非标准设备设计方案的拟定及零件的合理设计

  在机械设计过程中，非标准设备设计是其中非常重要的一项内容，由于非标准设备国家还没有定型的标准，这就给设计工作带来较大的难度，对设计人员具有较高的要求，而且成本较高，工艺通用性较差，对工人技术要求也较高，在设计生产厂无法进行批量生产，只能根据具体的设计图纸来进行制造。文中从非标准设备参数的确定入手，分析了非标准设备设计方案的拟定，并进一步对非标准设备的零件的合理设计进行了具体的阐述。

  前言

  非标准设备即非标设备，其种类具有多样化，工作条件具有较大差别，无法进行批量生产，在专用工、夹、量和模具配置上具有较大的难度，原材料在供应上也无法达到计划供应的要求。这就决定了在非标准设备设计时具有较大的难度，不仅缺乏现成的设备资料，而且还很难提前进行必要的模拟试验，所以需要在非标准设备设计时提前拟定设计方案，对其零件进行合理设计，确保能够满足用户的不同需求。

  1、非标准设备参数的确定

  在对非标准设备设计前，需要对设备的工作效率、传动功率、主轴转速、往复运动速度及工作行程等具体参数进行提前确定，通过对原始参数进行确定后，可以有效的避免结构的变化而导致设计方案变动的问题发生。对于非标准设备参数，通常情况下都是由使用单位来提供，这是由于使用单位对于设备的使用条件较为熟悉，所提出的参数能够与实际要求具有较好的符合性。但当使用单位所提供的参数和设计要求具有不合理性时，则需要深入的调查研究，由设计人员与使用单位共同来商定非标准设备的参数。

  2、非标准设备设计方案的拟定

  2.1 确定工作原理

  在非标准设备设计的原理选择时，可以根据具体的条件不同及要求的综合性指标不同来选择工作原理，对于一些传统的工作原理，当其能够起到较好效果时也可以进行适当的考虑。同时还需要在设计时还需要勇于尝试和创新，对结构进行简化，确保工作性能的提升，选择具有较好经济效益的工作原理。作为一名非标准设备的设计者，需要加强对新技术的应用，在进行非标准设备设计时，需要将一些较为成熟的新技术和先进的经验在设计中进行应用，确保所设计出来的非标准设备的性能得以提升，确保其经济效益能够实现。

  2.2 确定结构方案

  有了正确的工作原理后，要想确保其实现，则需要通过不同的结构方案来实现。这就需要设计人员需要对不同的结构方案进行分析和比较，通用冲理论知识和实践经验来对各种方案的优劣进行判别，从而做出取舍，选择合理的结构方案。在对结构方案进行选择时，并不一定复杂的结构就能够确保设备工作性能的良好性，往往简单的结构更能够有效的解决设计中的存在的问题。在具体对结构方案进行确定时，通常需要注意以下几个方面的问题：

  (1)可以适当的选择机构及传动形式，确保所拟定的机构不仅要与选定的工作有的是相符合，同时还要与机构运动学规律相符。

  (2)需要对各零部件的相对位置进行合理布置，在满足便利进行操作、安装及维修的基础上，要尽可能的对结构尺寸进行缩小。

  (3)为了节省工作量，在零部件选择时，尽量采用外购标准件、本厂零部件及标准设备的零部件，通过这些零部件来对结构进行改装，不仅有利于提高产品的质量，而且对于生产成本和维护成本的降低也具有极为重要的意义。

  (4)一些非标设备相对复杂，在这种情况下，则可以利用组合结构，由多个部件来对设备进行设计，这样不仅有利于装配和拆卸，而且还能够尽量的缩短生产周期，为后期设备的修改和改装带来较大的便利。

  (5)在实际工作中，可以根据自身的经验和专业知识，对各零部件实际的装配和加工过程进行设想，从而从结构上对零件的工艺性进行改进，有效的解决装配和加工过程中可能存在的问题。

  3、非标准设备零件的合理设计

  3.1 合理确定零件的结构形式和尺寸

  在对零件的结构形式和尺寸进行确定时，不仅会受制于零件的工作性能、装配关系和工艺性的影响，而且还需要考虑强度和刚度的要求，这些要求之间往往会相互制约，所以在实际设计过程中，设计需要需要保证零部件结构既定的工作性能的基础上，在零件的结构形式和尺寸设计上可以根据具体情况来进行确定。

  在具体设计过程中，尽可能对零件的形状进行简化，从而有效的保证零件的加工工艺性，而且还有利于零件加工余量的减少，有利于加工成本的降低。对于非标设备，由于其在生产时多数情况下都是单件进行，钢制毛坯往往都会选择现成的材料、板料及其它型钢，这样就只需要减少零件最大外形尺寸就能够有效的降低材料的消耗。另外，在加工时还尽可能利用工厂现有的设备来进行加工，这样可以有效的减少安装及换刀的次数。

  3.2 合理选择材料及毛坯种类

  为满足零件的作用要求，应了解并掌握各种材料的特性及应用范围，根据零件的使用要求、加工性能及材料经验等具体条件，以及类似零件的制造和使用的经验来选取合适的材料。

  对一般非标设计，减少零件尺寸及重量在多数情况下不是主要的，因此对受力较大的零件也不一定要采用高强度合金钢，而常用廉价的碳素钢来制造，或采取适当的热处理或表面处理来提高材料的某些性能以达到材料的使用要求。例如：采用低碳钢经渗碳淬火或用中碳钢经表面淬火来提高表面硬度制造耐磨零件;或选用适当的表面镀层以提高零件的耐磨性、耐腐蚀性及耐调度性能;采用喷丸强化处理来提高碳素钢的疲劳强度等。材料的经验性反映在材料制造的总成本上，而不是仅材料本身的绝对价格，所以只有对满足使用要求的材料、相应的加工及热处理等方面作全面的经验分析，才能判定选取哪种材料比较合适。例如采用低碳钢进行渗碳淬火或采取中碳钢进行调频淬火，就需为单个或少量零件专门进行渗碳或配制感应加热线圈，这种情况下，选取价格较高而热处理简单的材料更为合理。

  零件的材料选择应注意就地取材的原则，应在制造时尽可能采取库存材料的品种规格，或制造时尽可能以库存的材料代替缺少的材料，以避免为少量材料的采购供应而造成人、财及时间的浪费。此外，应可能缩减所用材料的品种，材料品种过多，在供应、生产及管理等方面都造成困难，引起成本增加。特别是在设计和制造过程中，会经常遇到材料代用的问题，原则上应以优材代劣材。在这种过程中，并不是随便借用较差材料来代用，也不能以优材来代替劣材，需要正确选择代用材料，确保设备的性能，使设计出来的非标设备能够正常的工作，避免不必要的浪费情况发生。

  4、总结

  非标设备的设计技术性较强，整个过程中具有繁杂性，而且非标准设备种类较多，具有单件及小批量的特点，这就对非标设备设计人员提出了较高的要求，需要加强专业知识的学习，注意日常工作中经验的积累，从而确保设计的质量，更好的满足不同用户的需求。  

   来源：网络      智造家IMEfuture

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