工位器具设计原则及发展趋势

吕　松，张　雷

工位器具设计原则及发展趋势

吕松，张雷

（长城汽车股份有限公司，河北 保定073000）

物流过程中工位器具设计直接决定部件品质，器具设计合理性直接影响制造运输成本。文章介绍了工位器具的基础知识，提出了工位器具设计的相关原则，并列举对应的实例，讲述现代制造企业如何规范器具设计。

工位器具；器具结构 ；发展趋势

随着行业竞争加剧，降低物流成本、人工成本，提高工位器具对产品防护能力、提高运输车辆积载率将成为汽车制造业及物流运输业对工位器具使用提出更高的要求。

1　工位器具基础知识介绍

工位器具是在生产现场（一般指生产线）或仓库中用以存放生产对象或工具的各种装置。汽车装配线常用的工位器具主要包括：工作台、零件存放架、分装台（架）、料箱、料斗、集配箱、运转小车等。

工位器具作用：①防止和减少工件间的相互磕、碰、划伤，保持工件清洁，有效地加强对在制品、成品的管理，保证了产品质量。②工件在加工、存放中不落地，便于操作者取放，减少无效劳动，提高工作效率。③方便运输，好装好卸，能叉能吊，减轻工人的劳动强度。④方便贮存，能堆垛存放，充分利用空间，可防止物品乱堆乱放，改善生产现场的环境。⑤便于管理，物料过目知数，减少搬运次数，能做看板指令，利于5s管理，便于组织精益生产。⑥有利于现场的定置管理、文明生产和安全生产。

2　工位器具设计原则

（1）质量好。质量分为5方面进行展开：①工位器具的框架结构应尽可能选用型钢，即角钢、方钢管或槽钢等材料，支承面或工作面覆以薄钢板或木板。料架等工位器具应核算每层和总的载重量，按最大载重量及安全系数选择合适规格的材料。②工位器具的运输装置:对于承载较重的或易因工件放置不平衡造成工位器具侧翻或从叉车上滑落的，工位器具上应设置保护性叉脚限位装置，如叉脚挡块、挡杆等机构；对于带脚轮可移动的料架和物料转运车，应设置拖挂（拖杆）装置。③对于贮存工件用的工位器具应考虑多层存放或堆垛放置。堆垛存放时，应设置便于叠放的支脚。④工件、产品的防护要求:对于已喷漆的工件及车身内、外饰零部件，要求将件与件隔开，工位器具的支承面及间隔面覆以非金属柔性材料，如橡胶皮、塑料管、尼龙块、泡沫板或海绵等，避免零部件的磕碰或划伤。另外，工位器具的尖角处、外表面可能与产品有接触或碰擦的部位均需包覆各种柔性材料，如泡沫或海绵等，避免车辆的划伤。

（2）安全性高。①工作台面高度超过1500mm的移动工作架、工艺车，垂直断面必须为梯形，即上窄下宽，以增加稳定性。底座的宽度应比工作台面至少大150～200mm。②移动工作架、工艺车的护栏、阶梯类型器具要求护栏高度：800～1000mm；默认尺寸为1000mm。工作台面上要求三面护栏，正对操作面的一侧可不设置 护栏，对着阶梯一侧的护栏设置成可开合的结构（护栏门）。阶梯两侧设置扶手。阶梯：斜度：≤60°台阶高度：250～300mm。③刹车装置要求：可移动的工作台、操作架必须设置刹车装置；移动料架、物料周转车视具体使用情况选择使用刹车装置。刹车装置必须与工位器具的底座等部位连接牢靠。刹车装置的型式（根据实际情况选用）分为：采用带刹车器的脚轮、采用单独的支撑架（与脚轮规格配套）、采用螺旋丝杠或其他可靠刹车装置。④针对具体物料放置情况，采取必要的措施和结构，如挡块、插销、翻转销等，防止物料的滑动或从工位器具上脱落（也是产品防护的要求）。

（3）控制成本。在整个设计过程中要贯穿“小、巧、轻、美”的设计理念作为指导思想。①“小”：符合工作现场的实际情况，其要求是尺寸尽可能地小，装的数量尽可能少，用增加配送次数来换取宝贵的空间资源。对我们来说，也有利于现场管理，利于搬运、取用及保持现场的整洁美观。②“巧”：主要是结构的设计要灵巧，避免笨重感。要巧妙地利用工位器具的空间，在占用空间不变的情况下，尽可能多装零件。同时，还要考虑现场工人操作方便，省时省力。③“轻”：应该是设计的重点，在保证稳定的前提下，尽可能采用钢管、钢网来替代角钢、槽钢等材料，目前大量采用的可折叠钢筋骨架工位器具将成为未来的趋势。④“美”：设计构型各尺寸的比例不仅要考虑零件尺寸，但要以黄金分割为重要参考。工位器具的整体结构要考虑工作现场的美观，同时，还要充分考虑易清洁、易维护，尽可能避免突出的、尖角的结构，以免造成现场操作人员的划伤等。

（4）标准化。标准化是工位器具开展设计、不断进行变更创新的一个重要动力源，也就是我们力求所有的器具都是标准的，这样不仅可以减少设计的工作量、提高工位器具的适用性、规范现场工位器具的管理等众多优势，同时还可以形成规模效应，从而有效降低综合成本，所以大家对标准化的理解必须要在一定程度上进行扩大。器具设计最直观标准化就是尺寸标准化，通过系列化的形式来实现。

（5）人机工程。人机工程就是结合现场实际生产操作情况及部件自身属性在器具设计过程充分考虑从而使现场人员及物流人员作业过程轻松顺畅。

（6）环保。环保主要是集中在辅材的选用上，这里我们列举了工位器具常用的辅材，并根据材料特性，从环保的角度确定不同的等级，作为我们优选的等级，分别划分为1、2、3级，级别越高环保越低。

3　工位器具设计发展趋势

工位器具设计发展趋势将会通过器具设计轻量化和标准尺寸系列化、平台化提升来降低器具成本。目前在进行器具设计过程中已完成对脚轮、脚碗、扣帽、叉车铲限位及脚轮安装板等附件的统一开发降低开发成本。

Design Principle and Developing Trend of Working Position Apparatus

LV Song，ZHANG Lei
（Great Wall Motor CO.，LTD，Baoding，Hebei 073000，China）

The design of working position apparatus in the process of 1ogistics direct1y decides the qua1ity of components，and the reasonab1eness of equipment design direct1y affects the manufacturing cost of transportation.This artic1e introduces basic know1edge of working position apparatus，1ists corresponding examp1es and describes the way to standardize equipment design in modern manufacturing enterprises.

working position apparatus；app1iance structure；deve1oping trend

S219.05

A

2095-980X（2016）03-0061-01

2016-03-07

吕松（1984-），男，河北定州人，大学专科，助理工程师，主要研究方向：汽车工程物流器具类研发。