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摘要：经济发展必然带动生产力的进步，而生产力的发展反过来又在很大的程度上拉动经济的前进。最近几年，我国的经济发展速度非常快，这种速度表现为人们生活水平的提升以及各个行业以及领域的快速发展中，比如机械加工生产行业的快速发展就是非常典型的案例。目前国家颁布了许多规章制度，为的是确保机械制造更加的合理，这些规定的产生对于促进领域的前进来讲，意义十分的关键，此举确保了装置的品质。不过在具体的活动中仍然会遇到许多的问题，也就是非标订制设备。文章重点讲述的是非标订制设备的结构设计。
关键词：非标订制；机械设备；传动结构；结构设计
引言
非标设备的出现，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标准配件和订制设计件的自由组合，如：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。
一、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：注塑行业非标设备、电子行业非标设备等，生产线上多数会使用到线体的传动结构。
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、材料力学、加工工艺流程、组装调试、工业造型设计以及后期维护简易性等方面。
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”。
二、机械加工非标设备设计与加工流程
在非标设备设计前，需要对设计的非标设备产品进行有效的归类，明确设计的机械范围，非标设备机械包括成熟型与非成熟型两种。其中成熟型非标设备指的是一些工作原理比较明确清晰的舍尔比，但是设备结构比较普通常见，或者一些产品可以提供借鉴。而非常熟型非标设备指的是设备工作原理比较复杂，且设备结构比较奇特的产品，或者没有设备生产工艺流程，生产工艺流程还停留在试验阶段的设备，而非成熟型非标设备的设计难度远远超过成熟型非标设备的设计难度。
在成熟型非标设备设计中，可以分为三类。①在原有非标设备的基础上进行再加工处理。需要对动力输出设备、传动技术以及其他方面进行重新设计与改进。②主机相同，夹具与辅助设备存在差异。这种类型的非标设备设计比较简单，只需要对主机与辅助设备进行全面掌握即可。③主机不同，而部件部分相同。需要根据部件的具体情况进行重新组合设计，可以使用成熟的零部件，只需要对特别的设计部分进行改进设计界，从而达到预想的设计效果[2]。
在非成熟型非标设备设计过程中分为三类：①单机类。主机设计简单，需要对样机进行详细的了解，并采用结构分析后进行设计即可。②组合机。主机部分较复杂，部分设计可以借鉴成熟结构来设计，其他部分需要进行重新设计。设计单位需要对该设备进行预先评审，通过评审之后需要对设计产品进行加工设计。③生产线类。该设备的设计是非标设备设计中最复杂的一种，需要对多个企业的产品进行组合，需要对其进行评审，以便达到标准要求。
2.1 非标设备设计前的审核工作
在非标设备产品设计前需要进行评审，评审的内容包括：企业自身具备的技术，客户自愿提供的技术以及企业短期内获得的技术；对企业的资金与人力资源进行评审；对产品设计后带来的各方面的效益与损失进行评审。通过对上述内容进行评审，可以为非标设备设计提供前提依据，从而确保非标设备的设计质量与水平。
2.2 非标设备的总体设计方案与审核
设计前的评审通过后，应及时开展设计工作，并将设计分为若干个部分分别由不同的设计小组来完成，各个设计小组需要对设计的选型与组合进行了解与掌握，并严格按照设计方案来执行。设计人员需要对设备的主要部件、各种参数以及控制方式等进行了解，以便根据各种数据来开展设计工作。总体设计结束后，各个设计小组可以对部件与零件进行设计，以便确定企业对部件与零件的标准。同时，设计人员需要对非标设备的各种设计图纸进行分析，以便为零部件的设计提供依据。另外，在非标设备产品设计的时候，需要对其设计质量进行检验，非标设备的制作完成之后，需要对其设备的性能进行检测，以便确保设计的非标设备达到客户的要求。
2.3 非标设备零件加工处理
由于非标设备零部件与标准零部件不同，标准零部件是完全标准化执行出来的，由专业厂家生产。并且具备标准化的尺寸、标记、结构、画法，常用的标准零部件包括：螺纹件、滚动轴承等，广义标准的零部件包括密封件、气动元件、弹簧、液压元件、传动件等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而非标设备零部件品种多样，没有统一的规范与要求，金属类的非标设备通常是由客户提供设计图纸，制作人员需要根据图纸来制作，以便确保满足客户的需求。产品在加工的时候，需要对其质量进行严格控制，并严格按照设计图纸要求的尺寸与工艺等进行加工，确保零部件的精确度。
三、设备加工制造和组装过程中质量的控制
3.1 设备设计过程的质量监督
在设备厂家进行设备设计的过程中，使用单位技术人员应经常与其设计人员联系，了解设计的进展情况。设计结束、图纸绘制完成后，由使用单位技术人员和设备厂家设计人员共同对图纸进行会审，从整体上查看设计是否实现了工艺技术要求，设备关键部位的技术要求是否合适。另外，对于以前制作过的同类设备，在保证工艺技术要求的前提下，对使用中需要经常更换备件的零部件，尽量做到尺寸一致，以方便备品配件的准备。
