非標機械設計的探討

tags: 機械設計    時間:2014-03-07 10:31:30
非標機械設計的探討簡介
  非標機械有別於傳統機械設計,非機械設計有時間性限制,設計周期要短,設計要簡潔、準確、安全、可靠及滿足客戶合理的專業性要求,用戶對非標機械的設計往往有許多的要求,包括合理和不合……
非標機械設計的探討正文

  非標機械有別於傳統機械設計,非機械設計有時間性限制,設計周期要短,設計要簡潔、準確、安全、可靠及滿足客戶合理的專業性要求,用戶對非標機械的設計往往有許多的要求,包括合理和不合理的,這是一項挑戰性的工作,在此我們對非標設計進行探討。
  設計產品的分類。要弄清所設計的機械屬於成熟型的非標機械還是非成熟型的非標機械,所謂成熟型的非標機械是指哪些工作原理清晰,機械結構較為通用,甚至有產品樣板可以模仿的產品;所謂非成熟產品是指工作原理比較複雜,機械結構不通用,更嚴重的是連客戶都未完全了解其產品的整個生產工藝,或者是客戶正在試驗使用未成熟的生產工藝,而要設計一些機械來滿足生產工藝要求,所以,非成熟產品設計就會有難度性高、不確定性和風險性的特點。除了以上的因素外,企業已經擁有的成熟技術也是一個重要因素,某些訂單產品對於擁有成熟技術的公司來說屬於成熟的產品,對於完全未涉足過該領域的企業來說則屬於非成熟產品,要具體分析。
  成熟產品的設計。成熟非標機械設計可以分為三類,
  第一、主機相同,夾具和輔件不同,這類型的設計較簡單,只要消化好主機和輔件的作用就行了;
  第二、主機的規格要放大或縮小,動力要變化,那就需要將產品的結構和動力重新考慮,例如企業有30噸壓力的四柱壓機,現在客戶要訂造一台60噸四柱壓機,這樣,在結構形式、液壓油路和電路相同的情況下,我們就要對框架進行力學分析計算,重新選擇框架用料大小,另外,液壓缸、液壓泵、液壓閥等重新選型;
  第三、主機不同,部件相同,那就要根據成熟的部件進行組合設計,達到客戶要求,這樣則儘可能採用成熟的部件,對特別設計部分進行設計,並提早對特別設計部分進行試驗,另外,使用三維圖對整體進行組裝,在圖中對運動部件進行模擬運動,確認總體結構成功。
  非成熟產品設計。非成熟產品設計分成三類,
  第一、單機類,主機較簡單,但本企業對該產品不了解,客戶提供較詳細資料,甚至包括樣機。針對這類型的設計,企業要對目前樣機工作內容、工作原理、採用的結構進行詳細分析後進行設計;
  第二、組合機類,主機較為複雜,部分結構可以使用企業成熟的結構,總體上要重新設計,針對這類型的設計,企業首先是要評審,企業是否有足夠的能力承擔設計任務,評審通過後,則要對所設計機械生產產品的生產工藝進行詳細的了解,了解所設計產品的工作原理,進而進行機械結構和控制原理的選擇,和總體構思和設計;
  第三、生產線類,這類型產品是最複雜的設計,這類型的設計往往不能由本企業就可以完成,需要選用外部產品與本企業組合才能完成生產線,包括液壓機、鍋爐、製冷設備、輸送設備、風送等流體輸送設備、吊重設備、模具、夾具、自動化入料和出料等專用設備。因而生產線的設計的評審要更加嚴格,除了評審本企業是否能夠完成設計外,配套供應商是否也達到要求,對生產線的生產工藝和生產線工作原理要了解,對生產線的各台設備更要詳細分析。
設計前評審。
  對於成熟產品中的複雜類型和非成熟產品則要採用設計前評審,設計前評審的內容包括
  第一、企業的擁有的技術、客戶提供的技術、企業短期可以獲得的技術和協作企業提供的產品和技術支持程度是否足夠;
  第二、企業的人力資源情況和資金情況;
  第三、完成該產品后帶來的收益,包括資金、技術、市場及人力資源等方面,若設計失敗后帶來的損失,包括資金、市場和公司形象等方面。
  總體設計方案的評審。當設計前評審通過後,則可以開展設計,根據設計任務的大小和難度交由不同的設計小組去完成,設計小組首先要進行設計的選型和組合工作,進而完成設計方案,包括設計總圖(產品總圖採用三維設計)、主機或生產線的主要參數、配套的主要設備、機械和電氣的主要部件和參數、主要控制方式等。在評審前評審小組收集的評審依據,評審依據包括:
  第一、企業與客戶簽訂的技術協議;
  第二、本企業的技術標準;
  第三、相關的其它技術標準,包括國際、國家和行業標準;第四、產品直接成本和合同價格。
評審小組對以上內容進行評審,評審的原則有:
  第一、方案符合客戶的合理要求;
  第二、方案採用行業和企業標準化、通用和成熟的設備和結構;
  第三、產品要達到高質量、低成本和先進性的綜合要求。
部件和零件評審。
當完成總體方案評審后,設計小組則可以進行部件和零件設計,評審依據包括:
  第一、客戶與企業簽訂的技術協議(指定外購件品牌為主);
  第二、本企業的部件、零件和外購件標準;
  第三、設計手冊標準及企業常用設計公差配合、精度、選材等標準;
  第四、力學計算依據和熱力學計算等計算依據等。評審的內容包括:部件圖、零件圖、主電路圖、控制線路圖、零件清單、外購件清單、標準化清單、力學和熱力學計算書等。在非標設計過程

