非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要問(wèn)題的探討

顧嘯

（天津市揚(yáng)帆科技開發(fā)有限公司，天津 300171）

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要問(wèn)題的探討

顧嘯

（天津市揚(yáng)帆科技開發(fā)有限公司，天津 300171）

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，由于缺乏國(guó)家定型標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)難度比較大，對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也比較高。本文將重點(diǎn)圍繞非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要問(wèn)題展開探討，希望能對(duì)廣大設(shè)計(jì)人員有所幫助。

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備；設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)；零件

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是國(guó)家定型標(biāo)準(zhǔn)以外的不定型、不成系列的需要根據(jù)用戶特殊需求進(jìn)行單體設(shè)計(jì)的設(shè)備。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一般都是進(jìn)行單臺(tái)或者小批量加工制造，缺乏固有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算公式，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還涉及到機(jī)械、電子、自動(dòng)化等多門技術(shù)的交叉融合，故而其設(shè)計(jì)難度通常大于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備生產(chǎn)商需要根據(jù)用戶需求，按照一次訂貨方式，依據(jù)具體的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行加工制造。近年來(lái)，各個(gè)行業(yè)都涉及到非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計(jì)和加工，由于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)難度較大，需要設(shè)計(jì)人員具有豐富的技術(shù)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠有效地解決非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)中遇到的不同問(wèn)題。

1　非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備參數(shù)的確定

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)前，需要先了解用戶提出的具體要求，將設(shè)備的工作效率、傳動(dòng)效率、主軸轉(zhuǎn)速、運(yùn)動(dòng)速度以及工作行程等具體參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行確定，防止出現(xiàn)參數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致設(shè)計(jì)效果不理想，給后期加工、調(diào)整和試驗(yàn)帶來(lái)極大難度，同時(shí)參數(shù)的準(zhǔn)確性能夠有效避免結(jié)構(gòu)變化，確保設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性。通常非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的具體參數(shù)都是由用戶提出來(lái)的，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)目的還是為了滿足用戶的實(shí)際使用需求，但是，設(shè)計(jì)人員不能只依賴用戶提供的參數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶所提供的參數(shù)不科學(xué)時(shí)，還需要與用戶積極磋商，擬定最佳的參數(shù)指標(biāo)，做好整個(gè)設(shè)計(jì)流程最關(guān)鍵的第一步。

2 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)方案的擬定

（1）工作原理的確定。設(shè)計(jì)人員在確定參數(shù)指標(biāo)后，需要準(zhǔn)確的選擇工作原理，一般可以根據(jù)具體的條件以及綜合性參數(shù)指標(biāo)來(lái)確定，同時(shí)適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合已有的工作原理，要敢于嘗試和創(chuàng)新，不斷簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高工作性能，通過(guò)綜合分析驗(yàn)證，權(quán)衡經(jīng)濟(jì)效益與質(zhì)量關(guān)系，確定出最優(yōu)化的工作原理。一名優(yōu)秀的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)人員通常都會(huì)引入行業(yè)比較成熟的新技術(shù)，并且結(jié)合已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確保設(shè)計(jì)出來(lái)的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備獲得最優(yōu)化的性能，同時(shí)將生產(chǎn)商的加工成本考慮進(jìn)去，確保實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

（2）結(jié)構(gòu)方案的確定。設(shè)計(jì)人員在確定參數(shù)和工作原理后，要想確保非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備工作原理能夠?qū)崿F(xiàn)，就必須先設(shè)計(jì)詳細(xì)的結(jié)構(gòu)方案。由于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范化要求，所以，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案也可能出現(xiàn)好幾種，這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)自身的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合判斷，確定出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案。具體來(lái)說(shuō)，在確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：首先，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，可以適當(dāng)選擇機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)形式，但是所選擇的機(jī)構(gòu)需要與已確定的工作原理相符合，并且不能夠違背機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律；其次，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)方案過(guò)程中需要合理的分配各個(gè)設(shè)備元件的相對(duì)位置，在滿足工作原理基礎(chǔ)上，盡可能地簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮小尺寸，以便于用戶操作和維護(hù)；再次，為了提高制造效率，節(jié)約工作量，在選擇零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改裝時(shí)應(yīng)該盡量選擇市場(chǎng)上已有的外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件或者本廠已經(jīng)成型的零部件，這樣能夠大大縮短工藝進(jìn)程，節(jié)約生產(chǎn)成本，并且有利益產(chǎn)品質(zhì)量的提升以及方便后期維護(hù)；最后，如果遇到所設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備結(jié)果復(fù)雜的情況，可以利用組合結(jié)構(gòu)的方式，設(shè)計(jì)多個(gè)結(jié)構(gòu)部件，這樣有助于裝配和拆卸，后期的改裝和維護(hù)就會(huì)非常便利。此外，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備雖然沒(méi)有統(tǒng)一的定型標(biāo)準(zhǔn)，但是設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件以及加工過(guò)程進(jìn)行設(shè)想和推理，想方設(shè)法地改進(jìn)零部件的工藝性，利用豐富的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)解決裝配和加工過(guò)程中可能遇到的難題。

