机械加工非标设备设计及加工研究

郭江红

摘 要：近些年来，随着我国经济的发展，对于机械加工的需求量逐年增大，随着各行各业的快速发展，涌现出了大量的非标设备，这些设备对设计人员提出了更高的要求，需要涉及到大量的专业知识，这些非标设备不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备，而是根据自己的用途需要，自行设计制造的设备。尤其是在机械加工行业，涉及的非标设备更多。文章将就机械加工领域内的非标设备设计进行介绍。

关键词：机械加工；非标设备设计；注意事项

前言

非标设备是根据行业自身需要设计出来的符合自身需求的专业设备，其设计难度远高于国家标准设备，由于这些设备在设计过程中需要涉及到大量的机械、电子、自动化等方面的交叉融合，因此，对于设计人员来说设计难度更大，尤其是在机械加工领域，其机械设备设计是否合理、非标件加工是否到位都会对设备的性能造成较大的影响。

1 非标设备设计简介

非标设计是指国家定型标准以外的不定型、不成系列的需先进单体设计再进行单台或者小批量加工制造的设备，非标设备本身所具有的一些固有特性决定了其评估程序和标准设备更复杂难度更大，在各个设备生产厂家不可能在工艺过程中采用批量生产，只能按一次定货，并根据具体的设计图纸制造的设备。现今，非标设备已经涉及到方方面面，各行各业，这些非标设备根据涉及行业被划分为所在行业的非标设备，例如：包装行业非标设备、冶金行业非标设备等。

非标设计，顾名思义就是非标准件的设计，根据需求者要求而设计，比设计标准件要难。须得一定的知识积累和一定的工作经历，才能做到。这就对设计人员提出了更高的要求，设计人员不但需要对设备的行业规定的通用标准进行掌握，还需要对设备的实际需求以及当前生产的情况进行了解，而对于各个不同的行业来说，各自行业的特殊性就要求设计人员有足够的知识来快速掌握设计相关设备所需的除专业以外的知识。专业知识涉及：机械设计、电子电气设计、软件设计、流体设计、工业造型设计以及分析优化等方面。

非标设计，不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的进行的机械设计工作，而是根据自己的用途需要，自行设计制造的作为某一特定用途的机器设备。且外观或性能不在国家设备产品目录内的设备。设计这种设备或零件叫“非标设计”。加工生产这种设备或零件叫“非标制造”。

2 机械非标设计流程

在进行非标设计之初，需要对所需设计的机械设备进行产品分类，弄清所设计的机械属于成熟型的非标机械还是非成熟型的非标机械，成熟型的非标机械是指一些工作原理明确、设备的结构并不奇特，或者是其有一些产品可供借鉴，而非成熟产品则是指那些设备的工作原理较为复杂、设备的结构较为奇特且无设备生产工艺流程等或者是生产工艺流程尚处于试验阶段，这就大大增加了非成熟型非标设备的设计难度。

成熟型的非标设备设计一般可以分为三类：（1）设备的主机部分相同，而在夹具和辅助设备上有所差异，这种类型的非标机械设备设计较为简单，仅仅需要对主机和辅助设备的作用进行掌握即可。（2）在原有非标设备的基础上进行设备加工范围的放大或者缩小，动力输出设备方面需要进行改动，传动和其他一些方面需要进行重新设计。（3）最后的则是主机部分不同，而部件部分相同，这就需要根据成熟的部件部分进行重新的组合设计，这样就可以大幅度的采用成熟设计的零部件，对特别设计部分进行重新设计，并提早对特别设计部分进行试验，以其能够达到设计效果。

非成熟产品的设计也可以分为三类：（1）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。（2）组合机类，设备的主机部分较为复杂，其中一些设计可以采用已经设计出来的成熟结构，但其他一些部分则需要重新进行设计，针对这类型的设计，设计单位需要对其进行先期评审，以查看企业是否能夠进行设计，在评审通过以后还需要对所设计机械生产产品的生产工艺进行详细的了解，通过了解所需设计产品的工作原理，从而对其机械结构和控制原理进行选择，和后期的总体构思和设计。（3）生产线类，这种设计属于非标设计中最为复杂的设计，这种生产线类设计需要多个企业的产品进行组合，在设计之除还需要对其进行评审，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。

2.1 非标设计之前的评审工作

对于成熟产品中的复杂类型和非成熟产品则要采用设计前评审，设计前评审的内容包括：（1）企业的拥有的技术、客户提供的技术、企业短期可以获得的技术和协作企业提供的产品和技术支持程度是否足够；（2）企业的人力资源情况和资金情况；（3）完成该产品后带来的收益，包括资金、技术、市场及人力资源等方面，若设计失败后带来的损失，包括资金、市场和公司形象等方面。

2.2 非标设计的总体设计方案的评审

当设计前评审通过以后，则可以开展设计工作，通过将设计通过分为不同的部分交由不同的设计小组进行设计，各个设计小组首先需要进行设计的选型和组合工作，进而完成设计方案，包括总体设计图、主机或者是生产线的主要参数、配套的主要设备、机械和电气的主要部件和参数、主要控制方式等。设计人员依据以上数据开展设计工作，并制定出企业内部的生产标准。在总体设计阶段结束后，各个设计小组就可以进行部件和零件的设计工作，并确定企业的部件、零件和外购件的标准，设计手册标准以及企业常用的设计配合公差、精度和材料的选取标准等，在这一阶段需要设计出部件图、零件图、主电路图、控制线路图、零件清单、外购件清单、标准化清单、力学和热力学计算书等，为后期的零部件选型带来依据。根据以上这些选用合适的动力结构、传动机构、控制单元以及液压单元、润滑单元等，在以上这些最终确定后需要开展设备的试制定型工作，制造单机开展试验工作。

2.3 非标设计产品的检验

在非标设计完成后，设备试制成功后需要开展相应的设备性能检测，看是否达到客户要求。

3 非标零件件的加工

非标零部件是相对于标准零部件提出来的。标准零部件是指结构、尺寸、画法、标记等各个方面已经完全标准化，并由专业厂生产的常用的零（部）件，如螺纹件、键、销、滚动轴承等等。广义包括标准化的紧固件、连结件、传动件、密封件、液压元件、气动元件、轴承、弹簧等机械零件。狭义仅包括标准化紧固件。国内俗称的标准件是标准紧固件的简称，是狭义概念，但不能排除广义概念的存在标准件主要是国家没有定出严格的标准规格，没有相关的参数规定之外，由企业自由控制的其他配件。非标准件有很多品种，目前没有很规范的分类。金属非标准件：由客户提供图纸，厂家根据图纸利用设备制作出相应的产品，通常是模具居多，公差要求，光洁度都是客户规定的，没有一定的范式。产品从铸造到精加工完全需要相应的质量控制，工序复杂且可变性大，一般成本高于标准件。在进行非标零部件的加工时需要严格按照设计图上标注的尺寸及工艺进行加工，从而保证零部件的精度。

4 结束语

现今，非标设备的发展越来越迅速，尤其是一些机械加工的专用设备，近些年来更是飞速发展，我们需要在进行非标设计中总结经验教训，从而为后续工作的更好展开打下良好的基础。

参考文献

[1]车洪麒，张素辉.非标准机械设计实例详解[M].机械工业出版社，2011，3.

[2]岑军健.非标准机械设计手册[M].国防工业出版社，2008，7.