 

中,往往是時間緊迫,因而採用三維設計會減少設計失誤,部件和零件審核過程中,若時間有限,則對主要部件、零件、外購件和計算書進行審核,避免出較嚴重的錯誤。
  企業設計標準的制定。企業標準包括的內容有:
  第一、常規產品標準,指本企業產品目錄的產品。包括的內容有:經過設計成熟后,企業完善產品的技術參數,圖紙(總三維圖和零件二維圖)、設計書、說明書和零件、外購件和標準件清單,以及產品視頻、圖片等;
  第二、常用機構標準,企業將常用的機構確定為企業的標準部件,包括驅動減速機構、液壓系統、輸送機構、傳動機構、裝夾機構、起重機構、導向機構、停車減速控制機構、加熱機構、冷卻機構、風送機構、機架結構、保溫結構、防護機架等,企業將成熟的機構設計圖紙、物料清單、視頻、圖片、計算書等歸類;
  第三、常用部件和零件標準,包括驅動部件、從動部件、導向部件、液壓站、車輪、托輥、導向輪、常用軸、支座、門、窗等;
  第四、常用外購件,包括電機、風機、減速機、發熱冷卻元件、液壓元件、氣動元件、電氣元件、機械元件、五金元件、直線道軌、絲桿等;
  第五、材料標準,包括鋼、有色金屬、合金、非金屬材料板材和型材等;
  第六、產品和零件的外觀標準,產品的機架型材、地腳和護罩選擇、製造工藝、油漆的質量和顏色,零件的防鏽處理工藝和顏色,企業和安全標誌,吊裝點的設置,各類行程、光電開關安裝方法和防護,線槽、氣管和液壓管布置。企業標準建立過程中不斷地吸收常用機械零件製造商的製造產品目錄,將常用的零件列入企業的標準中,將常用的電機、減速機、PLC等機械電器件列入企業標準中。
  企業標準的建立要遵循幾個原則:
  第一、常用性,無論是產品標準還是其它標準都應當是常用的列入標準,避免參與標準品格泛濫;
  第二、質量和安全性,建立標準的產品、機構、部件、零件和外購件都必須經過檢驗使用安全可靠,質量保證;
  第三、成本性,成熟成為標準的產品、機構、部件、零件、外購件和材料都應當在保證質量的前提下,確保低成本原則。
  設計的總結和檢討。企業每次設計完成後必須對設計進行總結分析,
  第一、失敗和失誤的地方檢討,分析造成的原因,出現問題的設計是否偏離企業的標準,是否屬於未有企業標準的內容,是否要建立相應的企業標準;
  第二、結構、傳動等是否符合企業標準,檢討那些偏離企業標準,要修正,或企業標準不足,要進行補充;
  第三、經過該項目后,發現有好的設計將其納入企業標準,完善企業標準。
  企業常用的傳動機構。
