浅谈工位器具的合理性设计与使用

马璇华

摘 要：工位器具是工作岗位上能用的器具的统称，可以提高产品质量，改善现场管理，在机械加工和装配车间里有着广泛的应用。笔者在工作实践中，结合工位器具的功能、类型总结了几点工位器具的合理性设计方法与使用规范。

关键词：工位器具；合理性设计；使用；管理

1 关于工位器具

1.1 工位器具的定义和用途

工位器具属于生产工艺装备范畴。在GB/T4863-1985《机械制造工艺基本术语》中，工位器具定义为：“在工作地或仓库中用以存放生产对象或工具用的各种装置。”从定义可以知道，在生产过程中，工位器具不仅用于存储毛坯、半成品、成品及各种分总成，还用于存储各种工具等。在实际生产中，工位器具除了用于存储，还用于运输，相应的使用地点也不仅是作业现场和仓库。

1.2 工位器具的功能和分类

工位器具包括料箱（周转箱、物料篮、铁箱）、托盘、料架、衬格、平板推车等。其主要功能为：符合装配工艺要求，节约工位面积，无包装废弃物，有利于现场定置定位管理；装卸搬运效率高，取放操作灵活；产品质量防护，防止产品装卸搬运过程中磕碰、划伤，同时也可以防尘、防锈等。

工位器具主要分为托盘类、箱类、容器类、柜类、架类、工作台、车类等。

2 工位器具的设计和制造

工位器具的设计没有现成的标准参照，只能依据工艺装备的一般设计原则，并结合实际情况进行满足生产需要，方便员工操作的设计。

工位器具的一般原则：

第一，工位器具的构造应首先考虑零件的尺寸、重量、形状和防锈蚀、防磕碰的要求，使所存放的零件保证表面质量的完好性。

第二，工位器具要方便零件的储存、倒运和存取，使操作者拿取零件省时、省力。

第三，工位器具的整体结构要紧凑，尽量做到占地面积小。

第四，存储零件用的工位器具应考虑高架和多层存放，对于其他情况能堆垛的也要堆垛，高度空间上充分利用。

第五，单个工位器具内存放零件的数量，要和确定的工序生产节拍相对应，便于配送。

第六，工位器具的结构应该方便存放物品的计数，使操作者可以做到过目知数。

除考虑以上设计的基本原则外，在设计过程中还应该尽可能的考虑单一器具的通用性，设计出适合产品形状和质量保证的通用型工位器具。对于一条流水线或者一个车间的工位器具，类型应该尽量少，外形尺寸特别是宽度尺寸应尽可能保持一致，这样既美观又便于车间的定置管理，相类似的零件尽可能设计成相同外部尺寸规格的工位器具，便于堆垛，码放及返空，实现单一器具的有效利用，降低工位器具的制作成本，便于现场管理。在考虑设计器具通用性的同时也要考虑设计制作专用器具，满足特殊形状或表面质量特殊要求工件的需要。

工位器具设计要点：

第一，合理选择材料：对于箱类、容器类等，可选用合适强度的钢板焊接而成，也可以选用高强度的塑料材料压塑而成；对于架类等其他工位器具，其承重框架结构应尽可能选用型钢，尤其以角钢、方钢等成型钢材最为常见，因为型钢的抗弯，抗扭性能好，其支撑面又可覆以其他材料的以满足器具设计的具体要求。

第二，要有一定的强度和刚度：工位器具在装卸零件时会受到一定程度竖直方向的冲击，在叉运或运输过程中受到一定的颠簸及水平方向上的冲击，有的工位器具需要经常起吊，这就要求工位器具要有一定的强度和刚度，确保工位器具在使用过程中能保证框架的稳定及承载力；部分器具或具有轮子结构，更应注意轮子与器具整体框架的链接位的牢固性。

第三，考虑对零件的防护：对于已喷面漆的零件及外表面是配合面或表面处理过的精度较高的零件，如各种机械装配中使用的轴承，要求将零件彼此隔开，支撑面及间隔面覆盖以柔性吸油物质，如橡胶皮、塑料管、尼龙块、泡面板或者海绵等，避免轴承的磕碰或划伤，并保证轴承自带的防护油不过度流失。

3 工位器具的使用和管理

在一些生产单位中，工位器具经过几次周转后就不知所踪，或者损坏报废较快。为了避免丢失、损毁，提高工位器具使用效率和使用寿命，还必须对工位器具的现场使用、转运、返空及存储进行有效的管理。

3.1 工位器具的标准化

（1）工位器具的编号。为方便识别存放的零件及工位器具的使用管理，应当对工位器具进行编号，并在工位器具外表明显位置处喷印上器具编号。编号的颜色与工位器具颜色对比要明显。工位器具的编号可以分段用字母标明厂家代码及器具的类型、分类、材质等加以图纸序号及器具流水号；对于专用性很强的器具可直接用零件代号。

（2）工位器具颜色。为了便于工位器具的现场直观的管理及改善，工位器具的颜色要进行整体定制。特殊产品系列的零件的工位器具可以采用同一种特殊的颜色，如军品件或实验件等专用器具，其余器具可根据使用点不同进行定制，如不同的使用车间之间选用特定颜色。如果拥有多个供应商或采用第三方物流的采用第三方物流或有多个供方的，不同供应商和三方物流的工位器具颜色应该有所不同，且不与本企业器具颜色相同，方便区别。

3.2 工位器具的使用和回收

在使用工位器具前，应该检查器具是否完好、清洁。所放零件要与器具编号对应，做到专架专用。如果错放，可能导致零件的损坏或影响工位器具的使用寿命。另外，盛放零件的数量必须按照设计的容量存放，不可强行增加，否则会使工位器具应超负荷装载导致变形导致安全事故或影响零件运输质量。装载活动零件的工位器具在装入零件后必须将零件固定完善后才可进行移动或起吊等作业。进行起吊作业时，必须钩吊吊耳或规定的相应部位，以免造成倾斜、变形或零件滑落等情况。

工位器具在现场使用时需要指定流转地点和责任人。器具随零件移动到需求工序后需要将工位器具转运到最初工序以保证循环使用。所以，工位器具里的工件使用完毕，应放到指定的位置，方便再次使用和回收。

3.3 工位器具的养护及维修

工位器具上的油污或杂物可能会影响到所放零件的表面质量，影响总成装配质量和零件外观质量。因此，日常使用中就要根据器具使用频率或是所放零件的表面质量的要求，对不同的器具的进行定期的清洗，防止污染了的工位器具影响了零件的表面质量。

3.4 将工位器具纳入到工艺检查

为了更加合理有效使用工位器具及管理，对具体生产车间进行工艺纪律检查时，将工位器具的使用和管理纳入工艺纪律的检查范围，对责任单位进行考评。具体可以就以下这些项目进行检查：

（1）工位器具清洁度检查，例如器具上是否有灰尘、油污、垃圾等；

（2）工位器具上存放的具体零件与工位器具规定存放的零件是否一致；

（3）现场使用的工位器具损坏了是否及时报修或更新；

（4）工位器具上存放的零件数与工位器具设计存放零件数是否相符；

（5）工位器具上存放的零件是否按存放要求摆放，是否满足器具对零件的保护；

（6）空闲的工位器具是否放到指定的返空区域，是否进行定置管理。

要对不符合要求的项目要求立即整改，并作为对生茶车间的综合考核依据。

参考文献：

[1] 闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2] 王凤平.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3] 王光斗.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，2000.