基于价值工程的自动售货机钣金件设计

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  摘要:随着自动售货机事业的发展,市场竞争的愈加激烈,如何充分运用设计提高自动售货机价值,运用价值分析降低自动售货机生产成本将成为企业长久立足发展的基础。本论文从多方面论述了在自动售货机用钣金优化和新设计中,充分运用价值工程理论对自动售货机钣金件进行分析、设计、加工,以提高自动售货机功能,降低其成本,从而可以提高自动售货机竞争力,扩大其市场份额。通过分析自动售货机钣金件设计的特点、钣金件设计与价值工程的关系以及如何作用于自动售货机价值、如何运用价值分析找出自动售货机设计的薄弱环节确定其自动售货机优化的方向、如何在满足自动售货机结构设计的基础上设计出高价值、低成本的自动售货机。
  关键词:自动售货机;价值工程;钣金件
  1.绪论
   在激烈的市场竞争中,自动售货机只有不断的改进和开发新产品,才能满足市场需要,取得好效益。以往的自动售货机设计中,设计者往往因为片面追求技术指标等,忽略了成本,或者凭经验进行设计,结果造成设计的自动售货机质量过剩、成本过高、利润过低。
  2.自动售货机设计中钣金结构应用概述
   钣金加工具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点,在自动售货机行业应用非常广泛。自动售货机主要材料为薄钢板,钣金件设计决定着自动售货机的主要成本。
  自动售货机钣金是针对金属薄板(通常在2mm以下)一种综合冷加工工艺,包括剪、冲、切、复合、折弯、焊接、铆接、成型等。
  3.价值工程理论基础
   价值工程简称VE(Value Engineering),价值工程是一门工程技术理论,主要思想是通过对选定研究对象的功能及成本分析,提高对象的价值。这门学科以提高工业企业的经济效益为主要目标,以促进老产品的改进和新产品的开发为核心内容。
   产品分析定义为:价值(V)=功能(F)/成本(C),提高价值有以下方法:
  (1)第一种方法是一种提高产品价值的最理想途径。即是产品的功能提高,成本下降。例如,新的设计应用,可以使自动售货机的功能或是在结构上实现重大突破。
   成本下降,功能提高,即: V↑=F↑/C↓;
   (2)第二种方法是在成本不变的情况下,使产品的功能有所提高,价值提高。例如,对现有产品的外观重新设计后,产品的审美功能大大提高,而生产成本却没有什么变化,但是自动售货机价值有了很大的提高。
   成本不变,功能提高,即:V↑=F↑/C→;
  (3)第三种方法是功能不变,成本降低,价值提高。例如,零件结构设计变更,减少焊接工时,生产成本降低,这就可以在保持产品功能不变的情况下使生产成本降低,使自动售货机价值提高。
  功能不变,成本降低,即:V↑=F→/C↓;
   (4)第四种方法是成本稍微有增加,而功能大幅度提高,使价值提高。例如,一个零件在由单功能变成多功能后,成本虽然有所提高,但功能却成倍或几倍的增加,从而使产品的价值大大提高。
   功能大增,成本略增,即:V↑=F↑↑/C↑;
   (5)第五种方法是功能稍微降低,但成本大大下降,价值提高。例如,自动售货机适当地降低功能,而仍可以满足某些用户的需求,而使成本大幅度下降,使产品价值提高。
   功能略降,成本大降,即:V↑=F↓/C↓↓。
  4.自动售货机设计中钣金结构设计与价值工程研究
  4.1自动售货机钣金件设计与成本
   在设计制造时除应考虑设计的独创性外,还应有计算成本、利润及产量等经济性。经济价值是自动售货机在运用材料和加工技术中所体现的价值。
  在进行自动售货机设计时,要综合考虑自动售货机功能特点、使用环境、自动售货机加工工艺、表面处理工艺,自动售货机的经济效益等。基于钣金件生产效率高、成本低、可加工复杂的形状等特性,合理的选择钣金结构,降低生产成本,提高自动售货机的价值。
  (1)零件的设计结构形状应有利于机械加工,减少工作量,减少结构废料,材料利用率与冲压件的形状关系密切。有利于简化模具,提高寿命或利用现有工艺装备。
  (2)尽量减少冲压废料。在冲压零件成本中,材料费用占60%以上。冲压废料可分为工艺废料和结构废料。搭边和余料属于工艺废料,这是与排样形式及冲压方式有关的废料;结构废料是由工件的结构设计形状决定的。要提高材料的利用率,既要设法减少结构废料,又要设法减少工艺废料。
  (3)尽量减少工件的外形尺寸,以降低材料的消耗。这一点对采用标准宽度的板材更具意义,有时只对设计稍加修改,就能利用这种材料。
