非標準設備設計中幾個重要問題的探討

顧嘯

（天津市揚帆科技開發有限公司，天津 300171）

非標準設備設計中幾個重要問題的探討

顧嘯

（天津市揚帆科技開發有限公司，天津 300171）

非標準設備設計是機械設計的一個重要組成部分，由于缺乏國家定型標準，設計難度比較大，對設計人員的要求也比較高。本文將重點圍繞非標準設備設計中的幾個重要問題展開探討，希望能對廣大設計人員有所幫助。

非標準設備；設計；結構；零件

非標準設備是國家定型標準以外的不定型、不成系列的需要根據用戶特殊需求進行單體設計的設備。非標準設備一般都是進行單臺或者小批量加工制造，缺乏固有的實踐經驗和計算公式，在設計過程中還涉及到機械、電子、自動化等多門技術的交叉融合，故而其設計難度通常大于國家標準設備。非標準設備生產商需要根據用戶需求，按照一次訂貨方式，依據具體的設計模型進行加工制造。近年來，各個行業都涉及到非標準設備的設計和加工，由于非標準設備設計難度較大，需要設計人員具有豐富的技術知識和實踐經驗，能夠有效地解決非標準設備設計中遇到的不同問題。

1　非標準設備參數的確定

設計人員在進行非標準設備設計前，需要先了解用戶提出的具體要求，將設備的工作效率、傳動效率、主軸轉速、運動速度以及工作行程等具體參數指標進行確定，防止出現參數錯誤導致設計效果不理想，給后期加工、調整和試驗帶來極大難度，同時參數的準確性能夠有效避免結構變化，確保設計的穩定性和可靠性。通常非標準設備的具體參數都是由用戶提出來的，非標準設備設計目的還是為了滿足用戶的實際使用需求，但是，設計人員不能只依賴用戶提供的參數數據，當發現用戶所提供的參數不科學時，還需要與用戶積極磋商，擬定最佳的參數指標，做好整個設計流程最關鍵的第一步。

2 非標準設備設計方案的擬定

（1）工作原理的確定。設計人員在確定參數指標后，需要準確的選擇工作原理，一般可以根據具體的條件以及綜合性參數指標來確定，同時適當地結合已有的工作原理，要敢于嘗試和創新，不斷簡化結構，提高工作性能，通過綜合分析驗證，權衡經濟效益與質量關系，確定出最優化的工作原理。一名優秀的非標準設備設計人員通常都會引入行業比較成熟的新技術，并且結合已有的設計經驗，確保設計出來的非標準設備獲得最優化的性能，同時將生產商的加工成本考慮進去，確保實現經濟效益。

（2）結構方案的確定。設計人員在確定參數和工作原理后，要想確保非標準設備工作原理能夠實現，就必須先設計詳細的結構方案。由于非標準設備設計沒有統一的規范化要求，所以，設計的結構方案也可能出現好幾種，這就需要設計人員根據自身的理論知識和實踐經驗進行綜合判斷，確定出最優化的設計結構方案。具體來說，在確定設計結構方案時需要注意以下幾點：首先，設計人員在設計結構方案過程中，可以適當選擇機構及傳動形式，但是所選擇的機構需要與已確定的工作原理相符合，并且不能夠違背機構運動學規律；其次，設計機構方案過程中需要合理的分配各個設備元件的相對位置，在滿足工作原理基礎上，盡可能地簡化結構，縮小尺寸，以便于用戶操作和維護；再次，為了提高制造效率，節約工作量，在選擇零部件進行結構改裝時應該盡量選擇市場上已有的外購標準件或者本廠已經成型的零部件，這樣能夠大大縮短工藝進程，節約生產成本，并且有利益產品質量的提升以及方便后期維護；最后，如果遇到所設計的非標準設備結果復雜的情況，可以利用組合結構的方式，設計多個結構部件，這樣有助于裝配和拆卸，后期的改裝和維護就會非常便利。此外，非標準設備雖然沒有統一的定型標準，但是設計人員可以根據自身的實踐經驗，對設備結構的各個部件以及加工過程進行設想和推理，想方設法地改進零部件的工藝性，利用豐富的專業知識和實踐經驗解決裝配和加工過程中可能遇到的難題。

