非标准设备设计中几个重要问题的探讨

顾啸

（天津市扬帆科技开发有限公司，天津 300171）

非标准设备设计中几个重要问题的探讨

顾啸

（天津市扬帆科技开发有限公司，天津 300171）

非标准设备设计是机械设计的一个重要组成部分，由于缺乏国家定型标准，设计难度比较大，对设计人员的要求也比较高。本文将重点围绕非标准设备设计中的几个重要问题展开探讨，希望能对广大设计人员有所帮助。

非标准设备；设计；结构；零件

非标准设备是国家定型标准以外的不定型、不成系列的需要根据用户特殊需求进行单体设计的设备。非标准设备一般都是进行单台或者小批量加工制造，缺乏固有的实践经验和计算公式，在设计过程中还涉及到机械、电子、自动化等多门技术的交叉融合，故而其设计难度通常大于国家标准设备。非标准设备生产商需要根据用户需求，按照一次订货方式，依据具体的设计模型进行加工制造。近年来，各个行业都涉及到非标准设备的设计和加工，由于非标准设备设计难度较大，需要设计人员具有丰富的技术知识和实践经验，能够有效地解决非标准设备设计中遇到的不同问题。

1　非标准设备参数的确定

设计人员在进行非标准设备设计前，需要先了解用户提出的具体要求，将设备的工作效率、传动效率、主轴转速、运动速度以及工作行程等具体参数指标进行确定，防止出现参数错误导致设计效果不理想，给后期加工、调整和试验带来极大难度，同时参数的准确性能够有效避免结构变化，确保设计的稳定性和可靠性。通常非标准设备的具体参数都是由用户提出来的，非标准设备设计目的还是为了满足用户的实际使用需求，但是，设计人员不能只依赖用户提供的参数数据，当发现用户所提供的参数不科学时，还需要与用户积极磋商，拟定最佳的参数指标，做好整个设计流程最关键的第一步。

2 非标准设备设计方案的拟定

（1）工作原理的确定。设计人员在确定参数指标后，需要准确的选择工作原理，一般可以根据具体的条件以及综合性参数指标来确定，同时适当地结合已有的工作原理，要敢于尝试和创新，不断简化结构，提高工作性能，通过综合分析验证，权衡经济效益与质量关系，确定出最优化的工作原理。一名优秀的非标准设备设计人员通常都会引入行业比较成熟的新技术，并且结合已有的设计经验，确保设计出来的非标准设备获得最优化的性能，同时将生产商的加工成本考虑进去，确保实现经济效益。

（2）结构方案的确定。设计人员在确定参数和工作原理后，要想确保非标准设备工作原理能够实现，就必须先设计详细的结构方案。由于非标准设备设计没有统一的规范化要求，所以，设计的结构方案也可能出现好几种，这就需要设计人员根据自身的理论知识和实践经验进行综合判断，确定出最优化的设计结构方案。具体来说，在确定设计结构方案时需要注意以下几点：首先，设计人员在设计结构方案过程中，可以适当选择机构及传动形式，但是所选择的机构需要与已确定的工作原理相符合，并且不能够违背机构运动学规律；其次，设计机构方案过程中需要合理的分配各个设备元件的相对位置，在满足工作原理基础上，尽可能地简化结构，缩小尺寸，以便于用户操作和维护；再次，为了提高制造效率，节约工作量，在选择零部件进行结构改装时应该尽量选择市场上已有的外购标准件或者本厂已经成型的零部件，这样能够大大缩短工艺进程，节约生产成本，并且有利益产品质量的提升以及方便后期维护；最后，如果遇到所设计的非标准设备结果复杂的情况，可以利用组合结构的方式，设计多个结构部件，这样有助于装配和拆卸，后期的改装和维护就会非常便利。此外，非标准设备虽然没有统一的定型标准，但是设计人员可以根据自身的实践经验，对设备结构的各个部件以及加工过程进行设想和推理，想方设法地改进零部件的工艺性，利用丰富的专业知识和实践经验解决装配和加工过程中可能遇到的难题。

