建材行业机械装备的产品设计探讨

所谓产品设计，从广义来说就是一个创造性的综合信息处理过程，通过多种元素如线条、符号、数字、色彩等方式的组合，把产品的形状以平面或立体的形式展现出来。它是将人的某种目的或需要转换为一个具体的物体或工具的过程；是把一种计划、规划设想、问题解决的方法，通过具体的操作，以理想的形式表达出来的过程。产品设计的意义重大，具有“牵一发而动全局”的重要意义。如果一个产品的设计缺乏合理性，那么生产时就将耗费大量资金、物料、劳动力来调整和更换设备。相反，好的产品设计，不仅表现在产品功能上的优越性，而且便于制造，生产成本低，性价比高，从而使产品在市场上具有更强的综合竞争力。许多在市场竞争中占优势的企业都十分注重产品设计的细节，以求设计的产品造价低而又具有独特功能。许多发达国家的公司都把设计看作热门的战略工具，认为好的设计是赢得顾客的关键。笔者曾经在北京某大型建材设备制造厂参加过近半年的社会实践，深觉建材行业更需要对产品设计增加了解，本文就仅以砖瓦生产线中的自动码坯机为例，简单介绍产品设计的要求和流程。

1产品设计必须符合行业发展要求

设计和试制新产品，必须以满足行业需要为前提。这里的行业需要，不仅是眼前的行业需要，而且要看到较长时期的发展需要。为了满足行业发展的需要，开发先进的产品，加速技术进步是关键。以前，砖厂码坯全部是靠人工，那时候劳动力供大于求，招工也非常容易，所以很多砖瓦设备制造厂就把精力全部放到人工码坯设备的研发与试制，对于自动码坯设备研究得很少。随着社会的发展，科技水平的进步，机器代替手工已成必然趋势，这些设备制造厂顿时就跟不上行业的发展，处于被淘汰的边缘。而那些预测到市场的发展，已经提前开始研发自动码坯设备的制造厂则如鱼得水，迅速占领了市场，在行业中确立了自己的领先地位，进而引导行业的发展。

2产品设计必须要考虑经济效益要求

设计和试制新产品的主要目的之一，是为了满足市场不断变化的需求，以获得更好的经济效益。好的设计可以解决顾客所关心的各种问题，如产品功能如何、是否容易操作、产品质量如何等；同时，好的设计可以节约能源和原材料、提高劳动生产率、降低成本等。所以，在设计产品结构时，一方面要考虑产品的功能、质量，另一方面要顾及原料和制造成本的经济性，同时，还要考虑产品是否具有投入批量生产的可能性。自动码坯机外形庞大，零部件众多，从而导致设备的制造成本高，对设备生产厂家和使用客户都造成了很大的经济压力，所以如何在企业盈利与客户认可之间找到平衡点是设备存在并批量推向市场的关键，这就需要有新技术、新结构、新材料、新工艺的出现，降低设备的整体造价，使得设备厂觉得研发新型自动码坯设备有利可图，又可以让客户心甘情愿地购买，达到双方共赢的目的。

3产品设计必须考虑使用要求

新产品要被社会所承认，并能取得经济效益，就必须从市场和用户需要出发，充分满足客户的使用要求。这是对产品设计的起码要求。使用的要求主要包括以下几方面的内容：

3.1使用的安全性

设计产品时，必须对使用过程的种种不安全因素，采取有力措施，加以防止和防护。同时，设计还要考虑产品的人机工程性能，易于改善使用条件，尽量降低操作者的劳动强度，为其创造一个相对舒适的工作环境与工作条件。设备为客户所用，就必须满足客户的要求，为客户创造更大的经济效益，从而得到客户的认可，然后作为一种广告效应，使得设备的推广更加广泛。自动码坯机的作用是用于码放坯体，即将砖机挤出、切割系统切割后的坯体按照一定的方式码放到窑车上的设备，设备运行速度快，大部分的驱动系统都是位于设备的上方，距离地面有3～4m高，检修或调整时需要操作人员爬上去操作，这些因素都要求产品设计人员在设计之初就要详细考虑，采用各种措施来提高设备使用的安全性，例如在设备上设置行走报警器，设置爬梯、安全护栏、防护架等，否则就会给安全生产带来隐患。

3.2使用的可靠性

可靠性是指产品在规定的时间内和预定的使用条件下正常工作的概率。可靠性与安全性相关联。可靠性差的产品，会给用户带来不便，甚至造成使用危险，使企业信誉受到损失。客户购买自动码坯机是为了将其用于生产线上来创造价值，如果设备故障率高，三天打鱼两天晒网，实现不了连续生产，或者设备适用性窄，对生产条件的变化适应性低。这些现象都是客户所不能接受的，也就决定了产品设计的失败。

