鈑金件標(biāo)準(zhǔn)化工作的探討

文／廖小文·武漢光谷機(jī)電科技有限公司

標(biāo)準(zhǔn)化是指對產(chǎn)品（或零件）的類型、性能、規(guī)格、質(zhì)量、所用原材料、工藝裝備和檢驗(yàn)方法等規(guī)定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并使之貫徹實(shí)施，以獲得較好的社會效益的過程。

標(biāo)準(zhǔn)化案例

現(xiàn)以我們身邊的手機(jī)充電接口、臺式計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽接口以及型鋼機(jī)柜的型鋼案例進(jìn)行說明。

手機(jī)充電接口的發(fā)展歷史

我們很多人可能有印象，在2018年前買的手機(jī)，新舊手機(jī)的充電線大多不能互用，而在2018年后，國內(nèi)品牌的手機(jī)充電線基本可以互用了，這為有多個(gè)手機(jī)的用戶帶來了方便，即只要帶一根手機(jī)充電線，就可以對多個(gè)手機(jī)進(jìn)行充電。

如圖1所示，最早期手機(jī)充電器接口為圓形接口，類似八九十年代的收音機(jī)上電源口，由于是圓形接口，插入是沒有方向的，不用擔(dān)心插錯方向，但是容易出現(xiàn)松動，接觸不可靠。此外，這種接口只能用來充電，不能傳輸文件，如果要傳輸文件，還需單獨(dú)增加一個(gè)數(shù)據(jù)接口。

圖1 圓形接口

進(jìn)入2000年，手機(jī)上先后開始采用Mini USB（圖2）和Micro USB（圖3）接口，這兩種接口既可以充電，又可以與計(jì)算機(jī)的USB口連接，可以用來傳輸數(shù)據(jù)。這種接口體積小巧，防誤插性能好，但是存在一個(gè)缺點(diǎn)：只能一個(gè)方向插入，不能雙向插入。

圖2 Mini USB

圖3 Micro USB

大概在2015年，Type-C接口（圖4）出現(xiàn)，該接口為對稱接口，可以正反插，插入時(shí)不用對準(zhǔn)方向。在2018年，Type-C接口開始在國內(nèi)品牌手機(jī)上使用。

圖4 Type-C接口

但是蘋果公司是個(gè)例外，它沒有使用Type-C接口，而是使用蘋果公司自己的Lightning接口，如圖5所示。

圖5 Lightning接口

盡管如此，Type-C接口還是得到了手機(jī)行業(yè)內(nèi)多數(shù)企業(yè)（安卓系手機(jī)）的認(rèn)可和應(yīng)用，這也符合標(biāo)準(zhǔn)化組織的初衷。

從上面可以看出，通過統(tǒng)一手機(jī)的充電接口標(biāo)準(zhǔn)，可以減少手機(jī)充電線的浪費(fèi)，有利于實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)；從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來講，標(biāo)準(zhǔn)化有利于社會生產(chǎn)的分工，有利于提高社會生產(chǎn)率及整個(gè)社會的福利；從企業(yè)角度來講，標(biāo)準(zhǔn)化便于企業(yè)的生產(chǎn)組織，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

手機(jī)充電和數(shù)據(jù)接口的發(fā)展歷史也反映了USB接口標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史，而USB接口標(biāo)準(zhǔn)是由USB實(shí)施者論壇（USB-IF）組織制定的。

計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡接口發(fā)展歷史及其鈑金件面板

大多數(shù)人都接觸過臺式計(jì)算機(jī)，其后部一般留有3～7個(gè)擴(kuò)展槽位，這些擴(kuò)展槽位用于插入各種擴(kuò)展卡（簡稱插卡），如圖6所示。

