探讨非标机械产品设计准则与工程运用

摘 要：企业在生产实践的某些环节会遇到一些特殊难以解决的问题,这将会影响到劳动生产率的提高，我们必须通过设计一种特殊的设备或部件来解决,而在此时非标设计的出现就显得尤其重要。本文将通过介绍非标机械设计的一些特点和准则,以及我们在进行非标机械设计时所需要做的步骤和应该注意的事项。最后如何更好地将其应用到工程中去做个简单探讨。

关键词：工程设计，非标设计，工程运用

中图分类号：S611文献标识码： A

前言

现在的工程设计中对国家标准及行业标准应用的比例越来越大,尤其在机械专业中的表现特别突出。这样可以缩短设计周期,提高了工作效率。但是在情况复杂及有特殊要求的条件下就显得力不从心,这时非标设计的优越性就显现出来,往往能取得意想不到的效果。

1.非标机械产品设计的含义及目的

1.1非标机械产品设计是指不按国家颁布的统一的行业标准和规格制造,而是根据自己的用途需要，自行设计制造,"非标设计"就是根据自己的实际需要,设计出与国家标准不一致或不完全一致的产品或零件,非标机械有别于传统机械设计，非标机械设计有时间性限制，设计周期要短，设计要简洁、准确、安全、可靠及满足客户合理的专业性要求，用户对非标机械的设计往往有许多的要求，包括合理和不合理的，这是一项挑战性的工作。

1.2非标设计的目的是为了提高产品的质量、提高生产效率以及确保生产的安全。

2.非标机械设计的特点

与一般标准设计相比非标机械设计有以下特点：

1）非标设计涉及范围广，因为职业的性质就是能解决各方各面的问题，所以要求非标设计工作者有广泛的学识和知识，知识越多，工作越得力，知识越多，经验越多解决问题的方法越多、越快、越准确。因此其更多注重设计标准化、模块化和简约化的原则；

2）非标机械设计是一种个性化产品设计，根据客户的不同要求进行单台或多台定制生产。

3）全部采用Auto CAD、solidworks等三维设计软件进行产品设计，可生成零、部件体积、重量、重心位置等物理量，为相关设计和后续加工提供了可靠依据；

4）所有二维结构图均根据三维数字模型由计算机自动生成，保证了视图与尺寸的准确无误，保证了绘图质量与工作效率的和谐统一；

5）设计完成时即可输出BMP、JPG等格式的产品渲染图。

3.非标机械设计的步骤

3.1非标机械设计前的准备

1）必要的设计手册，手册中有各种参数，你可以从书中获得你想要的知识。

2）掌握这些机械运动原理，结合电气、气动和液压来进行非标设计。

3）了解设备的用途，看它是属于加工设备、还是试验设备、或者工装夹具。加工设备：首先要保证加工的精度，其次上下料方便，准确，快速。试验设备：提供相应动力，试验必要的测试点，与电气怎样结合，显示数据和读出数据。工装夹具：需要怎样限制自由度，上下料快速可靠。

4）要到现场进行考察，了解设备相关数据、安装场地的相关数据、设备安装使用的电气相关数据等。

5）准备一些行业标准，网上生产厂家的产品相关数据，各厂家都会提供原理、安装尺寸等数据，为设计做好准备。

6）制定可行性的方案报告。

3.2非标机械设计制图步骤

1）首先发挥我们的想象，在脑袋中勾画设计，把设备分成几大块，每块采用怎样结构，怎样衔接。

2）将我们的想法落实到图纸上，方便更改设计和想法。

3）强度校验，有经验者可直接选料，经验少者，要作简单校核，防止出现重大失误。

4）校图，主要检查零部件是否有干涉，是否便于加工、测量、装配、使用和维修等。

5）整理图纸，计算出配件重量，用于成本核算和发货运输；并下发图纸到下一个部门[1]。

4.在非标机械设计中要注意的事项

在非标机械设计中我们要通过多请教老工程师请求指导，完善提高自己的设计水平，提高非标机械设计的可行性、减少失误率；在机械行业中因为可利用的原理很少，再加上机械与电气、气动、液压有效的结合而发展，所以其不像电子行业发展迅猛，因此我们要多看一些别人的成功设计，读懂设计理念，运用到自己的设计中来；至于我们设计出的东西要方便维修、方便加工，设计时要考虑加工问题，比如尽量不要在圆弧面上钻孔，如果一定要钻或是通过中心，或是先加工平台再钻孔；在设计初稿完成后一定要对其优化，看有没有更简便的方式，及更先进的零部件代替。以达到减少投资、减少故障点及减少维修成本等效果。