  4.2 自动售货机钣金件设计中的材料选择与成本
  (1)在进行自动售货机设计时,金属板材的选择以及板厚的选择是重点。在选择材料时,要满足自动售货机功能的金属板材种类和规格。例如冷轧钢板与不锈钢,不锈钢成本是冷轧钢板的2倍多。
  (2)金属板材加工处理的成本。不同的金属板材,加工的工艺也有区别,不同的工艺又要求用不同的设备、技术和技术工人,加工过程也是不一样的,这些都是钣金件加工的成本。
   所以,在选择金属板材及其板厚的同时要充分兼顾自动售货机设计的经济性原则,充分运用价值工程原理,以最低的寿命周期成本,最经济的金属板材来实现自动售货机价值,实现企业利润的最大化。
  4.3 自动售货机钣金件设计中的排样
   根据材料的利用情况,排样方法可分为有废料排样,少废料排样和无废料排样三种。
   有废料排样是沿工件全部外形冲裁,工件周边都留有搭边,工件精度与冲模寿命较高,但是材料利用率低;少废料排样是沿工件部分外形冲裁,只局部留有搭边;无废料排样无任何搭边。采用少、无废料排样,对节省材料具有重要意义,且有利于一次冲裁多个工件,故可以提高生产率。在无废料排样时,只有材料的料头和料尾损失。同时,这两种排样形式,因其冲切周边减少,还可简化模具结构和降低冲裁力。因此,在设计冲压件时,应尽可能有利于采用少、无废料的排样方式。   4.4 自动售货机钣金件设计中的功能结构设计与成本
   结构设计时,要注意追求节约,应以不危及结构功能为前提,而满足一些特殊要求,则又应以不危及经济性为原则。用最少的费用来最大可能地满足功能要求,这是结构设计始终应遵循的基本原则。
   一般来说,自动售货机钣金件设计在明确了结构的必要性和基本结构方式的基础上,可在下列方面力求降低自动售货机成本。
  4.4.1降低设计费用
  钣金结构设计时,应注意充分利用现有的设计;采用标准件;削减零件品种类别;选定经济的结构尺寸和结构形状;采用对称的结构以代替特殊的偏左或者偏右的结构。
  4.4.2降低材料费用
  钣金结构设计时,首先要注意采用最佳造型、节省材料用量。同时,尽量减少边角废料,提高材料的有效利用率。
  4.4.3降低加工费用
  钣金结构设计时,应选用最合理的加工方法;减少零部件种数,增加同类零部件的数目;减少机械加工面积;选择最经济合理的表面粗糙度、尺寸公差、精度等级以及形状位置公差等。同时,应注意将设计结构按加工的合理性进行分解,以节省装夹时间、加工时间、测量时间;并尽可能使用普通刀具、夹具、量具和普通机床。
  4.4.4降低其他费用
  还应考虑降低包装费用、运输费用以及安装费用等。
  4.5 钣金件的表面处理与成本
   设计中,除了少数材料所固定的特征以外,大部分的材料都可以通过表面处理的方式来改变自动售货机钣金件表面所需的色彩、光泽等需要。
  (1)自动售货机的性能和使用环境。不同自动售货机或者零部件由于使用环境和在自动售货机系统中参与表现的物质功能或精神功能的不同,因此需要根据选择不同的材料选择适当的经济的表面处理工艺。以满足自动售货机的性能和使用环境的要求。
  (2)自动售货机档次的经济性。自动售货机应消费层次的不同而具有高中低不同档次,自动售货机表面处理工艺的选择应考虑自动售货机档次的经济性,以求得自动售货机的合理装饰,获得理想的经济效益。
  (3)成本。不同的表面处理工艺成本不同。随着科学技术的发展,各种表面处理工艺的相对成本与决对成本都在发生变化。另外还有考虑工艺成本与使用寿命之间和工艺成本与运行费用之间的辩证关系,保证消费者获得做好的综合经济效益。
  5.结论
   本论文从多方面论述了在自动售货机用钣金优化和新设计中,充分运用价值工程理论对自动售货机钣金件进行科学的分析,以提高自动售货机功能,降低其成本,从而可以提高自动售货机在市场中的竞争力,扩大其市场份额。通过分析自动售货机钣金件设计的特点、钣金件设计与价值工程的关系以及如何作用于自动售货机价值、如何运用价值分析找出自动售货机设计的薄弱环节确定其自动售货机优化的方向、如何在满足自动售货机结构设计的基础上设计出高价值、低成本的自动售货机。结合自身设计经验提出了自己的观点。
  参考文献:
  [1]王乃静.价值工程概论[M]北京:经济科学出版社,2006.
  [2]王爱珍.钣金放样技术[M]北京:机械工业出版社,2008.
  [3]刘增华,胡文彬.钣金成形工艺[M]北京:北京航空航天大学出版社,2011.
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