面向制造和裝配的制品機械設計

摘要：隨著經濟的發展，社會科技水平得到了提高，人們在生活中對產品質量提出了更高的要求。我國制造業面臨著更多的挑戰，而產品在生產過程中，由于設計和制造技術不一致，造成成本的增加和資源的浪費，因此需探討面向制造和裝配的制品機械設計問題。

關鍵詞：機械設計；裝配技術；機械制造；制造業；產品質量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TS203 文章編號：1009-2374（2016）21-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.006

隨著科學技術的發展和進步，社會經濟和人民生活水平得到了顯著的提高，日常生活中對于產品的質量要求也更加嚴格。在產品的生產過程中，制造加工技術仍然存在著一些問題，例如產品設計與加工技術不統一，造成資源浪費，產品質量不能得到保證，使產品的維護性、可制造性不高，對企業帶來不良的影響。因此需要不斷地進行產品設計改革，針對制造和裝配的制品機械設計做出研究和探討，本文介紹了面向制造設計和裝配設計的基本內容，簡要分析了注意事項。

1 制造設計和裝配設計

在機械制造領域應用較多的是面向產品的裝配設計和面向產品的制造設計。

1.1 產品裝配設計

產品的裝配設計是指在產品的設計階段就需要考慮到的和裝配相關的要求和制約，使裝配和制約在計算機管理下可以統一為產品模型，這個產品模型為通用的，可以滿足裝配需要，并且操作簡單，可以有效地提高裝配效率，降低裝配的成本。

1.2 產品制造設計

產品的制造設計是指在產品的設計階段就需要考慮到與制造相關的要求和制約，并且全面地評價產品設計和工藝設計，在傳統的設計基礎上進行改革。制造設計需要充分地考慮到制造需求，保證制造出的產品具有環保性和可維護性。

2 面向制造和裝配的機械設計思路

在產品的開發設計中，傳統的開發模式經常會出現產品設計階段和產品制造加工階段的不協調，產生脫節現象，從而對產品和企業造成不利的影響。例如產品的設計改動增大，也就延長了產品的設計周期，浪費了大量的人力和物力。因此，研究者提出了面向制造和面向裝配的產品設計模式，這種設計理念可以更加全面、有效地進行產品開發，在產品設計的各個階段都結合工藝、選材相關的問題。

首先，面向制造和裝配的制品機械設計是企業中重要的工作部分，是貫穿企業產品開發過程的關鍵組成部分。制造業的不斷發展使這種開發模式得到了不斷應用，雖然在應用中面臨出現的新問題，但這種設計思路具有一定的特色，不僅綜合了傳統的產品開發基礎，還考慮到了企業實際的生產能力，使產品設計達到最優化。面向制造和裝配的制品機械設計將產品設計、制造與裝配有效地結合起來，大大提高了產品設計的成

功率。

其次，面向制造和裝配的制品機械設計是將工程思想運用在機械設計中，貫穿機械開發、生產的全過程。在進行機械產品設計之前，設計人員就需要全面考慮，不僅要關注到產品的可裝配性和可制造性等相關的因素，還要使設計圖紙達到完整和準確，盡量地減少或者避免因為大量修改帶來的人力、物力的浪費。這種設計思路分為面向制造和面向裝配兩個方向的內容。面向制造需要設計人員充分考慮到產品的可制造性，要保證機械產品的使用功能；面向裝配設計是需要設計人員首要考慮到機械零件的可裝配性，并且有效地提高產品裝配率，在保證產品可裝配性的同時，還要優化零件。有效地保證機械產品的功能，并且還能夠減少零件的種類和數量，為機械生產帶來便利。

最后，制品機械的制造不僅可以提高機械產品對資源的利用率，還可以更好地促進制品機械產業的發展，使機械制造業得到更好的發展。現代的機械設計在結合傳統設計方法的基礎上，做出了更好的改造和發展，有效地減少零件數量，縮短零件的開發周期和裝配時間，降低企業的勞動成本。

