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建材行業(yè)機械裝備的產(chǎn)品設計探討論文
所謂產(chǎn)品設計，從廣義來(lái)說(shuō)就是一個(gè)創(chuàng )造性的綜合信息處理過(guò)程，通過(guò)多種元素如線(xiàn)條、符號、數字、色彩等方式的組合，把產(chǎn)品的形狀以平面或立體的形式展現出來(lái)。它是將人的某種目的或需要轉換為一個(gè)具體的物體或工具的過(guò)程；是把一種計劃、規劃設想、問(wèn)題解決的方法，通過(guò)具體的操作，以理想的形式表達出來(lái)的過(guò)程。產(chǎn)品設計的意義重大，具有“牽一發(fā)而動(dòng)全局”的重要意義。如果一個(gè)產(chǎn)品的設計缺乏合理性，那么生產(chǎn)時(shí)就將耗費大量資金、物料、勞動(dòng)力來(lái)調整和更換設備。相反，好的產(chǎn)品設計，不僅表現在產(chǎn)品功能上的優(yōu)越性，而且便于制造，生產(chǎn)成本低，性?xún)r(jià)比高，從而使產(chǎn)品在市場(chǎng)上具有更強的綜合競爭力。許多在市場(chǎng)競爭中占優(yōu)勢的企業(yè)都十分注重產(chǎn)品設計的細節，以求設計的產(chǎn)品造價(jià)低而又具有獨特功能。許多發(fā)達國家的公司都把設計看作熱門(mén)的戰略工具，認為好的設計是贏(yíng)得顧客的關(guān)鍵。筆者曾經(jīng)在北京某大型建材設備制造廠(chǎng)參加過(guò)近半年的社會(huì )實(shí)踐，深覺(jué)建材行業(yè)更需要對產(chǎn)品設計增加了解，本文就僅以磚瓦生產(chǎn)線(xiàn)中的自動(dòng)碼坯機為例，簡(jiǎn)單介紹產(chǎn)品設計的要求和流程。
1產(chǎn)品設計必須符合行業(yè)發(fā)展要求
設計和試制新產(chǎn)品，必須以滿(mǎn)足行業(yè)需要為前提。這里的行業(yè)需要，不僅是眼前的行業(yè)需要，而且要看到較長(cháng)時(shí)期的發(fā)展需要。為了滿(mǎn)足行業(yè)發(fā)展的需要，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的產(chǎn)品，加速技術(shù)進(jìn)步是關(guān)鍵。以前，磚廠(chǎng)碼坯全部是靠人工，那時(shí)候勞動(dòng)力供大于求，招工也非常容易，所以很多磚瓦設備制造廠(chǎng)就把精力全部放到人工碼坯設備的研發(fā)與試制，對于自動(dòng)碼坯設備研究得很少。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，科技水平的進(jìn)步，機器代替手工已成必然趨勢，這些設備制造廠(chǎng)頓時(shí)就跟不上行業(yè)的發(fā)展，處于被淘汰的邊緣。而那些預測到市場(chǎng)的發(fā)展，已經(jīng)提前開(kāi)始研發(fā)自動(dòng)碼坯設備的制造廠(chǎng)則如魚(yú)得水，迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)，在行業(yè)中確立了自己的領(lǐng)先地位，進(jìn)而引導行業(yè)的發(fā)展。
2產(chǎn)品設計必須要考慮經(jīng)濟效益要求
