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建材行業(yè)機(jī)械裝備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)探討論文
所謂產(chǎn)品設(shè)計(jì)，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)多種元素如線條、符號(hào)、數(shù)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(xiàn)出來(lái)。它是將人的某種目的或需要轉(zhuǎn)換為一個(gè)具體的物體或工具的過(guò)程；是把一種計(jì)劃、規(guī)劃設(shè)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(dá)出來(lái)的過(guò)程。產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)缺乏合理性，那么生產(chǎn)時(shí)就將耗費(fèi)大量資金、物料、勞動(dòng)力來(lái)調(diào)整和更換設(shè)備。相反，好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)品功能上的優(yōu)越性，而且便于制造，生產(chǎn)成本低，性價(jià)比高，從而使產(chǎn)品在市場(chǎng)上具有更強(qiáng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。許多在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)的企業(yè)都十分注重產(chǎn)品設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，以求設(shè)計(jì)的產(chǎn)品造價(jià)低而又具有獨(dú)特功能。許多發(fā)達(dá)國(guó)家的公司都把設(shè)計(jì)看作熱門的戰(zhàn)略工具，認(rèn)為好的設(shè)計(jì)是贏得顧客的關(guān)鍵。筆者曾經(jīng)在北京某大型建材設(shè)備制造廠參加過(guò)近半年的社會(huì)實(shí)踐，深覺(jué)建材行業(yè)更需要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)增加了解，本文就僅以磚瓦生產(chǎn)線中的自動(dòng)碼坯機(jī)為例，簡(jiǎn)單介紹產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求和流程。
1產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須符合行業(yè)發(fā)展要求
設(shè)計(jì)和試制新產(chǎn)品，必須以滿足行業(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(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展需要。為了滿足行業(yè)發(fā)展的需要，開發(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(shè)備制造廠就把精力全部放到人工碼坯設(shè)備的研發(fā)與試制，對(duì)于自動(dòng)碼坯設(shè)備研究得很少。隨著社會(huì)的發(fā)展，科技水平的進(jìn)步，機(jī)器代替手工已成必然趨勢(shì)，這些設(shè)備制造廠頓時(shí)就跟不上行業(yè)的發(fā)展，處于被淘汰的邊緣。而那些預(yù)測(cè)到市場(chǎng)的發(fā)展，已經(jīng)提前開始研發(fā)自動(dòng)碼坯設(shè)備的制造廠則如魚得水，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(dǎo)行業(yè)的發(fā)展。
2產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須要考慮經(jīng)濟(jì)效益要求
設(shè)計(jì)和試制新產(chǎn)品的主要目的之一，是為了滿足市場(chǎng)不斷變化的需求，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。好的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)可以節(jié)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(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(jì)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(jī)外形龐大，零部件眾多，從而導(dǎo)致設(shè)備的制造成本高，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)廠家和使用客戶都造成了很大的經(jīng)濟(jì)壓力，所以如何在企業(yè)盈利與客戶認(rèn)可之間找到平衡點(diǎn)是設(shè)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(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的出現(xiàn)，降低設(shè)備的整體造價(jià)，使得設(shè)備廠覺(jué)得研發(fā)新型自動(dòng)碼坯設(shè)備有利可圖，又可以讓客戶心甘情愿地購(gòu)買，達(dá)到雙方共贏的目的。
3產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須考慮使用要求
新產(chǎn)品要被社會(huì)所承認(rèn)，并能取得經(jīng)濟(jì)效益，就必須從市場(chǎng)和用戶需要出發(fā)，充分滿足客戶的使用要求。這是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的起碼要求。使用的要求主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
3.1使用的安全性