圖6 插卡

擴(kuò)展槽是主板上用于固定插卡并將其連接到系統(tǒng)總線上的插槽，其用于加強(qiáng)電腦的某些功能。在1990年至2000年生產(chǎn)的臺式計(jì)算機(jī)有各種插卡接口，如PCI、ISA、AGP、CNR、AMR、ACR等插卡接口。這些插卡接口都是基于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)核心芯片—32位CPU設(shè)計(jì)的，其中ISA、AGP、CNR、AMR、ACR等插槽接口在當(dāng)今生產(chǎn)的PC機(jī)上基本不用了，因?yàn)槟壳癙C機(jī)的CPU是64位，并且目前芯片的集成度也增加了很多，原來需要通過擴(kuò)展插卡來實(shí)現(xiàn)的很多功能已經(jīng)直接集成在計(jì)算機(jī)主板上，而且這些芯片在主板上占用的面積也很少。因此，這些插槽接口就基本淘汰不用了。盡管目前PCI插槽接口還在使用，但是現(xiàn)在的PCI插槽的物理接口也不是原來的PCI插槽物理接口，因?yàn)殡S著CPU的更新?lián)Q代，PCI的接口標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了升級，其傳輸速率由原來的133MB/s 增加到目前的10GB/s以上，因此PCI插槽長度增加了。

盡管臺式計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽進(jìn)行了更新?lián)Q代，但是擴(kuò)展卡上的鈑金面板的外形和接口尺寸一般是標(biāo)準(zhǔn)的，不同的是面板上的用戶接口孔，如圖7所示。

圖7 擴(kuò)展卡

從手機(jī)充電器接口和計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽接口可以看出，標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)產(chǎn)品的需求來制定的，是不斷發(fā)展和完善的，標(biāo)準(zhǔn)的制定是需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的組織來主導(dǎo)和組織的。標(biāo)準(zhǔn)的制定便于產(chǎn)品的接口統(tǒng)一，便于專業(yè)分工協(xié)作，便于互換，也符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。

機(jī)柜用型鋼：C型鋼、九折型鋼和十六折型鋼

在電力機(jī)柜行業(yè)，20世紀(jì)70年代我國從歐洲引進(jìn)了C型鋼（圖8），C型鋼用于搭建電力機(jī)柜的承重骨架，是我國電力機(jī)柜行業(yè)使用的最早一款型鋼，成為了電力行業(yè)的一款通用型鋼，目前C型鋼還在使用。

圖8 C型鋼

20世紀(jì)90年代，德國威圖公司的九折型鋼機(jī)柜傳入中國，由于九折型鋼（圖9）剛性好、拼裝方便，且由專業(yè)化的型鋼廠大量生產(chǎn)，其成本相對便宜，成為了一款機(jī)柜用的通用型鋼，目前該型鋼還在電力、控制和通信等行業(yè)應(yīng)用。

21世紀(jì)初，威圖公司開發(fā)了十六折型鋼（圖10）。十六折型鋼剛性好、尺寸緊湊、拼裝方便，已成為新一代機(jī)柜的通用型鋼。

圖9 九折型鋼

圖10 十六折型鋼

從我國機(jī)柜型鋼的發(fā)展歷史來看，C型鋼、九折型鋼和十六折型鋼之所以成為行業(yè)機(jī)柜的通用型鋼，主要是其符合該型鋼開發(fā)期的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求，具有較好的剛性，便于生產(chǎn)和組裝。型鋼的標(biāo)準(zhǔn)化便于企業(yè)分工、協(xié)作，因此，其成本也相對較低。

19英寸機(jī)柜和插框的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展歷史

19英寸機(jī)柜（圖11）和19英寸插框（圖12）最早的標(biāo)準(zhǔn)是IEC60297-1（1986年）、IEC60297-2（1982年）和IEC60297-3（1984年），其分別規(guī)定了19英寸面板和機(jī)架的尺寸、19英寸機(jī)柜和機(jī)架結(jié)構(gòu)的間距、19英寸插箱和相關(guān)插入單元（拉手條、PCB板、插卡連接器與母板連接器間的相對位置等）的尺寸。由于標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了19英寸機(jī)柜和19英寸插框間的接口尺寸，使得19英寸插框可裝入19英寸機(jī)柜內(nèi)；同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了19英寸插框和插入單元的尺寸，因此，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的19英寸插入單元可插入滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的19英寸插框。這樣，IEC60297標(biāo)準(zhǔn)的制定，便于產(chǎn)品的互插、互換和專業(yè)化分工（出現(xiàn)專業(yè)做機(jī)柜、插框和插卡等廠家）。20世紀(jì)八九十年代國外有多個(gè)跨國企業(yè)開發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)的19英寸插框和機(jī)柜，目前國內(nèi)也有企業(yè)在專業(yè)生產(chǎn)19英寸插框和19英寸機(jī)柜。

