指標。

2.2 互換性的概念變化問題

從主要飛機制造商與競爭著的風險分享的機械電子產品廠商間轉向將新飛機的主要電子設備給單獨的某家電子產品廠商合伙設計和實施的總承包是航空業的近期變化。這樣顯著地減少了產品互換性和電子廠商之間的競爭，以及減少了買主的自由選用，也影響著模塊化標準和壽命成本上的折中機會。功能的綜合和區劃都由飛機制造商從整機操作上考慮。此外，屹機租用制度也使航空公司對飛機制造商施加影響上的減弱，航空公司對營運和使用上的個性化選擇很少了。軟件及其工業標準增值的一個顯著方法是跨在多機型平臺上重復使用設計的可能性。這種重復使用減少每個產品開發周期，減少成本，很大程度上考慮了可移植性。重復使用的轉移，也簡化了客戶租用飛機時的設備變更，并減少由于部件型號差異上的庫存。

2.3 更加強調操作性問題

國際民航組織尋求全球通信、導航、監視/空管（CNS/ATM）的無縫運行，使得任何航空電子系統之間的互操作性強化了機載電子設備標準化_l幾作。要求各國政府和管制之間的合作和協調，使得提供的ATM服務強調統一標準，例如空中信號在體制、協議、規格上全部一致。由于空中和地面計算機之間的信息流的數量和重要性都在增加，這意味著發信者和收信者雙方。逐漸普遍采用ARINC629總線它是雙向多發送器的傳輸總線采用具有避撞回避（CA）的CSMA存取和自主式總線控制，最多可連接120個終端在2MHz時鐘頻率下可以實現2Mbps傳輸率。

2.4 買賣雙方關系改變

ARINC標準面臨著許多新的問題，目前正處在十字路口，不知今后將走向何方。互換性難于實現，電子設備生產商不再白由競爭，科技的發展帶來的問題也有很多，航空公司白由選擇產品的可能性喪失，買方與供方之間的關系發生了微妙變化，買方對飛機供應方的依賴程度加大，與電子設備商之間的關系開始并不密切。

3.我國大型客機航電標準的研制

3.1 我國的空客A380

A380是歐洲空中客車工業公司正在生產和研制的四發遠程600座級超大型寬體客機，尚未正式投入運營。A380是目前世界上唯一采用全機身長度雙層客艙、4通道的民航客機。A380的設計是與大約60個主要機場合作進行的，以確保機場的兼容性并順利投入使用。面對日益增長的空中交通和機場的擁堵情況，A380提供了最聰明和最經濟的解決方案。解決以上問題的另一種方法是增加現有飛機的飛行頻率，這不僅需要機場數十億美元的投資，而且有可能會加重機場的擁堵以及明顯增加對環境的影響。

空中客車公司對這個問題的分析被無可爭辯地證實了，一方面來自于該項目一開始就有本行業廣泛的參與，另一方面，A380在市場上的成功也明顯證實了這一點。截止到2005年1月底，共有15家航空公司客戶宣布確認或承諾訂購154架A380飛機，其中包括27架貨運機型。網絡化設計是按ARINC一644標準的飛機數據網絡進行的，飛機網絡服務器系統是一個中央神經系統，主要依靠具有8個數據交換節點的航空電子全雙交換以太網（AFDX）支持，該設各由Ro提供，它采用雙絞線纜連接。采用AFDX的關鍵特色是包括傳遞信息達到復決確認等級的軟件配合，并控制時延或數據傳遞所需時間。

A380飛機融合了最新的技術和材料，采用了先進系統和行業工藝，達到了最嚴格的國際適航審定要求。與最接近的競爭機型相比，A380的載客量多35%，乘客的個人空間也更大。AFDX屬余度容錯總線，八個節點和計算機分為左/右部分，每個都能操縱飛機，整個系統由紅/藍雙重級，如果數據路由一方故障，則可重組，即單個交換節點上的故障仍可飛行。

3.2 我國的波音787飛機

787在技術和設計上的突破，使中型尺寸的787具有在同座級的飛機中，無以倫比的航程能力與英里成本經濟性。倘若乘客偏愛不經停直飛服務及更高航班頻率，那么787就是開辟這種新航線的完美機型，尤其是不適合大型飛機的客源少的遠程航線。波音787除了讓中型飛機尺寸與大型飛機航程的實現結合，還以0.85倍音速飛行，這也使其點對點遠程不經停直飛能力得以更好的體現，從而能在450多個新城市對之間執行點到點直飛任務，這讓運營商能更靈活地把機型與市場相匹配。首架787客機在美國西雅圖埃弗雷特波音工廠向日本ANA航空公司交付使用。波音787飛機的機載電子設備也是按網絡化飛機設計的，其以太網也采用ARINC一664標準的匕機數據網絡（ADN），和空客A一380飛機的相同，主要用雙絞銅纜連接，傳遞數據率為10OMbPs，也可利用光纜實現。用AFDX標準定義網絡協議作為機載電子結構的通信骨干，成為全電子效能的七機。也采用ARINC653的應用軟件接口標準（APEX）作為通用計算機系統，以簡化系統的綜合程序。

通過采用商用開放式標準，核心網絡可以駐宿多種第二方面應用軟件去管理信息源_l二作，以提高效率。整個吃機數據網絡采用由Smiths公司提供的公共核心系統。該客機采用大屏幕顯示器雙平顯布局，五個平板顯示器，左右儀表板上各兩個，中央操縱臺上一個。顯示器附有鍵盤和光標控制器。也有兩個二級固定EFB和兩臺HUD。還采用通信、監視功能一體化。其155和空客A一380一吃機的AESS相仿。同樣由S模式應答機撞系統、增強式近地告警系統（EGPWS）和氣象雷達（WXR）綜合而成，也含有風切變探測功能。

4.結語