設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，必須對(duì)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(hù)。同時(shí)，設(shè)計(jì)還要考慮產(chǎn)品的人機(jī)工程性能，易于改善使用條件，盡量降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，為其創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)舒適的工作環(huán)境與工作條件。設(shè)備為客戶所用，就必須滿足客戶的要求，為客戶創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，從而得到客戶的認(rèn)可，然后作為一種廣告效應(yīng)，使得設(shè)備的推廣更加廣泛。自動(dòng)碼坯機(jī)的作用是用于碼放坯體，即將磚機(jī)擠出、切割系統(tǒng)切割后的坯體按照一定的方式碼放到窯車上的設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行速度快，大部分的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都是位于設(shè)備的上方，距離地面有3～4m高，檢修或調(diào)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(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之初就要詳細(xì)考慮，采用各種措施來(lái)提高設(shè)備使用的安全性，例如在設(shè)備上設(shè)置行走報(bào)警器，設(shè)置爬梯、安全護(hù)欄、防護(hù)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(guī)定的時(shí)間內(nèi)和預(yù)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)給用戶帶來(lái)不便，甚至造成使用危險(xiǎn)，使企業(yè)信譽(yù)受到損失。客戶購(gòu)買自動(dòng)碼坯機(jī)是為了將其用于生產(chǎn)線上來(lái)創(chuàng)造價(jià)值，如果設(shè)備故障率高，三天打魚兩天曬網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)不了連續(xù)生產(chǎn)，或者設(shè)備適用性窄，對(duì)生產(chǎn)條件的變化適應(yīng)性低。這些現(xiàn)象都是客戶所不能接受的，也就決定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的失敗。
3.3美觀的外形和良好的包裝
產(chǎn)品設(shè)計(jì)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、用戶特點(diǎn)等的關(guān)系。在可能的條件下，應(yīng)設(shè)計(jì)出用戶喜愛(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(duì)于設(shè)備的美觀性暫時(shí)還無(wú)暇顧及，主要是以實(shí)用為主。但是我們相信隨著磚瓦行業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的飛躍，不久必然會(huì)出現(xiàn)令人賞心悅目的設(shè)備。
4產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要考慮制造工藝要求
生產(chǎn)工藝對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最基本要求，就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)符合工藝原則。也就是在規(guī)定的產(chǎn)量規(guī)模條件下，能采用經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(jī)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(zhǎng)等弊端，要解決這些問(wèn)題，就要對(duì)制造工藝進(jìn)行全新的變革，能夠用車床、銑床加工的零件堅(jiān)決不用鏜床加工，外形尺寸接近的零件盡量統(tǒng)一，能夠外購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)件盡量外購(gòu)，數(shù)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(guī)的型鋼，用鈑金件代替鉚焊件來(lái)降低設(shè)備的重量。因?yàn)樵O(shè)備重量的降低，不僅有利于設(shè)備的裝配、運(yùn)輸，而且會(huì)提高設(shè)備的產(chǎn)量。
5產(chǎn)品設(shè)計(jì)的規(guī)范流程
產(chǎn)品設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的畫圖，完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是需要流程的，它不僅僅是圖紙，也需要體現(xiàn)在文字上，下面筆者介紹一下產(chǎn)品設(shè)計(jì)的規(guī)范流程。
5.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要編寫技術(shù)任務(wù)書
技術(shù)任務(wù)書是產(chǎn)品在初步設(shè)計(jì)階段內(nèi)，由設(shè)計(jì)部門向上級(jí)以書面形式提出體現(xiàn)產(chǎn)品合理設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)性和推薦性意見(jiàn)的文件。經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)后，作為產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其目的在于正確地確定產(chǎn)品最佳總體設(shè)計(jì)方案、主要技術(shù)性能參數(shù)、工作原理、系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)，并由設(shè)計(jì)員負(fù)責(zé)編寫（其中標(biāo)準(zhǔn)化綜合要求會(huì)同標(biāo)準(zhǔn)化人員共同擬訂），技術(shù)任務(wù)書包括以下內(nèi)容。（1）設(shè)計(jì)依據(jù)①確定設(shè)計(jì)任務(wù)的來(lái)源，是根據(jù)銷售合同，還是根據(jù)行業(yè)發(fā)展需要來(lái)研發(fā)設(shè)備；②國(guó)內(nèi)外技術(shù)情報(bào)：搜集在產(chǎn)品的性能和使用性方面國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)情況；③市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)情報(bào)：在產(chǎn)品的形態(tài)、型式（新穎性）等方面滿足用戶要求，適應(yīng)市場(chǎng)需要，具有競(jìng)爭(zhēng)能力；④產(chǎn)品開發(fā)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和年度技術(shù)組織措施計(jì)劃，產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)后的預(yù)計(jì)銷售情況及可能創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)效益，并說(shuō)明現(xiàn)在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)在時(shí)機(jī)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(shè)計(jì)，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(yàn)、行業(yè)內(nèi)推廣提供依據(jù)。