3　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。設計人員在非標準設備零件的設計過程中，不能僅僅考慮零件的工作性能和裝配關系，還需要考慮強度和剛度等要素，在整個零件設計中必須保證零部件結構的工作性能，然后根據具體要求來合理確定零件的結構形式和尺寸。在零件設計過程中，設計人員在確保零件工作性能基礎上，可以適當地簡化零件的結構形狀，縮小零件的尺寸，這樣方便零部件的裝配和加工，降低制造成本。

（2）合理選擇材料及毛坯種類。零件的工作性能很大程度取決于所選用的材料及毛坯的種類，所以，為了滿足非標準設備零部件的性能要求，設計人員需要了解市場上各種材料的特性，根據設計零件的使用要求和工藝性等具體情況來合理選擇材料及毛坯種類。通常來說，非標準設備設計所采用的零部件，不一定非要具備高強度和剛度，也可以選用廉價的碳素鋼材料或者通過熱處理和表面處理來提高材料性能，使得零部件達到使用標準。比如，我們可以采用低碳鋼經滲碳淬火或用中碳鋼經表面淬火來提高表面硬度制造耐磨零件或者采用表面鍍層、噴涂的方式來提高零件表面的防腐性和耐磨性。在具體的處理方式選擇上還需要根據實際情況，充分考慮加工成本來確定。

4　非標準設備設計成本管理的優化

相對于標準設備來說，非標準設備設計過程中的成本管理難度較大。由于非標準設備設計是一個創造性的復雜的過程，一般沒有歷史數據作為參考依據，在不同的設計階段會遇到不同的影響因素，所以，需要采用有效的成本管理方法。在非標準設備設計過程中，可以采用目標成本法，即從設計方案開始保障質量的前提下進行設計成本評估，在設計方案評審過程中，需要將用戶需求轉化成設計需求，那么就需要設計人員對設計目標的成本進行預估，先確定出一個總造價。然后，在詳細的設計過程中從具體的細節方面進行設計成本控制，比如加工的工序、進程、材料的選用、結構形式和尺寸的控制等等，在這里設計人員需要采用審核零部件加工圖紙的方式，確保設計成本處于可控狀態。當然，設計人員要將設計成本和設計質量作為一個整體來考慮，一切成本管理都是建立在質量可控的基礎上的。此外，為了進一步優化非標準設備設計成本管理體系，還可以采用PDCA循環法，確保整個設計成本能夠在多方面監督下進行自主運作，防止因為設計人員不同而出現設計成本管理失效的情況。

5　非標準設備設計的新趨勢

非標準設備設計的觀念和方法不是一成不變的，需要根據市場發展做出相應改變。在進行非標準設備設計時，設計人員還需要了解非標準設備設計的發展趨勢。目前來說，我國非標準設備設計的新趨勢主要體現在兩個方面：一是衡量非標準設備設計成敗的關鍵還在于能否適應市場需要及滿足用戶要求。如果設計者不深入了解市場和用戶的具體要求，就會使得設備設計確保適用性，所以，設計者不能把主要精力放在片面追求新技術的應用上，還要考慮設備的綜合性能能不能得到用戶的認可，要講新工藝和新技術與實際需要和實際條件結合起來；二是在非標準設備設計中應采用商品化的標準零配件，這樣有利于減少自行設計的制作成本，同時也能夠提升非標準設備的性能和質量。

6　結語

非標準設備技術難度大，遇到的問題多，整個設計過程都比較繁雜，再加上非標準設備種類多、生產數量少，這就對非標準設備設計人員提出了更高的要求。作為非標準設備設計人員只有加強專業知識學習，積累實踐經驗，才能不斷提升設計水平，為用戶設計出滿意適用的非標準設備。

［1］ 李文廣.淺談非標設備的設計與制造［J］.化學工程與裝備，2010（10）.

［2］ 季平.淺談非標準設備設計方案的擬定及零件的合理設計［J］.科技創新與應用，2015（18）.

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