3　非标准设备零件的合理设计

（1）合理确定零件的结构形式和尺寸。设计人员在非标准设备零件的设计过程中，不能仅仅考虑零件的工作性能和装配关系，还需要考虑强度和刚度等要素，在整个零件设计中必须保证零部件结构的工作性能，然后根据具体要求来合理确定零件的结构形式和尺寸。在零件设计过程中，设计人员在确保零件工作性能基础上，可以适当地简化零件的结构形状，缩小零件的尺寸，这样方便零部件的装配和加工，降低制造成本。

（2）合理选择材料及毛坯种类。零件的工作性能很大程度取决于所选用的材料及毛坯的种类，所以，为了满足非标准设备零部件的性能要求，设计人员需要了解市场上各种材料的特性，根据设计零件的使用要求和工艺性等具体情况来合理选择材料及毛坯种类。通常来说，非标准设备设计所采用的零部件，不一定非要具备高强度和刚度，也可以选用廉价的碳素钢材料或者通过热处理和表面处理来提高材料性能，使得零部件达到使用标准。比如，我们可以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者采用表面镀层、喷涂的方式来提高零件表面的防腐性和耐磨性。在具体的处理方式选择上还需要根据实际情况，充分考虑加工成本来确定。

4　非标准设备设计成本管理的优化

相对于标准设备来说，非标准设备设计过程中的成本管理难度较大。由于非标准设备设计是一个创造性的复杂的过程，一般没有历史数据作为参考依据，在不同的设计阶段会遇到不同的影响因素，所以，需要采用有效的成本管理方法。在非标准设备设计过程中，可以采用目标成本法，即从设计方案开始保障质量的前提下进行设计成本评估，在设计方案评审过程中，需要将用户需求转化成设计需求，那么就需要设计人员对设计目标的成本进行预估，先确定出一个总造价。然后，在详细的设计过程中从具体的细节方面进行设计成本控制，比如加工的工序、进程、材料的选用、结构形式和尺寸的控制等等，在这里设计人员需要采用审核零部件加工图纸的方式，确保设计成本处于可控状态。当然，设计人员要将设计成本和设计质量作为一个整体来考虑，一切成本管理都是建立在质量可控的基础上的。此外，为了进一步优化非标准设备设计成本管理体系，还可以采用PDCA循环法，确保整个设计成本能够在多方面监督下进行自主运作，防止因为设计人员不同而出现设计成本管理失效的情况。

5　非标准设备设计的新趋势

非标准设备设计的观念和方法不是一成不变的，需要根据市场发展做出相应改变。在进行非标准设备设计时，设计人员还需要了解非标准设备设计的发展趋势。目前来说，我国非标准设备设计的新趋势主要体现在两个方面：一是衡量非标准设备设计成败的关键还在于能否适应市场需要及满足用户要求。如果设计者不深入了解市场和用户的具体要求，就会使得设备设计确保适用性，所以，设计者不能把主要精力放在片面追求新技术的应用上，还要考虑设备的综合性能能不能得到用户的认可，要讲新工艺和新技术与实际需要和实际条件结合起来；二是在非标准设备设计中应采用商品化的标准零配件，这样有利于减少自行设计的制作成本，同时也能够提升非标准设备的性能和质量。

6　结语

非标准设备技术难度大，遇到的问题多，整个设计过程都比较繁杂，再加上非标准设备种类多、生产数量少，这就对非标准设备设计人员提出了更高的要求。作为非标准设备设计人员只有加强专业知识学习，积累实践经验，才能不断提升设计水平，为用户设计出满意适用的非标准设备。

［1］ 李文广.浅谈非标设备的设计与制造［J］.化学工程与装备，2010（10）.

［2］ 季平.浅谈非标准设备设计方案的拟定及零件的合理设计［J］.科技创新与应用，2015（18）.

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1671-0711（2016）08（下）-0078-02