圖11 19英寸機(jī)柜

圖12 19英寸插框產(chǎn)品

隨著時(shí)代的發(fā)展，新產(chǎn)品開發(fā)過程中出現(xiàn)了新的需求，IEC60297原有的標(biāo)準(zhǔn)也需要進(jìn)行更新，以滿足新產(chǎn)品開發(fā)的需求。這樣，IEC60297標(biāo)準(zhǔn)就增加了新的內(nèi)容，同時(shí)由于標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的增加，原有標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架也重新進(jìn)行了調(diào)整，使標(biāo)準(zhǔn)更具有系統(tǒng)性。目前這些標(biāo)準(zhǔn)也基本轉(zhuǎn)化成了國家標(biāo)準(zhǔn)。

鈑金企業(yè)的特點(diǎn)及鈑金件標(biāo)準(zhǔn)化的目的和意義

現(xiàn)以某鈑金企業(yè)為例，作為具有1億左右規(guī)模的鈑金制造企業(yè)，其產(chǎn)品、市場和生產(chǎn)特點(diǎn)如下：

⑴品種多：其物料品種多達(dá)1萬多種，部分物料形似而神不似，差別不大但不能通用；

⑵鈑金件多品種、小批量：鈑金件數(shù)量從幾件到幾十件的訂單的數(shù)量占總訂單的38%；有時(shí)一個(gè)定單還未完工，同一零件的另一個(gè)訂單又來了；

⑶訂單金額低：40%多的訂單金額從數(shù)十元到數(shù)百元；

⑷部分外形相似的特征不能通用同一模具，而需要開發(fā)新模具。

從上面可以看出，該鈑金企業(yè)屬于典型的吃百家飯、穿百家衣的企業(yè)，其在中大型鈑金企業(yè)中具有一定的普遍性。正因該企業(yè)以上特點(diǎn)，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人很重視鈑金產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作，特別關(guān)注通用物料（如標(biāo)準(zhǔn)件、行業(yè)通用件、鈑金通用件）、鈑金零件特征方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作，希望能夠通過持續(xù)對鈑金件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作，能進(jìn)一步減少物料的品種和規(guī)格，以降低生產(chǎn)、模具和倉儲管理等費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)的利潤。

如何開展鈑金件標(biāo)準(zhǔn)化工作

鈑金行業(yè)協(xié)會

鈑金行業(yè)協(xié)會對零件標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行宣傳，希望在鈑金企業(yè)內(nèi)部形成標(biāo)準(zhǔn)化工作的意識。之后，鈑金協(xié)會組織細(xì)分領(lǐng)域的企業(yè)進(jìn)行交流，當(dāng)這些企業(yè)對細(xì)分鈑金產(chǎn)品（含零部件）標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)成共識時(shí)，即可制定鈑金產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)），當(dāng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)）符合升為國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則時(shí)，可升為國家標(biāo)準(zhǔn)。具體流程見圖13。

圖13 標(biāo)準(zhǔn)化流程

鈑金行業(yè)協(xié)會與其他行業(yè)協(xié)會或標(biāo)委會

首先，鈑金行業(yè)協(xié)會組織細(xì)分領(lǐng)域（如通信、電力、醫(yī)療等）的鈑金企業(yè)進(jìn)行交流，找到鈑金件標(biāo)準(zhǔn)化需求點(diǎn)。由于要在細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行鈑金件的標(biāo)準(zhǔn)化工作，因此一定要對該領(lǐng)域的產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)有較深入的理解，才可能找到鈑金件標(biāo)準(zhǔn)化的需求和切入點(diǎn)。然后，鈑金行業(yè)協(xié)會組織細(xì)分行業(yè)領(lǐng)域企業(yè)或細(xì)分領(lǐng)域的標(biāo)委會和鈑金企業(yè)進(jìn)行交流，達(dá)成制定鈑金件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共識，聯(lián)合制定鈑金件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，符合條件時(shí)再制定國家標(biāo)準(zhǔn)。

