非標(biāo)設(shè)備的合理化設(shè)計

馮偉

摘 要：非標(biāo)設(shè)備設(shè)計要求的不確定性、使用情況的復(fù)雜性和實現(xiàn)方式的多樣性，導(dǎo)致非標(biāo)設(shè)備設(shè)計工作中存在一些不足，以某非標(biāo)設(shè)備設(shè)計為例，通過對其進行分析，歸類出對用戶需求了解不充分、一味趨于高要求、忽視了零件間的裝配關(guān)系、忽視了現(xiàn)有資源的合理利用四個非標(biāo)設(shè)計常見不足，提出了質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)合理化、結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、提高工藝審查重要性等幾點思考。

關(guān)鍵詞：非標(biāo)設(shè)備 合理化設(shè)計 歸類分析思考

中圖分類號：Q63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0115-02

非標(biāo)設(shè)備是指國家并無大批量生產(chǎn)，而實際中又確實需要的專用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在設(shè)計制造方面不是按照國家頒布的統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格進行，而是依據(jù)實際用途需要自行設(shè)計、制造[1]。非標(biāo)設(shè)計中，同一功能往往有多種方式可以去實現(xiàn)，項目的多樣性及使用情況的復(fù)雜性，導(dǎo)致其技術(shù)要求具有不確定性，故如何在滿足要求的前提下，將機械工件結(jié)構(gòu)設(shè)計得更加合理、更加實用，則是擺在每一位非標(biāo)設(shè)計人員面前的一個重要問題。

1 非標(biāo)設(shè)計常見不足

非標(biāo)設(shè)備一般都是單件小批量生產(chǎn)，不存在樣機試制，要求設(shè)計人員有豐富的經(jīng)驗，盡量做到一次成功[2]。在非標(biāo)設(shè)備設(shè)計時，既要考慮設(shè)計是否滿足需求，是否符合工藝和節(jié)能低耗要求，還應(yīng)考慮要使非標(biāo)設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，安全穩(wěn)定，易于加工制造，便于安裝維護，這些因素兼顧才能實現(xiàn)設(shè)計的合理化。而實際中，非標(biāo)項目技術(shù)要求的不確定性及使用情況和實現(xiàn)方式的多樣性，導(dǎo)致設(shè)計人員在設(shè)計過程中，出現(xiàn)雖然設(shè)計意圖沒錯，但受到其他條件的限制，很難在實施過程中實現(xiàn)整個設(shè)計預(yù)期目的的問題，而當(dāng)實施過程中遇到了無法解決的難題時，通常只能是返回修改設(shè)計。此類問題是對非標(biāo)項目順利實施的一個重大制約因素，以下便以某非標(biāo)設(shè)備設(shè)計為例對非標(biāo)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的幾個不足進行歸類總結(jié)。

1.1 對用戶需求了解不夠充分，忽視了實際使用情況

充分考慮用戶實際使用情況是設(shè)計合理化的基本內(nèi)容，某設(shè)備主要功能是對試驗件施加預(yù)定大小和方向載荷，載荷通過作動筒來實現(xiàn)，因此加載的精確性很大程度上決定于作動筒與試驗件對點的準(zhǔn)確性，而試驗件會因為試驗工況的不同而產(chǎn)生上下左右位置的變化，故作動筒需具備二維平面內(nèi)任意位置可調(diào)的功能，此次方案是承力架上安裝作動筒加載橫梁，加載橫梁上安裝作動筒來實現(xiàn)，上下位置通過調(diào)節(jié)加載橫梁在承力架上的上下位置來實現(xiàn)，左右位置通過調(diào)節(jié)作動筒在加載橫梁上的左右位置及加載橫梁在承力架上的左右位置來實現(xiàn)，方案如圖1。

實際在移動時，發(fā)現(xiàn)加載橫梁在承力架上的左右位置受長條孔限制，不能實現(xiàn)任意位置調(diào)節(jié)，不能滿足試驗對位置的要求。在不改變加載橫梁的前提下要想實現(xiàn)所有加載點的對正，只能通過移動承力架實現(xiàn)，而單臺承力架重約1.5 t，移動需使用航吊，還涉及試驗件安全問題，移動相當(dāng)麻煩。

1.2 一味追求高要求，導(dǎo)致加工難度大，成本高。

在一般的制造過程中，機械產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的高低，對應(yīng)的生產(chǎn)過程中耗費的成本和工時也是成正比的[3]。往往是技術(shù)指標(biāo)高到一定程度時，如果想再提高相關(guān)的要求，對應(yīng)所消耗的工時費將會迅速的增加，所以從經(jīng)濟上講是不理想的。在機械產(chǎn)品設(shè)計時，相關(guān)指標(biāo)的最終確定都必須是在能夠滿足用戶使用要求的基礎(chǔ)上，與結(jié)構(gòu)工藝性相互適應(yīng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計必須盡力讓采用的加工工藝更加經(jīng)濟，最終的質(zhì)量更高。

