淺談工位器具的合理性設計與使用

馬璇華

摘 要：工位器具是工作崗位上能用的器具的統稱，可以提高產品質量，改善現場管理，在機械加工和裝配車間里有著廣泛的應用。筆者在工作實踐中，結合工位器具的功能、類型總結了幾點工位器具的合理性設計方法與使用規范。

關鍵詞：工位器具；合理性設計；使用；管理

1 關于工位器具

1.1 工位器具的定義和用途

工位器具屬于生產工藝裝備范疇。在GB/T4863-1985《機械制造工藝基本術語》中，工位器具定義為：“在工作地或倉庫中用以存放生產對象或工具用的各種裝置。”從定義可以知道，在生產過程中，工位器具不僅用于存儲毛坯、半成品、成品及各種分總成，還用于存儲各種工具等。在實際生產中，工位器具除了用于存儲，還用于運輸，相應的使用地點也不僅是作業現場和倉庫。

1.2 工位器具的功能和分類

工位器具包括料箱（周轉箱、物料籃、鐵箱）、托盤、料架、襯格、平板推車等。其主要功能為：符合裝配工藝要求，節約工位面積，無包裝廢棄物，有利于現場定置定位管理；裝卸搬運效率高，取放操作靈活；產品質量防護，防止產品裝卸搬運過程中磕碰、劃傷，同時也可以防塵、防銹等。

工位器具主要分為托盤類、箱類、容器類、柜類、架類、工作臺、車類等。

2 工位器具的設計和制造

工位器具的設計沒有現成的標準參照，只能依據工藝裝備的一般設計原則，并結合實際情況進行滿足生產需要，方便員工操作的設計。

工位器具的一般原則：

第一，工位器具的構造應首先考慮零件的尺寸、重量、形狀和防銹蝕、防磕碰的要求，使所存放的零件保證表面質量的完好性。

第二，工位器具要方便零件的儲存、倒運和存取，使操作者拿取零件省時、省力。

第三，工位器具的整體結構要緊湊，盡量做到占地面積小。

第四，存儲零件用的工位器具應考慮高架和多層存放，對于其他情況能堆垛的也要堆垛，高度空間上充分利用。

第五，單個工位器具內存放零件的數量，要和確定的工序生產節拍相對應，便于配送。

第六，工位器具的結構應該方便存放物品的計數，使操作者可以做到過目知數。

除考慮以上設計的基本原則外，在設計過程中還應該盡可能的考慮單一器具的通用性，設計出適合產品形狀和質量保證的通用型工位器具。對于一條流水線或者一個車間的工位器具，類型應該盡量少，外形尺寸特別是寬度尺寸應盡可能保持一致，這樣既美觀又便于車間的定置管理，相類似的零件盡可能設計成相同外部尺寸規格的工位器具，便于堆垛，碼放及返空，實現單一器具的有效利用，降低工位器具的制作成本，便于現場管理。在考慮設計器具通用性的同時也要考慮設計制作專用器具，滿足特殊形狀或表面質量特殊要求工件的需要。

工位器具設計要點：

第一，合理選擇材料：對于箱類、容器類等，可選用合適強度的鋼板焊接而成，也可以選用高強度的塑料材料壓塑而成；對于架類等其他工位器具，其承重框架結構應盡可能選用型鋼，尤其以角鋼、方鋼等成型鋼材最為常見，因為型鋼的抗彎，抗扭性能好，其支撐面又可覆以其他材料的以滿足器具設計的具體要求。

第二，要有一定的強度和剛度：工位器具在裝卸零件時會受到一定程度豎直方向的沖擊，在叉運或運輸過程中受到一定的顛簸及水平方向上的沖擊，有的工位器具需要經常起吊，這就要求工位器具要有一定的強度和剛度，確保工位器具在使用過程中能保證框架的穩定及承載力；部分器具或具有輪子結構，更應注意輪子與器具整體框架的鏈接位的牢固性。