  第一、直線運動機構有:驅動機構A,採用電機(伺服電機、變頻電機)、減速機、同步輪(主動和被動)、同步帶、同步帶連接塊,由同步帶連接塊驅動物件作直線運動;驅動機構B,採用伺服電機、減速機、聯軸器或同步帶輪、絲桿(T型和滾珠型)和螺母,由螺母驅動物件作直線運動;驅動機構C,電機、減速機、鏈傳動或同步帶傳動、滾筒(主動和被動)、托輪和輸送平帶或網帶,或者滾筒帶鏈條傳動,鏈條帶動網車或輸送網,直接驅動網和帶作循環或往複運動;驅動機構D,採用電機、減速機、聯軸器、車輪,車輪與道軌摩擦驅動物件直線運動,或者,數個車輪(托輪)與小車摩擦驅動小車直線運動;氣缸傳動、液壓缸和伺服缸傳動,缸軸推動物件作直線往複運動;電機、減速機、鏈輪、曲軸、連桿,連桿驅動物料作直線往複運動;驅動機構E,採用卷揚機鋼絲繩牽物件作直線往複運動;驅動機構F,採用電機、減速機、凸輪、連桿,連桿驅動物件進行往複直線運動,或者軸向凸輪,用凸輪槽驅動軸承及物件作直線往複運動;驅動機構G,採用電機、減速機、壓輥(主動和被動),由壓輥直接驅動物料作直線或往複運動。
  第二、直線運動的導向機構有直線道軌及道軌副、V型加平型輪配V型和平型道軌、導向軸配軸套等;
  第三、圓周運動機構有:驅動機構A,電機、減速機、主軸及軸承,主軸驅動物件作圓周運動;驅動機構B,電機、分割器、轉盤,由轉盤驅動物料作圓周間歇運動。
  第四、風送機構有:風送機構A,利用壓縮空氣吹送輕質物料,物料在道軌運動;風送機構B,壓縮空氣吹送粒狀和粉料,壓縮空氣將粒狀和粉料混合成料和氣混合物,在管道內傳送,再進行料氣分離,進行傳送物料。
  第五、加熱機構,紅外線發熱板直接加熱,鹵素燈直接加熱、電熱棒直接加熱循環空氣、燃氣爐直接加熱循環空氣、電熱板或電熱棒加熱鋼板后加熱(接觸式),導熱油加熱鋼板后加熱(接觸式);
  第六、冷卻系統,冷卻塔和冷凍機冷卻配水池;
  第七、空氣循環,軸流風機和離心風機;
  第八、吸料和夾料裝配,氣缸驅動針刺裝配、機械夾手裝配和真空吸盤。
  非標機械設計要取得成功,有幾方面我們是要努力的,
  第一、企業要聘用、培養和凝聚一支優秀的設計隊伍;
  第二、

 

企業提供良好的設計環境和設施,及保密設施和制度;
  第三、企業建立和持續完善企業的產品、機構、部件、零件、外購件、外觀等標準,建立企業的技術庫,包括方案、工藝說明書、三維總圖、清單、計算書、目錄、圖片和視頻等;
  第四、企業不斷檢討企業設計的產品,持續改善;
  第五、企業不斷學習先進的產品和技術,對於專業技術,本企業無法學習的,則要向先進企業(包括歐美和日本等先進國家企業)直接購買,或聘請擁有先進技術的設計技術人員,不斷地研發,進行新技術儲備。當企業擁有優秀的設計隊伍,這支隊伍的積極性得到充分提高后,企業的技術積累到一定階段時,企業就將迎來強的設計能力和高的設計水平,從而讓企業成為行業的先鋒及具備跨行業發展的能力。

 

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