面向制造和裝配的制品機械設(shè)計

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會科技水平得到了提高，人們在生活中對產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。我國制造業(yè)面臨著更多的挑戰(zhàn)，而產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，由于設(shè)計和制造技術(shù)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(shè)計問題。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；裝配技術(shù)；機械制造；制造業(yè)；產(chǎn)品質(zhì)量 文獻標(biāo)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(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，社會經(jīng)濟和人民生活水平得到了顯著的提高，日常生活中對于產(chǎn)品的質(zhì)量要求也更加嚴(yán)格。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，制造加工技術(shù)仍然存在著一些問題，例如產(chǎn)品設(shè)計與加工技術(shù)不統(tǒng)一，造成資源浪費，產(chǎn)品質(zhì)量不能得到保證，使產(chǎn)品的維護性、可制造性不高，對企業(yè)帶來不良的影響。因此需要不斷地進行產(chǎn)品設(shè)計改革，針對制造和裝配的制品機械設(shè)計做出研究和探討，本文介紹了面向制造設(shè)計和裝配設(shè)計的基本內(nèi)容，簡要分析了注意事項。

1 制造設(shè)計和裝配設(shè)計

在機械制造領(lǐng)域應(yīng)用較多的是面向產(chǎn)品的裝配設(shè)計和面向產(chǎn)品的制造設(shè)計。

1.1 產(chǎn)品裝配設(shè)計

產(chǎn)品的裝配設(shè)計是指在產(chǎn)品的設(shè)計階段就需要考慮到的和裝配相關(guān)的要求和制約，使裝配和制約在計算機管理下可以統(tǒng)一為產(chǎn)品模型，這個產(chǎn)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(chǎn)品制造設(shè)計

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

2 面向制造和裝配的機械設(shè)計思路

在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計中，傳統(tǒng)的開發(fā)模式經(jīng)常會出現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計階段和產(chǎn)品制造加工階段的不協(xié)調(diào)，產(chǎn)生脫節(jié)現(xiàn)象，從而對產(chǎn)品和企業(yè)造成不利的影響。例如產(chǎn)品的設(shè)計改動增大，也就延長了產(chǎn)品的設(shè)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(chǎn)品設(shè)計模式，這種設(shè)計理念可以更加全面、有效地進行產(chǎn)品開發(fā)，在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段都結(jié)合工藝、選材相關(guān)的問題。

首先，面向制造和裝配的制品機械設(shè)計是企業(yè)中重要的工作部分，是貫穿企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程的關(guān)鍵組成部分。制造業(yè)的不斷發(fā)展使這種開發(fā)模式得到了不斷應(yīng)用，雖然在應(yīng)用中面臨出現(xiàn)的新問題，但這種設(shè)計思路具有一定的特色，不僅綜合了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)基礎(chǔ)，還考慮到了企業(yè)實際的生產(chǎn)能力，使產(chǎn)品設(shè)計達到最優(yōu)化。面向制造和裝配的制品機械設(shè)計將產(chǎn)品設(shè)計、制造與裝配有效地結(jié)合起來，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計的成

功率。

其次，面向制造和裝配的制品機械設(shè)計是將工程思想運用在機械設(shè)計中，貫穿機械開發(fā)、生產(chǎn)的全過程。在進行機械產(chǎn)品設(shè)計之前，設(shè)計人員就需要全面考慮，不僅要關(guān)注到產(chǎn)品的可裝配性和可制造性等相關(guān)的因素，還要使設(shè)計圖紙達到完整和準(zhǔn)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(shè)計思路分為面向制造和面向裝配兩個方向的內(nèi)容。面向制造需要設(shè)計人員充分考慮到產(chǎn)品的可制造性，要保證機械產(chǎn)品的使用功能；面向裝配設(shè)計是需要設(shè)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(chǎn)品裝配率，在保證產(chǎn)品可裝配性的同時，還要優(yōu)化零件。有效地保證機械產(chǎn)品的功能，并且還能夠減少零件的種類和數(shù)量，為機械生產(chǎn)帶來便利。

最后，制品機械的制造不僅可以提高機械產(chǎn)品對資源的利用率，還可以更好地促進制品機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使機械制造業(yè)得到更好的發(fā)展?，F(xiàn)代的機械設(shè)計在結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，做出了更好的改造和發(fā)展，有效地減少零件數(shù)量，縮短零件的開發(fā)周期和裝配時間，降低企業(yè)的勞動成本。

