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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，從廣義來說就是一個創(chuàng)造性的綜合信息處理過程，通過多種元素如線條、符號、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。它是將人的某種目的或需要轉(zhuǎn)換為一個具體的物體或工具的過程；是把一種計劃、規(guī)劃設想、問題解決的方法，通過具體的操作，以理想的形式表達出來的過程。產(chǎn)品設計的意義重大，具有“牽一發(fā)而動全局”的重要意義。如果一個產(chǎn)品的設計缺乏合理性，那么生產(chǎn)時就將耗費大量資金、物料、勞動力來調(diào)整和更換設備。相反，好的產(chǎn)品設計，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，性價比高，從而使產(chǎn)品在市場上具有更強的綜合競爭力。許多在市場競爭中占優(yōu)勢的企業(yè)都十分注重產(chǎn)品設計的細節(jié)，以求設計的產(chǎn)品造價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的戰(zhàn)略工具，認為好的設計是贏得顧客的關(guān)鍵。筆者曾經(jīng)在北京某大型建材設備制造廠參加過近半年的社會實踐，深覺建材行業(yè)更需要對產(chǎn)品設計增加了解，本文就僅以磚瓦生產(chǎn)線中的自動碼坯機為例，簡單介紹產(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，而且要看到較長時期的發(fā)展需要。為了滿足行業(yè)發(fā)展的需要，開發(fā)先進的產(chǎn)品，加速技術(shù)進步是關(guān)鍵。以前，磚廠碼坯全部是靠人工，那時候勞動力供大于求，招工也非常容易，所以很多磚瓦設備制造廠就把精力全部放到人工碼坯設備的研發(fā)與試制，對于自動碼坯設備研究得很少。隨著社會的發(fā)展，科技水平的進步，機器代替手工已成必然趨勢，這些設備制造廠頓時就跟不上行業(yè)的發(fā)展，處于被淘汰的邊緣。而那些預測到市場的發(fā)展，已經(jīng)提前開始研發(fā)自動碼坯設備的制造廠則如魚得水，迅速占領了市場，在行業(yè)中確立了自己的領先地位，進而引導行業(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，是為了滿足市場不斷變化的需求，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，好的設計可以節(jié)約能源和原材料、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本等。所以，在設計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時，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，還要考慮產(chǎn)品是否具有投入批量生產(chǎn)的可能性。自動碼坯機外形龐大，零部件眾多，從而導致設備的制造成本高，對設備生產(chǎn)廠家和使用客戶都造成了很大的經(jīng)濟壓力，所以如何在企業(yè)盈利與客戶認可之間找到平衡點是設備存在并批量推向市場的關(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)，降低設備的整體造價，使得設備廠覺得研發(fā)新型自動碼坯設備有利可圖，又可以讓客戶心甘情愿地購買，達到雙方共贏的目的。
3產(chǎn)品設計必須考慮使用要求
新產(chǎn)品要被社會所承認，并能取得經(jīng)濟效益，就必須從市場和用戶需要出發(fā)，充分滿足客戶的使用要求。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(nèi)容：
3.1使用的安全性
設計產(chǎn)品時，必須對使用過程的種種不安全因素，采取有力措施，加以防止和防護。同時，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強度，為其創(chuàng)造一個相對舒適的工作環(huán)境與工作條件。設備為客戶所用，就必須滿足客戶的要求，為客戶創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益，從而得到客戶的認可，然后作為一種廣告效應，使得設備的推廣更加廣泛。自動碼坯機的作用是用于碼放坯體，即將磚機擠出、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備，設備運行速度快，大部分的驅(qū)動系統(tǒng)都是位于設備的上方，距離地面有3～4m高，檢修或調(diào)整時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，否則就會給安全生產(chǎn)帶來隱患。
3.2使用的可靠性
可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)和預定的使用條件下正常工作的概率。可靠性與安全性相關(guān)聯(lián)。可靠性差的產(chǎn)品，會給用戶帶來不便，甚至造成使用危險，使企業(yè)信譽受到損失。客戶購買自動碼坯機是為了將其用于生產(chǎn)線上來創(chuàng)造價值，如果設備故障率高，三天打魚兩天曬網(wǎng)，實現(xiàn)不了連續(xù)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(xiàn)象都是客戶所不能接受的，也就決定了產(chǎn)品設計的失敗。
