非標(biāo)設(shè)備的合理化設(shè)計(jì)

馮偉

摘 要：非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)要求的不確定性、使用情況的復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)方式的多樣性，導(dǎo)致非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)工作中存在一些不足，以某非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)為例，通過對(duì)其進(jìn)行分析，歸類出對(duì)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(gè)非標(biāo)設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、提高工藝審查重要性等幾點(diǎn)思考。

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

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

非標(biāo)設(shè)備是指國(guó)家并無大批量生產(chǎn)，而實(shí)際中又確實(shí)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(jì)制造方面不是按照國(guó)家頒布的統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格進(jìn)行，而是依據(jù)實(shí)際用途需要自行設(shè)計(jì)、制造[1]。非標(biāo)設(shè)計(jì)中，同一功能往往有多種方式可以去實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)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(jī)械工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更加合理、更加實(shí)用，則是擺在每一位非標(biāo)設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)重要問題。

1 非標(biāo)設(shè)計(jì)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(jī)試制，要求設(shè)計(jì)人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)，盡量做到一次成功[2]。在非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，安全穩(wěn)定，易于加工制造，便于安裝維護(hù)，這些因素兼顧才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的合理化。而實(shí)際中，非標(biāo)項(xiàng)目技術(shù)要求的不確定性及使用情況和實(shí)現(xiàn)方式的多樣性，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)雖然設(shè)計(jì)意圖沒錯(cuò)，但受到其他條件的限制，很難在實(shí)施過程中實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)預(yù)期目的的問題，而當(dāng)實(shí)施過程中遇到了無法解決的難題時(shí)，通常只能是返回修改設(shè)計(jì)。此類問題是對(duì)非標(biāo)項(xiàng)目順利實(shí)施的一個(gè)重大制約因素，以下便以某非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)為例對(duì)非標(biāo)設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的幾個(gè)不足進(jìn)行歸類總結(jié)。

1.1 對(duì)用戶需求了解不夠充分，忽視了實(shí)際使用情況

充分考慮用戶實(shí)際使用情況是設(shè)計(jì)合理化的基本內(nèi)容，某設(shè)備主要功能是對(duì)試驗(yàn)件施加預(yù)定大小和方向載荷，載荷通過作動(dòng)筒來實(shí)現(xiàn)，因此加載的精確性很大程度上決定于作動(dòng)筒與試驗(yàn)件對(duì)點(diǎn)的準(zhǔn)確性，而試驗(yàn)件會(huì)因?yàn)樵囼?yàn)工況的不同而產(chǎn)生上下左右位置的變化，故作動(dòng)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(dòng)筒加載橫梁，加載橫梁上安裝作動(dòng)筒來實(shí)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(shí)現(xiàn)，左右位置通過調(diào)節(jié)作動(dòng)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(shí)現(xiàn)，方案如圖1。

實(shí)際在移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)加載橫梁在承力架上的左右位置受長(zhǎng)條孔限制，不能實(shí)現(xiàn)任意位置調(diào)節(jié)，不能滿足試驗(yàn)對(duì)位置的要求。在不改變加載橫梁的前提下要想實(shí)現(xiàn)所有加載點(diǎn)的對(duì)正，只能通過移動(dòng)承力架實(shí)現(xiàn)，而單臺(tái)承力架重約1.5 t，移動(dòng)需使用航吊，還涉及試驗(yàn)件安全問題，移動(dòng)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(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的高低，對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)過程中耗費(fèi)的成本和工時(shí)也是成正比的[3]。往往是技術(shù)指標(biāo)高到一定程度時(shí)，如果想再提高相關(guān)的要求，對(duì)應(yīng)所消耗的工時(shí)費(fèi)將會(huì)迅速的增加，所以從經(jīng)濟(jì)上講是不理想的。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)必須盡力讓采用的加工工藝更加經(jīng)濟(jì)，最終的質(zhì)量更高。

某項(xiàng)目中是通過圖2所示連接件與試驗(yàn)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(shí)際上，連接件中心是固定在試驗(yàn)件上的，加載時(shí)通過作動(dòng)筒對(duì)單耳連接件施加拉力進(jìn)而對(duì)試驗(yàn)件施加拉力，對(duì)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(duì)加載點(diǎn)加載精度并無影響，是設(shè)計(jì)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(hù)是合理化設(shè)計(jì)的重要方面，圖3所示為某項(xiàng)目中固定座，單耳通過螺栓與梯形座連接，安裝時(shí)螺栓長(zhǎng)度太長(zhǎng)工人無法操作，最終解決這個(gè)問題的辦法是將螺栓冗余長(zhǎng)度給截?cái)嗔耍粼谠O(shè)計(jì)階段就考慮到，及時(shí)將問題避免，就不會(huì)耽誤工期使項(xiàng)目順利往下實(shí)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(fèi)用

合理化設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之初就考慮到各種資源的有效配置和利用，部分設(shè)計(jì)人員忽視了現(xiàn)有資源的合理利用，本對(duì)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(fèi)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(jì)的幾點(diǎn)思考

針對(duì)合理化設(shè)計(jì)的不足，可以在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。

（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，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(huì)增加、提高加工方式，以至增加了制造成本。

（2）設(shè)計(jì)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(shí)水平與業(yè)務(wù)能力，即要懂得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還要了解產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，做到以預(yù)防為主。

（3）在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)降低非標(biāo)設(shè)備的制造成本，還可以提高設(shè)計(jì)效率、縮短制造周期[4]。

（4）不斷地提高有關(guān)人員對(duì)于工藝性審查的重要性認(rèn)識(shí)，改變?cè)瓉淼闹卦O(shè)計(jì)、輕工藝的想法，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的工藝性，并把設(shè)計(jì)工藝性作為判斷產(chǎn)品的先進(jìn)性的一個(gè)重要指標(biāo)，在進(jìn)行審查工作的過程中，應(yīng)該充分考慮到經(jīng)濟(jì)性因素。

（5）設(shè)計(jì)員和工藝員應(yīng)提前向操作工進(jìn)行技術(shù)交底，使其對(duì)新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能、裝配工藝等技術(shù)難點(diǎn)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(jì)中，同一功能往往有多種方式可以去實(shí)現(xiàn)，如何在滿足要求的前提下，將設(shè)計(jì)做得更加合理，是擺在每一位非標(biāo)設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)重要問題，該文以某非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)為例對(duì)非標(biāo)設(shè)計(jì)中常見不足進(jìn)行了歸類分析，給出了合理化設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考，要做到非標(biāo)設(shè)備的合理化設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)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(hù)等眾多因素。

參考文獻(xiàn)

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