3 面向制造和裝配的制品機械設計

3.1 面向制造和裝配的制品機械設計的注意事項

一個制品機械至少會包括幾百個零部件和電子元器件，采用傳統的機械設計方法在設計時，會存在一些問題，例如設備維修不方便、設計的成本偏高、零部件的過度設計、使用非標件零件、裝配的時間過長。在應用面向制造和專配的制品機械設計中需要充分考慮產品的生產周期和使用周期，采取有效的措施來降低成本，縮短開發周期。

在進行制品機械設計的研究和改進中，設計人員需要注意如下的問題：進行模塊化設計，這為生產和檢驗產品提供了便利；在設計中要盡量地減少零件的種類和數量，盡量采用簡單的零部件，方便生產裝配，并且要使用標準件；盡量簡化機械設備，這方便機械檢修人員進行機械檢修工作，使機械故障迅速修復，方便投入生產；設計人員要考慮到工人的專業技術能力，將裝配過程盡量簡化；合理分配各個零部件的精度，考慮設備成本；減少多余部分的設計，在生產過程中避免發生故障。

3.2 面向制造和裝配的制品機械設計的發展

面向制造和裝配的制品機械設計有效地融合了設計、裝配、制造和材料，是一個系統性的開發程序，并且這種設計模式也為工藝、設計、制造等提供了協調工作的平臺，可以有效地實現并行設計和創新設計，將產品從設計到生產的周期縮短，推動了產品設計、生產和銷售的發展。這種設計理念在機械設計中得到了實際的應用，并且受到了更多的重視，廣泛地應用于國防和航空領域，取得了很好的效果。

4 應用實例

本文以某個液體自動包裝機設計為例子，在設計時，液體充填裝置中是通過活塞運動控制機械來實現定量精確供料，這種活塞運動控制機械結構的設計圖如圖1所示：

根據面向制造和裝配的機械設計理念，可對上圖所示的機械設計做下面的改進：首先，在設計圖中確定了軸的結構和尺寸，但是沒有選用標準件的軸套，因此應先將軸的結構尺寸初步確定之后，選擇軸套標準件，再來確定軸的具體尺寸和結構；其次，撥叉件是通過連桿帶動實現軸上的擺動，因此撥叉件和軸需要具有一定的裝配精度，設計圖中的裝配面較大，會使軸的外表面和撥叉的內表面加工成本過高，可以縮短軸的配合長度；最后，對于支承座的加工較為困難，屬于不規則的結構類型，應將中間的支承和兩邊的固定部分稍微向里縮小一些，來減小固定部分中螺孔面的磨削加工量。

通過以上分析食品機械中一個簡單的結構，可以看出零件的標準件應用可以有效地減輕裝配強度、降低成本、縮短產品研發周期、加快生產進度，同時裝配設計的改進還可以提高裝配的效率和可靠性。將這項設計理念應用于產品的整個系統中，可以提高產品的整體設計理念，將產品的設計、生產、裝配和維修各個階段都能夠考慮在內，全面而有效地推進食品機械設計。

5 結語

應用面向制造和裝配的制品機械設計，可以有效地提高產品設計效率，在滿足產品功能和提高產品美觀的前提下，節省產品的設計成本，很好地解決了傳統產品設計中存在的問題，將產品研發周期大大的縮短，有利于我國機械制造業的發展和進步。在這項設計理念的應用中，需要不斷總結經驗教訓，進行大膽的實踐和創新，積極改進設計方法和生產方法，與實際應用進行有效的結合，以滿足我國經濟發展的需要。

參考文獻

[1] 欽成民.面向制造和裝配的制品機械設計[J].科學與財富，2013，（9）.

[2] 蔡鵬.面向制造和裝配的制品機械設計[J].中國機械，2014，（14）.

[3] 劉江和.面向制造和裝配的制品機械設計思路探討[J].華章，2014，（11）.

作者簡介：周立新（1966-），男，遼寧遼陽人，遼寧建筑職業學院實驗師，研究方向：機械設計與數控加工。

（責任編輯：黃銀芳）