3 面向制造和裝配的制品機械設(shè)計

3.1 面向制造和裝配的制品機械設(shè)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(tǒng)的機械設(shè)計方法在設(shè)計時，會存在一些問題，例如設(shè)備維修不方便、設(shè)計的成本偏高、零部件的過度設(shè)計、使用非標(biāo)件零件、裝配的時間過長。在應(yīng)用面向制造和專配的制品機械設(shè)計中需要充分考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和使用周期，采取有效的措施來降低成本，縮短開發(fā)周期。

在進行制品機械設(shè)計的研究和改進中，設(shè)計人員需要注意如下的問題：進行模塊化設(shè)計，這為生產(chǎn)和檢驗產(chǎn)品提供了便利；在設(shè)計中要盡量地減少零件的種類和數(shù)量，盡量采用簡單的零部件，方便生產(chǎn)裝配，并且要使用標(biāo)準(zhǔn)件；盡量簡化機械設(shè)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(fù)，方便投入生產(chǎn)；設(shè)計人員要考慮到工人的專業(yè)技術(shù)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(shè)備成本；減少多余部分的設(shè)計，在生產(chǎn)過程中避免發(fā)生故障。

3.2 面向制造和裝配的制品機械設(shè)計的發(fā)展

面向制造和裝配的制品機械設(shè)計有效地融合了設(shè)計、裝配、制造和材料，是一個系統(tǒng)性的開發(fā)程序，并且這種設(shè)計模式也為工藝、設(shè)計、制造等提供了協(xié)調(diào)工作的平臺，可以有效地實現(xiàn)并行設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計，將產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)的周期縮短，推動了產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和銷售的發(fā)展。這種設(shè)計理念在機械設(shè)計中得到了實際的應(yīng)用，并且受到了更多的重視，廣泛地應(yīng)用于國防和航空領(lǐng)域，取得了很好的效果。

4 應(yīng)用實例

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

根據(jù)面向制造和裝配的機械設(shè)計理念，可對上圖所示的機械設(shè)計做下面的改進：首先，在設(shè)計圖中確定了軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，但是沒有選用標(biāo)準(zhǔn)件的軸套，因此應(yīng)先將軸的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定之后，選擇軸套標(biāo)準(zhǔn)件，再來確定軸的具體尺寸和結(jié)構(gòu)；其次，撥叉件是通過連桿帶動實現(xiàn)軸上的擺動，因此撥叉件和軸需要具有一定的裝配精度，設(shè)計圖中的裝配面較大，會使軸的外表面和撥叉的內(nèi)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(guī)則的結(jié)構(gòu)類型，應(yīng)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(jié)構(gòu)，可以看出零件的標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用可以有效地減輕裝配強度、降低成本、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、加快生產(chǎn)進度，同時裝配設(shè)計的改進還可以提高裝配的效率和可靠性。將這項設(shè)計理念應(yīng)用于產(chǎn)品的整個系統(tǒng)中，可以提高產(chǎn)品的整體設(shè)計理念，將產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、裝配和維修各個階段都能夠考慮在內(nèi)，全面而有效地推進食品機械設(shè)計。

5 結(jié)語

應(yīng)用面向制造和裝配的制品機械設(shè)計，可以有效地提高產(chǎn)品設(shè)計效率，在滿足產(chǎn)品功能和提高產(chǎn)品美觀的前提下，節(jié)省產(chǎn)品的設(shè)計成本，很好地解決了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計中存在的問題，將產(chǎn)品研發(fā)周期大大的縮短，有利于我國機械制造業(yè)的發(fā)展和進步。在這項設(shè)計理念的應(yīng)用中，需要不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，進行大膽的實踐和創(chuàng)新，積極改進設(shè)計方法和生產(chǎn)方法，與實際應(yīng)用進行有效的結(jié)合，以滿足我國經(jīng)濟發(fā)展的需要。

參考文獻

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作者簡介：周立新（1966-），男，遼寧遼陽人，遼寧建筑職業(yè)學(xué)院實驗師，研究方向：機械設(shè)計與數(shù)控加工。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）