面向制造和裝配的食品機械設(shè)計探討

蘇波　姚曉賓

摘要：在食品行業(yè)，食品機械是重要的設(shè)備類型，且覆蓋范圍非常廣，涉及到食品資源的加工、貯藏以及保鮮等環(huán)節(jié)，將影響到我國食品資源的質(zhì)量水平。在本文中，將就面向制造和裝配的食品機械設(shè)計進行一定的研究。

關(guān)鍵詞：面向制造；裝配；食品機械設(shè)計

1引言

在我國食品行業(yè)不斷發(fā)展的情況下，對于食品機械設(shè)計也具有了更高的需求。通過該機械的科學(xué)設(shè)計，不僅能夠保障食品質(zhì)量，且能夠有效促進機械企業(yè)的發(fā)展。而就現(xiàn)有情況看來，設(shè)計企業(yè)在機械設(shè)計時存在著缺少兼顧全程的情況，僅僅注重功能的滿足以及原理的設(shè)計，并在對機械零部件可制造性、可裝配性產(chǎn)生影響的情況下導(dǎo)致出現(xiàn)較多的浪費。對于該種情況，就需要設(shè)計企業(yè)能夠做好把握，以新設(shè)計理念的應(yīng)用提升設(shè)計水平。

2食品機械設(shè)計意義

在我國經(jīng)濟水平不斷提升的今天，我國的食品行業(yè)也在此過程中獲得了快速的發(fā)展。但是在每一年，我國都有大量因缺少食品加工機械沒有做好食品的加工、保險以及貯藏而造成大量的損失，而沒有做好深加工綜合利用也具有較大的損失，這部分情況的存在，都對我國食品機械行業(yè)的發(fā)展以及新機械產(chǎn)品的開發(fā)具有了非常高的市場需求。而在個性化需求的影響下，也要求我國的食品機械企業(yè)能夠?qū)ψ陨懋a(chǎn)品進行不斷的調(diào)整優(yōu)化，以此對人們在食品方面的要求進行滿足。具體來說，不僅要保證所設(shè)計出的食品機械能夠具有較低的價格以及較高的質(zhì)量，且同時需要具有較高的售后服務(wù)以及較短的交貨期。其中，較短的交貨期，即要求產(chǎn)品具有較短的設(shè)計制造流程，且在制造完成之后能夠迅速的投產(chǎn)使用。更好的售后服務(wù)，即當(dāng)設(shè)備在運行當(dāng)中發(fā)生故障情況時，能夠以較快的方式做好維修處理，對設(shè)備的正常狀態(tài)及時換元，以此最大程度降低因設(shè)備發(fā)生故障所造成的損失。而就我國目前機械制造業(yè)來說，還不能夠?qū)@部分需求進行滿足，其中非常重要的一項原因，即在食品機械設(shè)計方面還是更多的以原理設(shè)計以及基本功能的實現(xiàn)為基礎(chǔ)，在設(shè)計之后的加工工藝、機械制造、檢驗維修以及裝配調(diào)試方面還沒有做好有效的兼顧，并因此對零部件的可裝配性、可制造性以及產(chǎn)品的可維護性受到了較大的影響，并最終導(dǎo)致出現(xiàn)信息管理困難、質(zhì)量難以保證、設(shè)計反復(fù)改動以及開發(fā)周期較長等情況，甚至存在在完成設(shè)計之后于不能夠投入生產(chǎn)的情況，都將導(dǎo)致嚴(yán)重浪費情況的出現(xiàn)。對于上述問題，則需要能夠在食品機械的設(shè)計方式以及思想層面做好完善與改進，以此不斷提升我國的食品機械設(shè)計水平。

3面向制造和裝配的食品機械設(shè)計

3.1設(shè)計思路與方法

DFMA，即面向制造創(chuàng)培設(shè)計，是機械設(shè)計領(lǐng)域當(dāng)中并行工程的體現(xiàn)，在該設(shè)計方式中，其要求在整個設(shè)備開發(fā)當(dāng)中都能夠?qū)Σ⑿泄こ趟枷脒M行體現(xiàn)。根據(jù)該種要求，在實際食品機械設(shè)計前，就需要能夠?qū)罄m(xù)工程制造以及應(yīng)用當(dāng)中可能出現(xiàn)的情況進行綜合考慮，以此在實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)效率他生的基礎(chǔ)上有效降低成本。通常情況下，DFMA根據(jù)其內(nèi)容的區(qū)分可以將其分為兩大類，即面向裝配設(shè)計以及面向制造的設(shè)計。在對食品機械進行設(shè)計的概念設(shè)計或者初始階段，就需要能夠低其可制造性進行充分的考慮，即通過面向制造設(shè)計方式的應(yīng)用實現(xiàn)食品機械產(chǎn)品功能。而到了設(shè)備的具體設(shè)計階段，則需要做好主要零部件結(jié)構(gòu)的可裝配性問題，即通過面向裝配設(shè)計方式的應(yīng)用對設(shè)備的不同部件實現(xiàn)優(yōu)化，在利于裝配工作開展的情況下提升裝配效率，并在保證能夠?qū)C械產(chǎn)品功能進行滿足的基礎(chǔ)上使用最少的零部件種類以及數(shù)量，并避免出現(xiàn)在裝配階段加工，以此方式實現(xiàn)整個機械產(chǎn)品設(shè)計與制造成本的降低。