第三，考慮對零件的防護：對于已噴面漆的零件及外表面是配合面或表面處理過的精度較高的零件，如各種機械裝配中使用的軸承，要求將零件彼此隔開，支撐面及間隔面覆蓋以柔性吸油物質，如橡膠皮、塑料管、尼龍塊、泡面板或者海綿等，避免軸承的磕碰或劃傷，并保證軸承自帶的防護油不過度流失。

3 工位器具的使用和管理

在一些生產單位中，工位器具經過幾次周轉后就不知所蹤，或者損壞報廢較快。為了避免丟失、損毀，提高工位器具使用效率和使用壽命，還必須對工位器具的現場使用、轉運、返空及存儲進行有效的管理。

3.1 工位器具的標準化

（1）工位器具的編號。為方便識別存放的零件及工位器具的使用管理，應當對工位器具進行編號，并在工位器具外表明顯位置處噴印上器具編號。編號的顏色與工位器具顏色對比要明顯。工位器具的編號可以分段用字母標明廠家代碼及器具的類型、分類、材質等加以圖紙序號及器具流水號；對于專用性很強的器具可直接用零件代號。

（2）工位器具顏色。為了便于工位器具的現場直觀的管理及改善，工位器具的顏色要進行整體定制。特殊產品系列的零件的工位器具可以采用同一種特殊的顏色，如軍品件或實驗件等專用器具，其余器具可根據使用點不同進行定制，如不同的使用車間之間選用特定顏色。如果擁有多個供應商或采用第三方物流的采用第三方物流或有多個供方的，不同供應商和三方物流的工位器具顏色應該有所不同，且不與本企業器具顏色相同，方便區別。

3.2 工位器具的使用和回收

在使用工位器具前，應該檢查器具是否完好、清潔。所放零件要與器具編號對應，做到專架專用。如果錯放，可能導致零件的損壞或影響工位器具的使用壽命。另外，盛放零件的數量必須按照設計的容量存放，不可強行增加，否則會使工位器具應超負荷裝載導致變形導致安全事故或影響零件運輸質量。裝載活動零件的工位器具在裝入零件后必須將零件固定完善后才可進行移動或起吊等作業。進行起吊作業時，必須鉤吊吊耳或規定的相應部位，以免造成傾斜、變形或零件滑落等情況。

工位器具在現場使用時需要指定流轉地點和責任人。器具隨零件移動到需求工序后需要將工位器具轉運到最初工序以保證循環使用。所以，工位器具里的工件使用完畢，應放到指定的位置，方便再次使用和回收。

3.3 工位器具的養護及維修

工位器具上的油污或雜物可能會影響到所放零件的表面質量，影響總成裝配質量和零件外觀質量。因此，日常使用中就要根據器具使用頻率或是所放零件的表面質量的要求，對不同的器具的進行定期的清洗，防止污染了的工位器具影響了零件的表面質量。

3.4 將工位器具納入到工藝檢查

為了更加合理有效使用工位器具及管理，對具體生產車間進行工藝紀律檢查時，將工位器具的使用和管理納入工藝紀律的檢查范圍，對責任單位進行考評。具體可以就以下這些項目進行檢查：

（1）工位器具清潔度檢查，例如器具上是否有灰塵、油污、垃圾等；

（2）工位器具上存放的具體零件與工位器具規定存放的零件是否一致；

（3）現場使用的工位器具損壞了是否及時報修或更新；

（4）工位器具上存放的零件數與工位器具設計存放零件數是否相符；

（5）工位器具上存放的零件是否按存放要求擺放，是否滿足器具對零件的保護；

（6）空閑的工位器具是否放到指定的返空區域，是否進行定置管理。

要對不符合要求的項目要求立即整改，并作為對生茶車間的綜合考核依據。

參考文獻：

[1] 聞邦椿.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2] 王鳳平.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3] 王光斗.機床夾具設計手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2000.