3.2 设备制造过程的质量监督
在非标准机械设备制造初期，应当对关键零件的机械加工进度进行监督和控制，特别是大型铸造件、锻造件、焊接件等，严格按照进度计划实施，重点监督高技术要求的设备，确保设备或部件按质按量进行。同时针对外购基础件的质量进行严格把关，检验其精度、密度、材质、光洁度等，确保基础件各方面符合使用标准。此外，特别注重关键零件加工质量的检验，确保零部件的高效利用。比如，在行列式滚筒设备的加工中，应当严格检验上下导轨和齿轮的加工精度，并在淬火处理后进行确认其等级硬度，以及相关的焊接部位的检查。
3.3 设备整体组装的质量控制
在完成所有零部件加工后，将各分散的部件进行组装，形成完整的台套设备。但在组装过程中，组装的精度是影响设备质量的主要因素，甚至会导致设备无法正常使用。因此，在组装设备零部件时，特别注意清洁零部件的外部杂质，包括铁屑、焊渣、粉尘、油渍等。此外，设备组装完毕后，应当对组装质量进行检验，确认设备是否符合技术要求。比如空载试机、负载试机、联动试机，并根据实际生产进行调节运行参数，确保设备的良好运行。
四、案例分析 --滚轮压印设备的研制
使所制作的导光板具有良好的一致性和加工质量，需要对滚压成型过程中温度、压力、转速等工艺参数进行精确的控制，从而要求所研制的滚轮压印成型设备需满足相应地工艺要求。所研制的聚合物微结构滚轮压印成型设备的照片。以下将对滚轮压印成型设备的机械结构、压力和位移控制、温度控制等特点进行简要介绍。
2.1滚压
设备的机身设计
机身是滚轮压印设备的基础部件，滚压设备几乎所有零件都要安装在机身上。机身在工作时要承受相当大的变形力，而它的变形刚度决定了整个滚压装置的整体刚度，因此机身的设计必须具有一定的刚度。机身结构可分为开式机架和闭式机架，此设备选用整体铸造开式机架，这种结构不仅可以满足滚压装置的整体刚性，更能有效地提高系统的抗偏载能力，同时还可方便操作及观测。
2.2滚轮与模具的设计
滚轮表面的微结构在挤出滚压工艺过程中将被直接转印到聚合物表面，因此它的制作对滚轮压印过程极其重要。此设备包括上下两个滚轮，其中上滚轮包覆有微结构模具。滚轮都采用合金钢制作，其外表面经过精密磨削，达到镜面光洁度，以减少表面粗糙度对滚轮微结构尺寸造成的影响。利用化学腐蚀法直接在不锈钢平板上制作出微结构阵列，然后将其紧密包覆在滚轮上，接缝通过氢弧焊焊接，并通过磨床将焊缝磨平。包覆完成之后，通过游标卡尺测量，测量结果表明整个滚轮的各处直径均相等，这样从而保证了压印的精确度。
2.3压力与位移
机构设计为了保证滚轮压印设备可以精确的复制微结构,就需要其具有精准的调距机构使滚轮间距可调。此调距机构采用齿轮丝杆式,其既可以分别调整滚轮两端间距,也可同步调整。分步调整时,旋转的大调整齿轮带动螺旋丝杆转动,将旋转运动转换成直线运动,推动加压滑块在滑道内有向上下滑动。同时,因驱动滚轮固定不动,而滚轮之间安装弹簧,此弹簧具有足够的弹力可支撑压印滚在滑道内有向上运动的趋势。当受到丝杆向下推力和弹簧向下弹力的同时作用时,加压滑块在机架的两边滑道内上下滑动,从而推动压印滚上下运动。同时,也可采用同步调节手柄来实现两端滚轮间距的同步调节。滚轮间距可通过标准塞规来测量决定。在此过程中,因调整齿轮上刻有分度盘,并且其直径远大于丝杆的螺距,这样就可将加压滑块的进给量放大，提高调整精度。
2.4速度控制系统
滚轮转速是影响聚合物微结构成型的重要因素之一,必须对其精密控制。此设备直接选用伺服电机进行运动控制,通过闭环控制系统可以直接精密调整滚轮转速,转速和转矩可直接在显示面板中实时显示。同时采用十字滑块联轴器,通过斜齿圆柱齿轮带动两个滚轮进行同步运动。十字滑块联轴器可自动调整两轴同心度不同而造成的滚轮跳动。
2.5温度控制系统
温度是影响聚合物微结构滚压成形的重要影响因素之一。滚轮压印成型设备包括上下两个圆柱形滚轮,并各采用一套独立的温度控制系统。温度控制系统采用电加热圈间接热辐射加热,并对加热圈和滚轮分别进行温度循环控制。因滚轮的直径较小,而内加热需在滚轮的内部开孔或布置一定的热流道,以便通过热油或安置感应线圈,这样将影响滚轮的强度。故采用弧形铸铝电加热圈,加热圈内表面曲率和滚轮的一样,将其分别安置在上下两个滚轮的侧面,并保持加热圈与滚轮之间的间隙一致,这样可以保证滚轮转动时与加热圈不产生摩擦。当铸铝加热圈通人交流电后,其产生的热量将辐射加热转动的滚轮。因此,这种加热方式的优点在于结构简单、易于操作、易于实现快速准确的温度循环控制[4]。
结束语
通过上文的描述，我们发现在开展此类装置的生产工作时，需要分析其具体设计生产收效问题，它是具体的反映装置是否可以取得好的效果的标准。而且要分析道装置的合理性问题，确保设计符合实际需求。在进行设计的时候，最好是使用成品，这样做的目的是为了提升其安稳性，进而降低生产时间，提升品质。
参考文献
[1]张素辉.非标准机械设计实例详解.机械工业出版社.2015.04
[2]闫忠杰.施工机械设备的可靠性预测.机械制造与自动化，2011.07
[3]岑军健.非标准机械设计手册.国防工业出版社.2011.02
[4]陈祥宝.聚合物基复合材料手册 2015.7
论文作者:张远景
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/11
标签：非标论文; 设备论文; 滚轮论文; 压印论文; 微结构论文; 零部件论文; 加工论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;