3　非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零件的合理設(shè)計(jì)

（1）合理確定零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。設(shè)計(jì)人員在非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不能僅僅考慮零件的工作性能和裝配關(guān)系，還需要考慮強(qiáng)度和剛度等要素，在整個(gè)零件設(shè)計(jì)中必須保證零部件結(jié)構(gòu)的工作性能，然后根據(jù)具體要求來(lái)合理確定零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。在零件設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員在確保零件工作性能基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化零件的結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零部件的性能要求，設(shè)計(jì)人員需要了解市場(chǎng)上各種材料的特性，根據(jù)設(shè)計(jì)零件的使用要求和工藝性等具體情況來(lái)合理選擇材料及毛坯種類。通常來(lái)說(shuō)，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)所采用的零部件，不一定非要具備高強(qiáng)度和剛度，也可以選用廉價(jià)的碳素鋼材料或者通過(guò)熱處理和表面處理來(lái)提高材料性能，使得零部件達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。比如，我們可以采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火或用中碳鋼經(jīng)表面淬火來(lái)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(lái)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(jù)實(shí)際情況，充分考慮加工成本來(lái)確定。

4　非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)成本管理的優(yōu)化

相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備來(lái)說(shuō)，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本管理難度較大。由于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性的復(fù)雜的過(guò)程，一般沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)作為參考依據(jù)，在不同的設(shè)計(jì)階段會(huì)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采用目標(biāo)成本法，即從設(shè)計(jì)方案開始保障質(zhì)量的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)成本評(píng)估，在設(shè)計(jì)方案評(píng)審過(guò)程中，需要將用戶需求轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)需求，那么就需要設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的成本進(jìn)行預(yù)估，先確定出一個(gè)總造價(jià)。然后，在詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中從具體的細(xì)節(jié)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)成本控制，比如加工的工序、進(jìn)程、材料的選用、結(jié)構(gòu)形式和尺寸的控制等等，在這里設(shè)計(jì)人員需要采用審核零部件加工圖紙的方式，確保設(shè)計(jì)成本處于可控狀態(tài)。當(dāng)然，設(shè)計(jì)人員要將設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)質(zhì)量作為一個(gè)整體來(lái)考慮，一切成本管理都是建立在質(zhì)量可控的基礎(chǔ)上的。此外，為了進(jìn)一步優(yōu)化非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)成本管理體系，還可以采用PDCA循環(huán)法，確保整個(gè)設(shè)計(jì)成本能夠在多方面監(jiān)督下進(jìn)行自主運(yùn)作，防止因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員不同而出現(xiàn)設(shè)計(jì)成本管理失效的情況。

5　非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)的觀念和方法不是一成不變的，需要根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展做出相應(yīng)改變。在進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要了解非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是衡量非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵還在于能否適應(yīng)市場(chǎng)需要及滿足用戶要求。如果設(shè)計(jì)者不深入了解市場(chǎng)和用戶的具體要求，就會(huì)使得設(shè)備設(shè)計(jì)確保適用性，所以，設(shè)計(jì)者不能把主要精力放在片面追求新技術(shù)的應(yīng)用上，還要考慮設(shè)備的綜合性能能不能得到用戶的認(rèn)可，要講新工藝和新技術(shù)與實(shí)際需要和實(shí)際條件結(jié)合起來(lái)；二是在非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)中應(yīng)采用商品化的標(biāo)準(zhǔn)零配件，這樣有利于減少自行設(shè)計(jì)的制作成本，同時(shí)也能夠提升非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的性能和質(zhì)量。

6　結(jié)語(yǔ)

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備技術(shù)難度大，遇到的問(wèn)題多，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都比較繁雜，再加上非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備種類多、生產(chǎn)數(shù)量少，這就對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。作為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)人員只有加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能不斷提升設(shè)計(jì)水平，為用戶設(shè)計(jì)出滿意適用的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

［1］ 李文廣.淺談非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造［J］.化學(xué)工程與裝備，2010（10）.

［2］ 季平.淺談非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)方案的擬定及零件的合理設(shè)計(jì)［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（18）.

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