（3）對(duì)計(jì)劃任務(wù)書提出有關(guān)修改和改進(jìn)意見(jiàn)。（4）基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)，包括產(chǎn)品的產(chǎn)量、工作周期、大致的裝機(jī)容量等。（5）總體布局及主要部件結(jié)構(gòu)敘述：用簡(jiǎn)略畫法勾出產(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(jié)構(gòu)。（6）產(chǎn)品工作原理及系統(tǒng)：簡(jiǎn)單介紹產(chǎn)品的原理圖、系統(tǒng)圖，并加以說(shuō)明。（7）國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的水平分析比較：列出國(guó)內(nèi)外同類型產(chǎn)品主要技術(shù)性能、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)一覽表，并作詳細(xì)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(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較，運(yùn)用價(jià)值工程，著重研究確定產(chǎn)品的合理性能，以及通過(guò)不同結(jié)構(gòu)原理和系統(tǒng)的比較分析，從中選出最佳方案。（10）組織有關(guān)方面對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行論證，共同商定設(shè)計(jì)或改進(jìn)的方案，保證其能滿足用戶的要求和社會(huì)發(fā)展的需要。（11）新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)周期和經(jīng)費(fèi)估算。
5.2技術(shù)設(shè)計(jì)
技術(shù)設(shè)計(jì)的目的，是在已批準(zhǔn)的技術(shù)任務(wù)書的基礎(chǔ)上，完成產(chǎn)品的主要計(jì)算和主要零部件的設(shè)計(jì)。（1）完成設(shè)計(jì)過(guò)程中必須的試驗(yàn)研究（新原理結(jié)構(gòu)、材料元件工藝的功能或模具試驗(yàn)），并寫出試驗(yàn)研究大綱和研究試驗(yàn)報(bào)告。（2）作出產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算書（如對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、設(shè)備剛度、強(qiáng)度、工作周期等方面的計(jì)算、核算）。（3）畫出產(chǎn)品總體尺寸圖、產(chǎn)品主要零部件圖。（4）運(yùn)用價(jià)值工程，對(duì)產(chǎn)品中造價(jià)高的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、體積笨重的、數(shù)量多的主要零部件的結(jié)構(gòu)、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(tǒng)原理圖（如機(jī)械傳動(dòng)、電氣、液動(dòng)、氣動(dòng)、安全保護(hù)等系統(tǒng)）。（6）提出特殊元件、外購(gòu)件的材料清單。（7）對(duì)技術(shù)任務(wù)書的某些內(nèi)容進(jìn)行審查和修正。（8）對(duì)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(shè)計(jì)
工作圖設(shè)計(jì)的目的，是在技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成供試制（生產(chǎn)）及隨機(jī)出廠用的全部工作圖樣和設(shè)計(jì)文件。設(shè)計(jì)者必須嚴(yán)格遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程和指導(dǎo)性文件的規(guī)定，設(shè)計(jì)繪制各項(xiàng)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(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)；②部件裝配圖：除保證圖樣規(guī)格外，還包括裝配、焊接、加工、檢驗(yàn)的必要數(shù)據(jù)和技術(shù)要求；③總裝配圖：給出反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概況，組成部分的總圖，總裝加工和檢驗(yàn)的技術(shù)要求，給出總體尺寸。（2）編寫產(chǎn)品使用說(shuō)明書，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(xì)表、易損件明細(xì)表等內(nèi)容。
5.4編制試驗(yàn)方案
提出試驗(yàn)所需原料、場(chǎng)地、輔助器材、運(yùn)輸要求、拆裝專用工具要求、人員要求、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法等。
5.5總結(jié)歸檔
試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)于試制和試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行修改完善，保證技術(shù)資料（包括圖紙、說(shuō)明書等）能夠指導(dǎo)生產(chǎn)，并將原始技術(shù)資料進(jìn)行存檔保管。
6結(jié)束語(yǔ)
本文拋磚引玉，簡(jiǎn)單介紹了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求與流程，希望得到建材行業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可，用標(biāo)準(zhǔn)的模式來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，將建材行業(yè)的裝備水平提升得更高、更快、更強(qiáng)，更上一層樓。
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