非标装备中机械设计应该注意什么问题？

　　一、前言
　　非标设备，简言之是指设计制造方面没有形成标准的设备。当今社会由于竞争日趋激烈，各个行业追求效率，利用各种设备取代纯手工操作，或以PC、微机控制的自动化设备取代传统设备。
　　设备形式千差万别，大多数都没有标准可循。非标设计人员可以充分发挥创造力，设计出实用、高效、经济的设备，为生产力的发展贡献力量。笔者在实际工作中总结了一些非标设计方面的经验，现作以简单介绍。
　　二、非标设备
　　非标设备一般都是单件小批生产，不存在样机试制。要求设计人员有丰富的经验，尽量做到一次成功。与普通设备相比，非标设备设计制造具有以下特征：
　　（1）毛胚精度低，加工余量大；
　　（2）通用机床加工，效率低；
　　（3）工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到精度要求；
　　（4）对工人技术要求高；
　　（5）注重钳工修配，缺乏互换性；
　　（6）成本较高
　　三、非标设备设计制造中需要注意的问题
　　（1）设计与工艺不可分割
　　设计时必须充分考虑工艺性，这样有利于在制造中简化操作，保证质量、提高效率、降低成本。
　　设计员和工艺员应提前向操作工进行技术交底，使其对新产品结构、性能、装配工艺等技术难点做到心中有数，从而减少问题的发生。
　　（2）局部结构有标准的应按标准安排
　　如T型槽、法兰等。这样既节省了设计时间，又便于与其他设备配套。
　　（3）如果动作较复杂，可采用多电机、气动方案
　　市场上提供了种类丰富的电机和气动元件实现多种机械结构难以获得的动作和运动逻辑关系，大大缩短了设计周期。既可以简化传动结构又便于实现自动控制。
　　（4）用普通机床单件加工时，用试切法加工
　　由工人边加工边测量，此时孔多制成接近最小极限尺寸，而轴则接近最大极限尺寸。
　　以Φ50H7／js6配合为例，在大批量生产时孔和轴形成间隙概率较大，平均间隙为+0.0135，获得过盈的概率只有千分之几；
　　可是用试切法加工时则平均间隙要小得多，产生过盈的概率大为增加，使装配变得困难起来。
　　此时应将配合放松调整为Φ50H7／h6.实际上，尺寸分布特性对所有配合都有影响，但是过度配合与小间隙的间隙配合对这种影响比较敏感，应特别引起注意。
　　（5）尽量安排好结构
　　不要人为提高零件加工精度。必要时可由装配钳工调整保证工作精度。安排在最终形成使用位置精度，用修配法达到要求。要注意安排调整量。
　　曾经有一种滚切设备，要求同时把宽带切成等宽的10根。原设计是10组滚切刀和隔垫一摞一排紧，两端压紧。刀和隔垫的尺寸一致性要求很高，为避免误差积累太多，设计要求厚度公差0.005mm。
　　设备制造厂没有加工能力，外协到外省的一个军工厂。付出了不小的代价，但误差积累最高达到0.05mm，超出了使用要求。
　　后来调整了结构，取消隔垫，把滚切刀做成带顶紧的，单独调整一排中各滚切刀的间距，再把另一排滚切刀靠紧调整好的滚切刀。
　　这样对各滚切切刀的宽度就没有特殊要求，用精度较好的磨床就能加工，大大降低了零件的价格，也达到很好的使用效果。
　　（6）五金配件应选用专业厂家产的成品件
　　五金配件通常使用专用设备和模具大批量加工，外形美观、结构轻巧、价格低廉。
　　（7）应根据国家标准采用标准尺寸
　　用优先数系（GB／T321-1980）设计，便于分析参数间的关系，减少设计计算工作量。刀具和标准机构、标准件的尺寸基本上都采用标准尺寸，这样便于加工和选用配件。
　　尤其是齿轮、涡轮等零件需要成型刀具加工，更需要注意。测绘国外机型开发的产品，应注意标准的转换，不能简单地将＂英寸＂换算为＂毫米＂就完事。以免给加工造成不必要的麻烦和增加不必要的成本。
　　（8）采用成熟技术，提高设计成功率
　　设计手册中登陆的机构、标准，应优先采用。比如副运动机构、急回机构、行程放大机构、间歇运动机构、增力及夹持机构等。
　　多收集一些大公司的产品样本，也可以作为设计考虑的对象。
　　（9）类似产品应系列化
　　与型号无关的零部件应作为通用件处理。如二次电池芯的卷绕设备，根据电池型号的不同只需改变卷绕针和压辊，对动力、传动、控制、机架等其它部分没有特殊要求，可以通用。
　　能大大节约设计成本，简化生产管理。
　　（10）类似标准件的可以采用标准件代用或改制
　　比如尺寸较小的光轴可以用直销代替。通常直销都是利用专用机床大批量加工，价格低廉。如果单独加工既不易保证加工精度，又不经济。
　　又如面板上的连接丝柱可以用螺钉代替或改制。合理利用型材也能降低成本、提高效率、简化结构、改善外观。
　　（11）由于设计的零件千差万别，从经济和保证质量角度，外协加工是必不可少的
　　把零部件按重要程度分类，关键零部件一定要选择合格的外协单位或供应商。在订货协议上注明技术要求，并要求提供质检报告。
　　（12）为缩短制造周期和保证加工质量，应适当采用数控加工技术
　　虽然非标设备一般是单件小批生产，但个别零件用普通机床加工起来周期会很长。例如在一块310mm*310mm的平板零件上加工10排，每排10个Φ20mm的孔，对孔距和孔位有较高的技术要求。
　　用普通铣床加工十分费时，精度要求也很难保证。运用数控机床加工效率大大提高，精度也易于保证。
　　（13）为避免设计疏忽造成的错误，利用CAD绘制1:1图形，模拟专配和运动，将错误控制在出图前
　　由于零件变化多，要求就加工人员识图能力强，但是为了避免识图错误，复杂零件应有立体图辅助。曾经有一个设计员在修改图样时，只修改了标注数值，图形没有作相应修改。
　　车工只通过观察图形，找到最大轴径，进行粗车，之后才发现标注的直径数值并不是最大的，造成了报废。
　　（14）应适当对外观进行修饰，提高档次
　　如采用较高档的涂装，做好色彩搭配；外关件采用电镀；部件采用防护，给人模块化感觉。
　　四、结语
　　非标设备的设计制造还要注意一些通常加工工艺需要注意的问题。设备用于实践，设计和安排生产就不能抛开实践。