設計和試制新產(chǎn)品的主要目的之一，是為了滿(mǎn)足市場(chǎng)不斷變化的需求，以獲得更好的經(jīng)濟效益。好的設計可以解決顧客所關(guān)心的各種問(wèn)題，如產(chǎn)品功能如何、是否容易操作、產(chǎn)品質(zhì)量如何等；同時(shí)，好的設計可以節約能源和原材料、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本等。所以，在設計產(chǎn)品結構時(shí)，一方面要考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量，另一方面要顧及原料和制造成本的經(jīng)濟性，同時(shí)，還要考慮產(chǎn)品是否具有投入批量生產(chǎn)的可能性。自動(dòng)碼坯機外形龐大，零部件眾多，從而導致設備的制造成本高，對設備生產(chǎn)廠(chǎng)家和使用客戶(hù)都造成了很大的經(jīng)濟壓力，所以如何在企業(yè)盈利與客戶(hù)認可之間找到平衡點(diǎn)是設備存在并批量推向市場(chǎng)的關(guān)鍵，這就需要有新技術(shù)、新結構、新材料、新工藝的出現，降低設備的整體造價(jià)，使得設備廠(chǎng)覺(jué)得研發(fā)新型自動(dòng)碼坯設備有利可圖，又可以讓客戶(hù)心甘情愿地購買(mǎi)，達到雙方共贏(yíng)的目的。
3產(chǎn)品設計必須考慮使用要求
新產(chǎn)品要被社會(huì )所承認，并能取得經(jīng)濟效益，就必須從市場(chǎng)和用戶(hù)需要出發(fā)，充分滿(mǎn)足客戶(hù)的使用要求。這是對產(chǎn)品設計的起碼要求。使用的要求主要包括以下幾方面的內容：
3.1使用的安全性
設計產(chǎn)品時(shí)，必須對使用過(guò)程的種種不安全因素，采取有力措施，加以防止和防護。同時(shí)，設計還要考慮產(chǎn)品的人機工程性能，易于改善使用條件，盡量降低操作者的勞動(dòng)強度，為其創(chuàng )造一個(gè)相對舒適的工作環(huán)境與工作條件。設備為客戶(hù)所用，就必須滿(mǎn)足客戶(hù)的要求，為客戶(hù)創(chuàng )造更大的經(jīng)濟效益，從而得到客戶(hù)的認可，然后作為一種廣告效應，使得設備的推廣更加廣泛。自動(dòng)碼坯機的作用是用于碼放坯體，即將磚機擠出、切割系統切割后的坯體按照一定的方式碼放到窯車(chē)上的設備，設備運行速度快，大部分的驅動(dòng)系統都是位于設備的上方，距離地面有3～4m高，檢修或調整時(shí)需要操作人員爬上去操作，這些因素都要求產(chǎn)品設計人員在設計之初就要詳細考慮，采用各種措施來(lái)提高設備使用的安全性，例如在設備上設置行走報警器，設置爬梯、安全護欄、防護架等，否則就會(huì )給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。
3.2使用的可靠性
可靠性是指產(chǎn)品在規定的時(shí)間內和預定的使用條件下正常工作的概率�？煽啃耘c安全性相關(guān)聯(lián)�？煽啃圆畹漠a(chǎn)品，會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)不便，甚至造成使用危險，使企業(yè)信譽(yù)受到損失�？蛻�(hù)購買(mǎi)自動(dòng)碼坯機是為了將其用于生產(chǎn)線(xiàn)上來(lái)創(chuàng )造價(jià)值，如果設備故障率高，三天打魚(yú)兩天曬網(wǎng)，實(shí)現不了連續生產(chǎn)，或者設備適用性窄，對生產(chǎn)條件的變化適應性低。這些現象都是客戶(hù)所不能接受的，也就決定了產(chǎn)品設計的失敗。
3.3美觀(guān)的外形和良好的包裝
產(chǎn)品設計還要考慮和產(chǎn)品有關(guān)的美學(xué)問(wèn)題，產(chǎn)品外形和使用環(huán)境、用戶(hù)特點(diǎn)等的關(guān)系。在可能的條件下，應設計出用戶(hù)喜愛(ài)的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的欣賞價(jià)值。目前，由于磚瓦行業(yè)自身技術(shù)水平的局限性，對于設備的美觀(guān)性暫時(shí)還無(wú)暇顧及，主要是以實(shí)用為主。但是我們相信隨著(zhù)磚瓦行業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的飛躍，不久必然會(huì )出現令人賞心悅目的設備。