5.非标设计的工程运用

非标机械设计在两种情况下使用：一种情况是由于条件限制不得不采用非标（行星齿轮减速机为达到一定速比常用非标齿轮）；另一种情况是出于行业垄断采用非标（缝纫机的锁床固定螺丝就是非标M5×1的）。而非标机械产品设计又分为成熟产品设计与非成熟产品设计。

1）所谓成熟型的非标机械是指工作原理清晰，机械结构较为通用，甚至有产品样板可以模仿的产品的设计。成熟非标机械设计可以分为三类，第一、主机相同，夹具和辅件不同，这类型的设计较简单，只要消化好主机和辅件的作用就行了；第二、主机的规格要放大或缩小，动力要变化，那就需要将产品的结构和动力重新考虑，例如企业有30吨压力的四柱压机，现在客户要订造一台60吨四柱压机，这样，在结构形式、液压油路和电路相同的情况下，我们就要对框架进行力学分析计算，重新选择框架用料大小，另外，液压缸、液压泵、液压阀等重新选型；第三、主机不同，部件相同，那就要根据成熟的部件进行组合设计，达到客户要求，这样则尽可能采用成熟的部件，对特别设计部分进行设计，并提早对特别设计部分进行试验，另外，使用三维图对整体进行组装，在图中对运动部件进行仿真运动，确认总体结构成功。

2）所谓非成熟产品是指工作原理比较复杂，机械结构不通用，更严重的是连客户都未完全了解其产品的整个生产工艺，或者是客户正在试验使用未成熟的生产工艺，其有三类：第一、单机类，主机较简单，但本企业对该产品不了解，客户提供较详细资料，甚至包括样机。针对这类型的设计，企业要对目前样机工作内容、工作原理、采用的结构进行详细分析后进行设计；第二、组合机类，主机较为复杂，部分结构可以使用企业成熟的结构，总体上要重新设计，针对这类型的设计，企业首先是要评审，企业是否有足够的能力承担设计任务，评审通过后，则要对所设计机械生产产品的生产工艺进行详细的了解，了解所设计产品的工作原理，进而进行机械结构和控制原理的选择，和总体构思和设计；第三、生产线类，这类型产品是最复杂的设计，这类型的设计往往不能由本企业就可以完成，需要选用外部产品与本企业组合才能完成生产线，包括液压机、锅炉、制冷设备、输送设备、风送等流体输送设备、吊重设备、模具、夹具、自动化入料和出料等专用设备。因而生产线的设计的评审要更加严格，除了评审本企业是否能够完成设计外，配套供应商是否也达到要求，对生产线的生产工艺和生产线工作原理要了解，对生产线的各台设备更要详细分析[2]。

结语：

目前在我国非标机械产品设计在大型的生产企业及各个领域的工程设计中应用越来越广,尤其在机械行业中的表现最为突出，非标设计非常有发展前景，因为世界的技术进步都离不开非标设计，因为我国的非标机械设计技术跟发达国家来比还有很大一段距离，因此要想通过非标设计来提高企业的劳动生产率、各项指标，我们应该不断学习先进的产品和技术，引进先进国家的技术，聘请拥有先进技术的设计技术人员，不断地研发，进行新技术储备。相信我国的企业将迎来更强的设计能力和更高的设计水平，从而让企业成为行业的先锋及具备跨行业发展的能力。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册〔M〕.北京:化工工业出版社,2002.

[2]胡宗武、徐履冰、石来德.非标准机械设备设计手册，机械工业出版社2005，1