某項目中是通過圖2所示連接件與試驗件連接來施加載荷的，由于孔位尺寸精度要求太高，導(dǎo)致裝配十分困難，而裝配施工位置距地2 m，使用輔助工具也是十分不便。實際上，連接件中心是固定在試驗件上的，加載時通過作動筒對單耳連接件施加拉力進而對試驗件施加拉力，對連接件受力情況稍加分析，便可以知道孔位精度要求這么高并無意義，即其孔位尺寸精度對加載點加載精度并無影響，是設(shè)計員一味趨于高要求，導(dǎo)致加工難度大，加工成本無謂增加。

1.3 忽視了零件間的裝配關(guān)系，導(dǎo)致裝配出現(xiàn)問題

便于安裝和維護是合理化設(shè)計的重要方面，圖3所示為某項目中固定座，單耳通過螺栓與梯形座連接，安裝時螺栓長度太長工人無法操作，最終解決這個問題的辦法是將螺栓冗余長度給截斷了，若在設(shè)計階段就考慮到，及時將問題避免，就不會耽誤工期使項目順利往下實施了。

1.4 忽視了現(xiàn)有資源的合理利用，導(dǎo)致不必要的費用

合理化設(shè)計要求設(shè)計人員在設(shè)計之初就考慮到各種資源的有效配置和利用，部分設(shè)計人員忽視了現(xiàn)有資源的合理利用，本對零件略作修改便可大大降低加工難度且不影響使用，考慮的欠缺導(dǎo)致加工難度增大，產(chǎn)生一些不必要的人力物力費用，若在此方面極力避免，可大大降低制造成本。

2 合理化設(shè)計的幾點思考

針對合理化設(shè)計的不足，可以在以下幾方面進行改進。

（1）產(chǎn)品設(shè)計時，零件的形位公差、尺寸公差和表面粗糙度等質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要考慮產(chǎn)品的使用情況和結(jié)構(gòu)，應(yīng)以滿足要求為宜，不應(yīng)要求太高，否則將會增加、提高加工方式，以至增加了制造成本。

（2）設(shè)計人員需要認(rèn)真鉆研業(yè)務(wù)，提高自身的專業(yè)技術(shù)知識水平與業(yè)務(wù)能力，即要懂得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，還要了解產(chǎn)品的工藝設(shè)計，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，做到以預(yù)防為主。

（3）在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮到產(chǎn)品工件的系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化。盡量使用成品件，這樣可以在提高非標(biāo)設(shè)備的工作可靠性的同時降低非標(biāo)設(shè)備的制造成本，還可以提高設(shè)計效率、縮短制造周期[4]。

（4）不斷地提高有關(guān)人員對于工藝性審查的重要性認(rèn)識，改變原來的重設(shè)計、輕工藝的想法，強調(diào)產(chǎn)品設(shè)計中的工藝性，并把設(shè)計工藝性作為判斷產(chǎn)品的先進性的一個重要指標(biāo)，在進行審查工作的過程中，應(yīng)該充分考慮到經(jīng)濟性因素。

（5）設(shè)計員和工藝員應(yīng)提前向操作工進行技術(shù)交底，使其對新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能、裝配工藝等技術(shù)難點做到心中有數(shù)，從而減少問題的發(fā)生。

3 結(jié)語

非標(biāo)設(shè)計中，同一功能往往有多種方式可以去實現(xiàn)，如何在滿足要求的前提下，將設(shè)計做得更加合理，是擺在每一位非標(biāo)設(shè)計人員面前的一個重要問題，該文以某非標(biāo)設(shè)備設(shè)計為例對非標(biāo)設(shè)計中常見不足進行了歸類分析，給出了合理化設(shè)計的幾點思考，要做到非標(biāo)設(shè)備的合理化設(shè)計，要求設(shè)計人員綜合考慮需求、加工工藝、節(jié)能低耗要求、結(jié)構(gòu)合理化、安全穩(wěn)定、易于加工制造和安裝維護等眾多因素。

參考文獻(xiàn)

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[2] 華宏強.非標(biāo)設(shè)備設(shè)計制造中應(yīng)注意的問題 [J].機械工程師，2005（4）：104.

[3] 李敏，黃貴華.機械加工工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析[J].河南科技，2010（4）：64.

[4] 劉竺英.淺析非標(biāo)設(shè)備設(shè)計制造要點[J].科技資訊，2009（31）：177.

[5] 趙英杰.現(xiàn)代化機械設(shè)計的合理化分析[J].統(tǒng)計與管理，2014（1）：182-183.