4產(chǎn)品設計需要考慮制造工藝要求
生產(chǎn)工藝對產(chǎn)品設計的最基本要求，就是產(chǎn)品結構應符合工藝原則。也就是在規定的產(chǎn)量規模條件下，能采用經(jīng)濟的加工方法，制造出合乎質(zhì)量要求的產(chǎn)品。這就要求所設計的產(chǎn)品結構能夠最大限度地降低產(chǎn)品制造的勞動(dòng)量，減輕產(chǎn)品的重量，減少材料消耗，縮短生產(chǎn)周期和制造成本。自動(dòng)碼坯機的零部件眾多，全部自己生產(chǎn)必然會(huì )產(chǎn)生制造成本增加、制造周期延長(cháng)等弊端，要解決這些問(wèn)題，就要對制造工藝進(jìn)行全新的變革，能夠用車(chē)床、銑床加工的零件堅決不用鏜床加工，外形尺寸接近的零件盡量統一，能夠外購的標準件盡量外購，數量多的零件盡量采用鑄造方式；選材上盡量用鋁合金型材代替常規的型鋼，用鈑金件代替鉚焊件來(lái)降低設備的重量。因為設備重量的降低，不僅有利于設備的裝配、運輸，而且會(huì )提高設備的產(chǎn)量。
5產(chǎn)品設計的規范流程
產(chǎn)品設計不是簡(jiǎn)單的畫(huà)圖，完整的產(chǎn)品設計是需要流程的，它不僅僅是圖紙，也需要體現在文字上，下面筆者介紹一下產(chǎn)品設計的規范流程。
5.1產(chǎn)品設計需要編寫(xiě)技術(shù)任務(wù)書(shū)
技術(shù)任務(wù)書(shū)是產(chǎn)品在初步設計階段內，由設計部門(mén)向上級以書(shū)面形式提出體現產(chǎn)品合理設計方案的改進(jìn)性和推薦性意見(jiàn)的文件。經(jīng)上級批準后，作為產(chǎn)品技術(shù)設計的依據。其目的在于正確地確定產(chǎn)品最佳總體設計方案、主要技術(shù)性能參數、工作原理、系統和主體結構，并由設計員負責編寫(xiě)（其中標準化綜合要求會(huì )同標準化人員共同擬訂），技術(shù)任務(wù)書(shū)包括以下內容。（1）設計依據①確定設計任務(wù)的來(lái)源，是根據銷(xiāo)售合同，還是根據行業(yè)發(fā)展需要來(lái)研發(fā)設備；②國內外技術(shù)情報：搜集在產(chǎn)品的性能和使用性方面國內外同類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)情況；③市場(chǎng)經(jīng)濟情報：在產(chǎn)品的形態(tài)、型式（新穎性）等方面滿(mǎn)足用戶(hù)要求，適應市場(chǎng)需要，具有競爭能力；④產(chǎn)品開(kāi)發(fā)長(cháng)遠規劃和年度技術(shù)組織措施計劃，產(chǎn)品設計研發(fā)后的預計銷(xiāo)售情況及可能創(chuàng )造的經(jīng)濟價(jià)值、社會(huì )效益，并說(shuō)明現在進(jìn)行產(chǎn)品設計在時(shí)機上的必要性。（2）產(chǎn)品用途及使用范圍，任何產(chǎn)品都不是萬(wàn)能的，尤其是新產(chǎn)品的設計，一定要明確說(shuō)出產(chǎn)品的用途及使用范圍，為以后的試制、實(shí)驗、行業(yè)內推廣提供依據。（3）對計劃任務(wù)書(shū)提出有關(guān)修改和改進(jìn)意見(jiàn)。（4）基本參數及主要技術(shù)性能指標，包括產(chǎn)品的產(chǎn)量、工作周期、大致的裝機容量等。（5）總體布局及主要部件結構敘述：用簡(jiǎn)略畫(huà)法勾出產(chǎn)品基本外形、輪廊尺寸及主要部件的布局位置，并敘述主要部件的結構。（6）產(chǎn)品工作原理及系統：簡(jiǎn)單介紹產(chǎn)品的原理圖、系統圖，并加以說(shuō)明。