關(guān)于非標準設(shè)備設(shè)計及工藝的模塊化研究

林宇 孫日衛(wèi)

摘要：非標準設(shè)備設(shè)計對工程質(zhì)量、經(jīng)濟效益與本質(zhì)安全起到關(guān)鍵的作用。非標準設(shè)備設(shè)計任重道遠，是關(guān)系國家安全、社會穩(wěn)定、經(jīng)濟發(fā)展與科技進步的重要環(huán)節(jié)。通過非標準設(shè)備設(shè)計優(yōu)化，為提升設(shè)計水平、提高服務(wù)質(zhì)量及推動總承包業(yè)務(wù)的順利開展提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞：非標準設(shè)備設(shè)計；工藝模塊；規(guī)范化

在經(jīng)濟全球化的趨勢下，實體企業(yè)在日益激烈的社會競爭潮流中能否立于不敗之地，很大程度上取決于產(chǎn)品質(zhì)量能否滿足市場的需要、服務(wù)水平能否適應(yīng)市場的變化和科技創(chuàng)新能否引領(lǐng)市場的潮流。針對非標設(shè)計及其工藝實施的特征，本文嘗試采用三維模塊化方案來解決。

一、非標準設(shè)備參數(shù)的確定

設(shè)計人員在進行非標準設(shè)備設(shè)計前，需要先了解用戶提出的具體要求，將設(shè)備的工作效率、傳動效率、主軸轉(zhuǎn)速、運動速度以及工作行程等具體參數(shù)指標進行確定，防止出現(xiàn)參數(shù)錯誤導(dǎo)致設(shè)計效果不理想，給后期加工、調(diào)整和試驗帶來極大難度，同時參數(shù)的準確性能夠有效避免結(jié)構(gòu)變化，確保設(shè)計的穩(wěn)定性和可靠性。通常非標準設(shè)備的具體參數(shù)都是由用戶提出來的，非標準設(shè)備設(shè)計目的還是為了滿足用戶的實際使用需求，但是，設(shè)計人員不能只依賴用戶提供的參數(shù)數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)用戶所提供的參數(shù)不科學(xué)時，還需要與用戶積極磋商，擬定最佳的參數(shù)指標，做好整個設(shè)計流程最關(guān)鍵的第一步。

二、非標設(shè)備設(shè)計分析

（一）設(shè)計方法。

當前的非標準設(shè)備設(shè)計多采用積木式設(shè)計方法，該方法的應(yīng)用以及設(shè)計理念的深入滿足了非標準設(shè)備設(shè)計中多元化需求，提高了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。該方法是一種全新的設(shè)計理念和設(shè)計方法，簡單來說可以將非標準設(shè)備看作是在若干個標準零部件構(gòu)建的框架上進行設(shè)備設(shè)計工作。該設(shè)計方法的應(yīng)用對于非標準設(shè)備的設(shè)計以及技術(shù)的改革均為全新的設(shè)計理念以及參考指導(dǎo)方法，有利于提高我國非標準設(shè)備的綜合設(shè)計水平。在實際設(shè)計中，可使用計算機對不同的設(shè)計方法進行比對與計算分析，確定最佳的設(shè)計方案。各類設(shè)計信息均可以存儲在計算機中，便于檢索。通常情況下設(shè)計人員會在草圖的基礎(chǔ)上進行初步設(shè)計，使用計算機將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D，再由計算機自動生成設(shè)計方案，迅速制作圖形樣板。然后設(shè)計人員對工作圖的具體設(shè)計進行調(diào)整和完善。在非標準設(shè)備計算中，計算公式十分復(fù)雜，變量參數(shù)較多。

（二）設(shè)計流程。

非標準設(shè)備設(shè)計和工藝的本質(zhì)在于充分利用現(xiàn)有資源以及機械制造技術(shù)進行產(chǎn)品創(chuàng)新。隨著三維建模技術(shù)的推廣和使用，非標準設(shè)備的設(shè)計水平以及制造工業(yè)也發(fā)生了較大改變。非標準設(shè)備在發(fā)展之初，設(shè)計人員使用傳統(tǒng)的平面設(shè)計軟件進行建模，其對于產(chǎn)品的規(guī)格以及質(zhì)量等考量較少，當這種非標準設(shè)備投入生產(chǎn)可能會遇到種種問題。為此，可應(yīng)用三維模塊技術(shù)解決產(chǎn)品類型、功能以及質(zhì)量等問題，使得設(shè)計計算更加全面和準確。當前，在非標準設(shè)備和工藝設(shè)計過程中經(jīng)常使用的三維模塊軟件主要有UG、CAD、Solid works、CATIA等，這些軟件的使用可對產(chǎn)品的個性化需求進行科學(xué)分析，收集產(chǎn)品信息，并對信息進行篩選。三維模塊技術(shù)的突出優(yōu)勢為工藝模型工作流程結(jié)束后，每個流程的信息數(shù)據(jù)都會發(fā)生變化，當二次從三維模型中提取數(shù)據(jù)以及流程時可直接對應(yīng)數(shù)據(jù)路以及卡片，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性以及二維卡片的實時性。

