面向制造和装配的食品机械设计

    1 前言

    近年来，人们的生活水平显著提高，对食品提出了更高的要求，食品机械作为加工、保鲜以及储存等的机械设备，其设计水平直接影响食品机械制造与装配成本和水平，同时还影响食品的外观、口感以及安全。根据相关统计表明，我做每年由于食品加工机械质量问题，导致的经济损失高达几十亿，这对于食品机械行业的稳定、可持续发展是非常不利的。因此，文章针对面向制造和装配的视频机械设计的研究具有非常重要的现实意义。

    2 制造设计和装配设计的概述

    （1）制造设计的概述。制造设计指的是在机械产品设计过程中，充分考虑和制造相关的条件和约束，对产品和工艺设计进行全面评价，并在此基础上对原来的设计方案进行修改和完善。因此，在制造设计阶段，应该充分的考虑制造的条件、约束和要求，保证产品具有可维护性、环保性。

    （2）装配设计的概述。装配设计指的是在机械产品设计的过程中，充分的考虑和装配相关的条件和约束，采用计算机对装配和设计进行管理，设计统一、通用的产品模型，使其满足产品装配的要求，为了提高装配效率和降低装配成本，应该使装配更加简便、易行。

    3 食品机械制造与装配设计的思路分析

    3.1 设计思路

    面向制造和装配的设计，是机械设计和工程设计并行的一种体现，要求在进行机械产品设计的过程中，充分体现工程设计思想。因此，在面向制造和装配的食品机械设计过程中，应该充分、全面的考虑食品机械产品在设计的过程中可能出现的问题，例如，食品机械产品零部件问题，装配效率问题等，针对上述问题采取有效的措施进行处理，能够加快设计和生产效率，缩短生产周期，有效降低制造和装配成本。面向制造和装配的食品机械产品设计，主要包括面向制造的设计与面向装配的设计两个方面，在设计初级阶段，应该保证食品机械产品设计的可行性，即利用面向制造的设计，保证食品机械产品的功能满足实际需求；在设计食品机械产品的零部件时，利用面向装配的设计，对食品机械产品的各个零部件进行改进和优化，以此提高食品机械产品装配效率。由此可见，面向制造和装配的视频机械设计，能够在保证食品机械产品基本功能的前提下，尽可能降低零部件使用量，这样既能够节约零部件数量（与传统设计方法相比，面向制造和装配的食品机械零部件使用量减少30%-70%），又能够加快食品机械产品设计效率（与传统设计方法相比，面向制造和装配的食品机械设计周期为传统方法的1/2），降低总设计成本。

    3.2 设计原则

    面向制造和装配的食品机械设计，在设计的过程中必须严格遵循以下原则：其一，取消设计过程中可有可无的附加设计，这样既能够减少设计成本，又能够提高食品机械产品的可靠性，有限延长食品机械产品无障碍工作时间；其二，按照模块化设计方式进行设计；其三，零部件必须符合相关标准；其四，零部件应该简单、易于装配；其五，尽可能减少零部件的种类和数量，降低设计成本；其六，基于装配工人的素质水平，尽可能的采用常用的零部件和结构，同时简化装配过程，以此提高装配效率；其七，基于成本，应该采用适合的工艺和精度，以此提高产品设计水平。

    3.3 实例分析

    食品机械是由几百个零部件、电子元器件等装配组成的，如果在设计的过程中采用传统的设计思路，将会导致出现以下问题：零部件不标准、零部件种类多、零部件数量多、设计成本高、设计周期长、操作不方便、维护工作量大等。以某食品包装机为例，其活塞运动控制结构设计图如图1所示，图中1为拔叉、2为轴套、3为支撑座、4 为轴、5、6、12为螺母、7为偏心滑块、8、9、13 为平垫圈、10为螺栓、11为挡板、14为销轴、15为开口销、16为连杆、17为偏心倒槽。

    图1

    面向制造和装配的设计思路能够对该活塞运动控制结构进行改造和优化，具体表现为：其一，取消左视图上的开口，根据功能的需求，仅仅需要设计一个开口即可；其二，在连杆的带动下，拔叉件随之上下摆动，因此在设计的过程中应该提高拔叉孔和轴外表面的精度，同时避免增大装配面积，否则将会增加制造成本，因此应该尽可能缩短轴向配合长度；其三，该结构图中支撑座的结构不规范，在施工过程中施工难度相对较高，为了降低施工难度，应该将两侧的固定部分和中间的支撑部分设计在同一平面上，或者在消磨固定部分螺孔端面时，减小加工量，以此使两侧固定部分和中间支撑部分稍向内缩进，这样能够有效降低施工难度；其四，该结构图并没有选用标准的轴套零件，违背了面向制造和装配设计原则，因此在设计过程中，应该改用标准轴套，并根据结构的具体尺寸确定轴套的尺寸。

    4 结语

    结论1：面向制造和装配的食品机械设计方法，有效解决传统设计方法周期长长、零部件种类和数量多、使用非标准件、维护不方便以及成本高等问题。

    结论2：面向制造和装配的食品机械设计方法，在满足产品质量、功能需求以及美观等基础上，缩短设计周期和节约设计成本，并且面向制造与装配的机械设计方法，为食品机械设计、制造、工艺以及装配等创建了一个共同协作的平台，对于食品机械设计的改进和创新具有巨大的推动作用，同时，对于促进整个食品制造行业的可持续发展具有非常重要的作用。

    结论3：虽然面向制造和装配的机械设计方法由众多优点，但是想要将面向制造和装配的设计理念广泛的推广和应用在食品机械以及其他机械制造领域中，还需要长期的研究和不断的实践，在实践的过程中进行创新和积累经验，以此获得更多、更好的收益。