3.3美觀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)的美學問題，產(chǎn)品外形和使用環(huán)境、用戶特點等的關(guān)系。在可能的條件下，應設計出用戶喜愛的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的欣賞價值。目前，由于磚瓦行業(yè)自身技術(shù)水平的局限性，對于設備的美觀性暫時還無暇顧及，主要是以實用為主。但是我們相信隨著磚瓦行業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的飛躍，不久必然會出現(xiàn)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(jié)構(gòu)應符合工藝原則。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(jié)構(gòu)能夠最大限度地降低產(chǎn)品制造的勞動量，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。自動碼坯機的零部件眾多，全部自己生產(chǎn)必然會產(chǎn)生制造成本增加、制造周期延長等弊端，要解決這些問題，就要對制造工藝進行全新的變革，能夠用車床、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(tǒng)一，能夠外購的標準件盡量外購，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，而且會提高設備的產(chǎn)量。
5產(chǎn)品設計的規(guī)范流程
產(chǎn)品設計不是簡單的畫圖，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(xiàn)在文字上，下面筆者介紹一下產(chǎn)品設計的規(guī)范流程。
5.1產(chǎn)品設計需要編寫技術(shù)任務書
技術(shù)任務書是產(chǎn)品在初步設計階段內(nèi)，由設計部門向上級以書面形式提出體現(xiàn)產(chǎn)品合理設計方案的改進性和推薦性意見的文件。經(jīng)上級批準后，作為產(chǎn)品技術(shù)設計的依據(jù)。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(shù)、工作原理、系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)，并由設計員負責編寫（其中標準化綜合要求會同標準化人員共同擬訂），技術(shù)任務書包括以下內(nèi)容。（1）設計依據(jù)①確定設計任務的來源，是根據(jù)銷售合同，還是根據(jù)行業(yè)發(fā)展需要來研發(fā)設備；②國內(nèi)外技術(shù)情報：搜集在產(chǎn)品的性能和使用性方面國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)情況；③市場經(jīng)濟情報：在產(chǎn)品的形態(tài)、型式（新穎性）等方面滿足用戶要求，適應市場需要，具有競爭能力；④產(chǎn)品開發(fā)長遠規(guī)劃和年度技術(shù)組織措施計劃，產(chǎn)品設計研發(fā)后的預計銷售情況及可能創(chuàng)造的經(jīng)濟價值、社會效益，并說明現(xiàn)在進行產(chǎn)品設計在時機上的必要性。（2）產(chǎn)品用途及使用范圍，任何產(chǎn)品都不是萬能的，尤其是新產(chǎn)品的設計，一定要明確說出產(chǎn)品的用途及使用范圍，為以后的試制、實驗、行業(yè)內(nèi)推廣提供依據(jù)。（3）對計劃任務書提出有關(guān)修改和改進意見。（4）基本參數(shù)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(jié)構(gòu)敘述：用簡略畫法勾出產(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)：簡單介紹產(chǎn)品的原理圖、系統(tǒng)圖，并加以說明。（7）國內(nèi)外同類產(chǎn)品的水平分析比較：列出國內(nèi)外同類型產(chǎn)品主要技術(shù)性能、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點一覽表，并作詳細的比較說明。（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)品設計方案進行分析比較，運用價值工程，著重研究確定產(chǎn)品的合理性能，以及通過不同結(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)方面對新產(chǎn)品設計的方案進行論證，共同商定設計或改進的方案，保證其能滿足用戶的要求和社會發(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)任務書的基礎上，完成產(chǎn)品的主要計算和主要零部件的設計。（1）完成設計過程中必須的試驗研究（新原理結(jié)構(gòu)、材料元件工藝的功能或模具試驗），并寫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（如對運動速度、設備剛度、強度、工作周期等方面的計算、核算）。（3）畫出產(chǎn)品總體尺寸圖、產(chǎn)品主要零部件圖。（4）運用價值工程，對產(chǎn)品中造價高的、結(jié)構(gòu)復雜的、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（如機械傳動、電氣、液動、氣動、安全保護等系統(tǒng)）。（6）提出特殊元件、外購件的材料清單。（7）對技術(shù)任務書的某些內(nèi)容進行審查和修正。（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(guī)程和指導性文件的規(guī)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(guī)格外，還包括裝配、焊接、加工、檢驗的必要數(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，總裝加工和檢驗的技術(shù)要求，給出總體尺寸。（2）編寫產(chǎn)品使用說明書，介紹產(chǎn)品的組成、工作原理、使用要求、檢修要求、常見故障處理、軸承明細表、易損件明細表等內(nèi)容。
5.4編制試驗方案
提出試驗所需原料、場地、輔助器材、運輸要求、拆裝專用工具要求、人員要求、實驗流程、實驗數(shù)據(jù)采集、實驗數(shù)據(jù)分析方法等。
5.5總結(jié)歸檔
試驗結(jié)束后，對于試制和試驗過程中出現(xiàn)的問題進行修改完善，保證技術(shù)資料（包括圖紙、說明書等）能夠指導生產(chǎn)，并將原始技術(shù)資料進行存檔保管。
6結(jié)束語
本文拋磚引玉，簡單介紹了產(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，用標準的模式來進行產(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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