圖14 制定標(biāo)準(zhǔn)的流程

在哪些行業(yè)可以做鈑金件的標(biāo)準(zhǔn)化工作

鈑金協(xié)會可以嘗試從以下行業(yè)進(jìn)行鈑金件的標(biāo)準(zhǔn)化工作：通信領(lǐng)域、電力和工控領(lǐng)域、激光領(lǐng)域、服務(wù)器領(lǐng)域、生物醫(yī)療領(lǐng)域等。下面就以19英寸機(jī)柜上掛柱和網(wǎng)孔門為例進(jìn)行探討。

19英寸機(jī)柜上的掛柱（插框安裝豎梁）

19英寸機(jī)柜在通信、電力、自動化控制等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其遵循GB/T 19520.16-2015（IEC60297-3-100）標(biāo)準(zhǔn)。19英寸機(jī)柜外形尺寸、內(nèi)部插框（機(jī)箱）的安裝接口尺寸是標(biāo)準(zhǔn)的，很多企業(yè)推出了系列化的19英寸機(jī)柜。機(jī)柜一般由機(jī)柜骨架、前后門板、左右側(cè)板、頂?shù)咨w板和插框安裝豎梁等組成。19英寸機(jī)柜按機(jī)柜骨架結(jié)構(gòu)形式可分為九折型鋼柜、鋁型材柜、純鈑金機(jī)柜等，按機(jī)柜骨架拼裝方式可分為焊接柜和組裝柜。

對于相同結(jié)構(gòu)形式的機(jī)柜，從理論上來講，其掛柱（插框安裝豎梁）是比較容易做成標(biāo)準(zhǔn)件的。但是由于生產(chǎn)廠家（設(shè)計(jì)者）的不同，盡管其結(jié)構(gòu)類似、尺寸相近，但是還沒有做成標(biāo)準(zhǔn)件，其主要原因是標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19520.16-2015只對外形和接口尺寸提出了要求，而對機(jī)柜內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和零件詳細(xì)尺寸沒有提詳細(xì)的要求，這樣每個(gè)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)時(shí)有很多發(fā)揮的空間，因此不能保證詳細(xì)零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸一致。如果通過協(xié)會組織行業(yè)頭部企業(yè)和該行業(yè)頭部鈑金制造企業(yè)對19英寸機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更詳細(xì)的統(tǒng)一，并形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，那么19英寸掛柱（插框安裝豎梁）就成為標(biāo)準(zhǔn)件了，這樣就會有專門的企業(yè)對其生產(chǎn)（比如用滾壓方式生產(chǎn)），其生產(chǎn)成本就可以降低，材料利用率也可以提高。

網(wǎng)孔門

另外一個(gè)案例就是網(wǎng)孔門的標(biāo)準(zhǔn)化工作。網(wǎng)孔門主要用于通風(fēng)散熱，同時(shí)又具有電磁兼容性能方面的作用。由于廠家的不同，門上網(wǎng)孔的形狀、大小、間距和沖孔區(qū)域必定五花八門，這樣就需要開發(fā)不同的網(wǎng)孔模具，增加模具成本，降低制造響應(yīng)速度。同樣，我們也可以從產(chǎn)品使用和性能等方面來統(tǒng)一規(guī)劃門板上的網(wǎng)孔，形成標(biāo)準(zhǔn)。如果門板上的網(wǎng)孔標(biāo)準(zhǔn)化了，就會有專業(yè)的工廠從事網(wǎng)孔門板毛坯的加工，其生產(chǎn)成本就可以進(jìn)一步降低。

結(jié)束語

總之，要想做好鈑金件的標(biāo)準(zhǔn)化工作，需要協(xié)會和企業(yè)共同發(fā)力，找到需求和切入點(diǎn)；然后組織細(xì)分領(lǐng)域的產(chǎn)品頭部企業(yè)或細(xì)分領(lǐng)域的標(biāo)委會和該細(xì)分領(lǐng)域的鈑金制造頭部企業(yè)進(jìn)行交流討論，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

由于鈑金件是最基本的零部件，其標(biāo)準(zhǔn)化工作不僅要找到需求和切人點(diǎn)，還需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，此工作任重道遠(yuǎn)。