三、非標準設(shè)備設(shè)計及工藝模塊化的對策

（一）擬定非標準設(shè)備設(shè)計結(jié)構(gòu)方案。

在整個非標準設(shè)備設(shè)計和工藝制作流程中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是擬定設(shè)計方案，可以說設(shè)計方案的質(zhì)量決定了整個非標準設(shè)備設(shè)計的成敗。只用好的設(shè)計結(jié)構(gòu)方案，才能夠滿足用戶的需求，平衡成本與質(zhì)量的關(guān)系，力求在制作工藝上更加簡便，成本更加低廉，產(chǎn)品操作更加方便、使用壽命長、故障率低以及保養(yǎng)簡便等。在設(shè)計結(jié)構(gòu)方案中，設(shè)計者一定要做好和客戶的溝通，在盡量滿足客戶要求的基礎(chǔ)上，把握行業(yè)標準，為客戶設(shè)計出最優(yōu)化的設(shè)計結(jié)構(gòu)方案。

（二）確定非標準設(shè)備設(shè)計結(jié)構(gòu)模塊方法。

非標準設(shè)備在選擇、設(shè)計和繪制三維模型時，需要把握好兩點。一是要認真落實非標準設(shè)備的功能和參數(shù)。設(shè)計者在確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊時需要詳細了解用戶對非標準設(shè)備的具體要求，在基礎(chǔ)上對設(shè)備的主要功能和參數(shù)進行一一確定，這也是建立設(shè)備三維模型的前提條件；二是依據(jù)產(chǎn)品工藝流程找到設(shè)備的工作原理。在確定了非標準設(shè)備的主要功能和參數(shù)以后，設(shè)備的工作原理就成為結(jié)構(gòu)建模的主要依據(jù)，設(shè)計者需要根據(jù)非標準設(shè)備的工作原理快速的設(shè)計出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維模塊，可以結(jié)合已有的設(shè)計經(jīng)驗，靈活套用相似的裝配圖形，適當?shù)恼{(diào)整和修改，確定最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)模塊。

（三）非標準設(shè)備設(shè)計過程的控制。

在設(shè)計非標準設(shè)備時需要考慮以下因素：一是設(shè)計的產(chǎn)品需要具備良好的加工工藝性和裝配工藝性，設(shè)計者必須掌握加工和裝配的基礎(chǔ)知識以及豐富的設(shè)計實踐經(jīng)驗，能夠科學(xué)、合理、靈活地選擇、設(shè)計和繪制三維模型，掌握整個設(shè)計工作的重要環(huán)節(jié)；二是合理控制加工精度和加工表面質(zhì)量。對于設(shè)備的加工精度，包括尺寸精度、集合京都以及相對位置精度，都必須在三維模塊上進行準確定量，然后嚴格安裝確定的三維模塊進行加工制造，同時在加工過程中要考慮到加工設(shè)備以及工廠技術(shù)水平，盡可能選擇最佳的加工方法，避免出現(xiàn)加工精度超過工廠加工方法控制的精度范圍；三是做好對設(shè)備的熱處理或表面處理。非標準設(shè)備設(shè)計的三維模塊并不能將每一個細節(jié)都標識出來，對于熱處理或表面處理需要選擇合適的辦法，熱處理是提高設(shè)備使用壽命和性能的關(guān)鍵，通過熱處理或表面處理能夠提高非標準設(shè)備的表層硬度，延長設(shè)備的使用壽命。

四、結(jié)語

非標準設(shè)備設(shè)計及其工藝的三維模塊化是一個復(fù)雜的、技術(shù)沉淀的過程，模塊化的研究和應(yīng)用，很大程度上節(jié)省了設(shè)計者的工作量，通過先進的三維模塊軟件，能夠形象生動地完成設(shè)計結(jié)構(gòu)以及實時拾取新的參數(shù)，方便設(shè)計者擬定最佳化的設(shè)計結(jié)構(gòu)方案，并且也方便后期的修改。因此，非標準設(shè)備設(shè)計及其工藝的三位模塊化實現(xiàn)了從重復(fù)編制工藝發(fā)展為工藝批處理模式，極大地提升了設(shè)計和工藝效率，節(jié)約了制造成本。

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