（7）國內外同類(lèi)產(chǎn)品的水平分析比較：列出國內外同類(lèi)型產(chǎn)品主要技術(shù)性能、規格、結構、優(yōu)缺點(diǎn)一覽表，并作詳細的比較說(shuō)明。（8）關(guān)鍵技術(shù)解決辦法及關(guān)鍵元器件的生產(chǎn)。（9）對新產(chǎn)品設計方案進(jìn)行分析比較，運用價(jià)值工程，著(zhù)重研究確定產(chǎn)品的合理性能，以及通過(guò)不同結構原理和系統的比較分析，從中選出最佳方案。（10）組織有關(guān)方面對新產(chǎn)品設計的方案進(jìn)行論證，共同商定設計或改進(jìn)的方案，保證其能滿(mǎn)足用戶(hù)的要求和社會(huì )發(fā)展的需要。（11）新產(chǎn)品設計、試制、試驗周期和經(jīng)費估算。
5.2技術(shù)設計
技術(shù)設計的目的，是在已批準的技術(shù)任務(wù)書(shū)的基礎上，完成產(chǎn)品的主要計算和主要零部件的設計。（1）完成設計過(guò)程中必須的試驗研究（新原理結構、材料元件工藝的功能或模具試驗），并寫(xiě)出試驗研究大綱和研究試驗報告。（2）作出產(chǎn)品設計計算書(shū)（如對運動(dòng)速度、設備剛度、強度、工作周期等方面的計算、核算）。（3）畫(huà)出產(chǎn)品總體尺寸圖、產(chǎn)品主要零部件圖。（4）運用價(jià)值工程，對產(chǎn)品中造價(jià)高的、結構復雜的、體積笨重的、數量多的主要零部件的結構、材質(zhì)精度等選擇方案進(jìn)行成本與功能關(guān)系的分析，確定最佳的組合方式。（5）繪出各種系統原理圖（如機械傳動(dòng)、電氣、液動(dòng)、氣動(dòng)、安全保護等系統）。（6）提出特殊元件、外購件的材料清單。（7）對技術(shù)任務(wù)書(shū)的某些內容進(jìn)行審查和修正。（8）對產(chǎn)品的可靠性、是否方便維修等方面進(jìn)行分析。
5.3工作圖設計
工作圖設計的目的，是在技術(shù)設計的基礎上完成供試制（生產(chǎn)）及隨機出廠(chǎng)用的全部工作圖樣和設計文件。設計者必須嚴格遵守有關(guān)標準規程和指導性文件的規定，設計繪制各項產(chǎn)品工作圖。（1）繪制產(chǎn)品零件圖、部件裝配圖和總裝配圖。①零件圖：圖樣格式、視圖、投影、比例、尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度、表面處理、熱處理要求及技術(shù)條件等應符合標準；②部件裝配圖：除保證圖樣規格外，還包括裝配、焊接、加工、檢驗的必要數據和技術(shù)要求；③總裝配圖：給出反映產(chǎn)品結構概況，組成部分的總圖，總裝加工和檢驗的技術(shù)要求，給出總體尺寸。（2）編寫(xiě)產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)，介紹產(chǎn)品的組成、工作原理、使用要求、檢修要求、常見(jiàn)故障處理、軸承明細表、易損件明細表等內容。
5.4編制試驗方案
提出試驗所需原料、場(chǎng)地、輔助器材、運輸要求、拆裝專(zhuān)用工具要求、人員要求、實(shí)驗流程、實(shí)驗數據采集、實(shí)驗數據分析方法等。
5.5總結歸檔
試驗結束后，對于試制和試驗過(guò)程中出現的問(wèn)題進(jìn)行修改完善，保證技術(shù)資料（包括圖紙、說(shuō)明書(shū)等）能夠指導生產(chǎn)，并將原始技術(shù)資料進(jìn)行存檔保管。
6結束語(yǔ)
本文拋磚引玉，簡(jiǎn)單介紹了產(chǎn)品設計的要求與流程，希望得到建材行業(yè)機械設計人員的認可，用標準的模式來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的設計，將建材行業(yè)的裝備水平提升得更高、更快、更強，更上一層樓。
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