同傳統(tǒng)方式相比，通過面向制造對象裝配設(shè)計方式的應(yīng)用，則能夠在對設(shè)備制造零部件使用數(shù)量有效減少的情況下實現(xiàn)其裝配時間的縮短，以此在實現(xiàn)機械產(chǎn)品開發(fā)周期降低的情況下以迅速的方式將設(shè)備投產(chǎn)應(yīng)用，在對設(shè)計綜合效率進行提升的情況下實現(xiàn)整個過程勞動強度以及開發(fā)成本的降低。在實際機械設(shè)計中，需要全程做好以下原則的遵循：第一，使用模塊化設(shè)計，在零部件選擇當(dāng)中使用標(biāo)準(zhǔn)、簡單且利于安裝的零部件；第二，在盡可能減少所使用零件的數(shù)量與種類，保證產(chǎn)品在工作狀態(tài)下能夠利于檢驗，并做好其故障問題的快速恢復(fù)；第三，在對實際加工成本進行考慮的情況下，通過適當(dāng)工藝的應(yīng)用做好不同零部件精度的分配。在對普通裝配人員技能進行充分考慮的情況下，做好裝配過程的簡化處理，并盡可能使用經(jīng)常應(yīng)用、具有成熟經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)；第五，取消產(chǎn)品當(dāng)中可有可無的附加設(shè)計，加強產(chǎn)品的可靠性設(shè)計，以此延長產(chǎn)品的無故障工作時間。

3.2實例分析

通常情況下，在對普通食品機械進行設(shè)計時，其中就具有與上百個機械零部件以及電子元器件，同樣具有較高的復(fù)雜程度。如果按照傳統(tǒng)設(shè)計方式處理，不僅將大量使用費中標(biāo)間以及零件過渡設(shè)計，且具有維修不便、設(shè)計成本過高以及裝配時間過長的問題。

上圖為一個小型液體自動包裝機，其在運行中，通過活塞運動實現(xiàn)對機構(gòu)的控制，以此保證裝置能夠間歇、定量的開展供料處理。在上圖中，圖示1為撥叉，圖示2為軸套，圖示3為支承座，圖示4為軸，圖示5、6、12為螺母，圖示7為偏心滑塊，圖示8、9、13為平墊圈，圖示10為螺栓，圖示11為擋板，圖示14為銷軸，圖示15為開口銷，圖示16為連桿，圖示17為偏心倒槽。

3.3DFMA分析改造

按照面向制造與裝配原則，對圖1當(dāng)中機構(gòu)進行以下方面的改進與分析：第一，對于原有設(shè)計，在對軸大致結(jié)構(gòu)尺寸進行確定之后，沒有對軸套標(biāo)準(zhǔn)件進行選擇。對于該種情況，其則同DFMA原則問存在違背情況，需要立即改進。具體改進方面，在對軸結(jié)構(gòu)尺寸進行確定之后，優(yōu)選能夠?qū)υO(shè)計要求進行滿足的標(biāo)準(zhǔn)件軸套，之后再對該位置軸的具體尺寸進行確定；第二，支承座加工方面，由于其結(jié)構(gòu)具有不規(guī)則特征，在實際加工當(dāng)中則存在著較大的困難。為了便于后續(xù)加工，則需要將中間支承位置同其兩側(cè)固定位置保持為同一平面，或者能夠稍稍的向內(nèi)鎖緊，以此實現(xiàn)部分螺孔端面磨削加工量的減少；第三，撥叉件方面，需要保證其能夠在連桿的帶動下在軸上擺動，受到其同軸在裝配精度方面具有要求，如果設(shè)計裝配面過大，則會使撥叉孔內(nèi)表面與軸外表面具有較高的加工精度成本。對此，則需要對軸向配合長度進行適當(dāng)?shù)目s短；第四，撥叉功能方面，保證其能夠在一個維度上開口即可，對于左視圖上的開口設(shè)計，經(jīng)過研究為多余設(shè)計，需要在改造當(dāng)中對其取消。

4結(jié)束語

在上文中，我們對面向制造和裝配的食品機械設(shè)計進行了一定的研究。該設(shè)計理念的根本，即在對設(shè)計效率進行提升的情況下對整個過程中可能出現(xiàn)的問題進行減少，在對產(chǎn)品開發(fā)周期進行降低的基礎(chǔ)上實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性以及整體性能的提升。通過該設(shè)計方式的應(yīng)用，則能夠從根本上對傳統(tǒng)設(shè)計裝配、制造方面存在的不足問題進行解決，不僅能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，且能夠有效控制設(shè)計成本。在實際工作開展中，設(shè)計企業(yè)也需要不斷嘗試、積累經(jīng)驗，以科學(xué)設(shè)計方式的應(yīng)用更好的滿足客觀需求。