3.3美观的外形和良好的包装

产品设计还要考虑和产品有关的美学问题，产品外形和使用环境、用户特点等的关系。在可能的条件下，应设计出用户喜爱的产品，提高产品的欣赏价值。目前，由于砖瓦行业自身技术水平的局限性，对于设备的美观性暂时还无暇顾及，主要是以实用为主。但是我们相信随着砖瓦行业的发展，技术的飞跃，不久必然会出现令人赏心悦目的设备。

4产品设计需要考虑制造工艺要求

生产工艺对产品设计的最基本要求，就是产品结构应符合工艺原则。也就是在规定的产量规模条件下，能采用经济的加工方法，制造出合乎质量要求的产品。这就要求所设计的产品结构能够最大限度地降低产品制造的劳动量，减轻产品的重量，减少材料消耗，缩短生产周期和制造成本。自动码坯机的零部件众多，全部自己生产必然会产生制造成本增加、制造周期延长等弊端，要解决这些问题，就要对制造工艺进行全新的变革，能够用车床、铣床加工的零件坚决不用镗床加工，外形尺寸接近的零件尽量统一，能够外购的标准件尽量外购，数量多的零件尽量采用铸造方式；选材上尽量用铝合金型材代替常规的型钢，用钣金件代替铆焊件来降低设备的重量。因为设备重量的降低，不仅有利于设备的装配、运输，而且会提高设备的产量。

5产品设计的规范流程

产品设计不是简单的画图，完整的产品设计是需要流程的，它不仅仅是图纸，也需要体现在文字上，下面笔者介绍一下产品设计的规范流程。

5.1产品设计需要编写技术任务书

技术任务书是产品在初步设计阶段内，由设计部门向上级以书面形式提出体现产品合理设计方案的改进性和推荐性意见的文件。经上级批准后，作为产品技术设计的依据。其目的在于正确地确定产品最佳总体设计方案、主要技术性能参数、工作原理、系统和主体结构，并由设计员负责编写（其中标准化综合要求会同标准化人员共同拟订），技术任务书包括以下内容。（1）设计依据①确定设计任务的来源，是根据销售合同，还是根据行业发展需要来研发设备；②国内外技术情报：搜集在产品的性能和使用性方面国内外同类产品的技术情况；③市场经济情报：在产品的形态、型式（新颖性）等方面满足用户要求，适应市场需要，具有竞争能力；④产品开发长远规划和年度技术组织措施计划，产品设计研发后的预计销售情况及可能创造的经济价值、社会效益，并说明现在进行产品设计在时机上的必要性。（2）产品用途及使用范围，任何产品都不是万能的，尤其是新产品的设计，一定要明确说出产品的用途及使用范围，为以后的试制、实验、行业内推广提供依据。（3）对计划任务书提出有关修改和改进意见。（4）基本参数及主要技术性能指标，包括产品的产量、工作周期、大致的装机容量等。（5）总体布局及主要部件结构叙述：用简略画法勾出产品基本外形、轮廊尺寸及主要部件的布局位置，并叙述主要部件的结构。（6）产品工作原理及系统：简单介绍产品的原理图、系统图，并加以说明。（7）国内外同类产品的水平分析比较：列出国内外同类型产品主要技术性能、规格、结构、优缺点一览表，并作详细的比较说明。（8）关键技术解决办法及关键元器件的生产。（9）对新产品设计方案进行分析比较，运用价值工程，着重研究确定产品的合理性能，以及通过不同结构原理和系统的比较分析，从中选出最佳方案。（10）组织有关方面对新产品设计的方案进行论证，共同商定设计或改进的方案，保证其能满足用户的要求和社会发展的需要。（11）新产品设计、试制、试验周期和经费估算。

5.2技术设计

技术设计的目的，是在已批准的技术任务书的基础上，完成产品的主要计算和主要零部件的设计。（1）完成设计过程中必须的试验研究（新原理结构、材料元件工艺的功能或模具试验），并写出试验研究大纲和研究试验报告。（2）作出产品设计计算书（如对运动速度、设备刚度、强度、工作周期等方面的计算、核算）。（3）画出产品总体尺寸图、产品主要零部件图。（4）运用价值工程，对产品中造价高的、结构复杂的、体积笨重的、数量多的主要零部件的结构、材质精度等选择方案进行成本与功能关系的分析，确定最佳的组合方式。（5）绘出各种系统原理图（如机械传动、电气、液动、气动、安全保护等系统）。（6）提出特殊元件、外购件的材料清单。（7）对技术任务书的某些内容进行审查和修正。（8）对产品的可靠性、是否方便维修等方面进行分析。

5.3工作图设计

工作图设计的目的，是在技术设计的基础上完成供试制（生产）及随机出厂用的全部工作图样和设计文件。设计者必须严格遵守有关标准规程和指导性文件的规定，设计绘制各项产品工作图。（1）绘制产品零件图、部件装配图和总装配图。①零件图：图样格式、视图、投影、比例、尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度、表面处理、热处理要求及技术条件等应符合标准；②部件装配图：除保证图样规格外，还包括装配、焊接、加工、检验的必要数据和技术要求；③总装配图：给出反映产品结构概况，组成部分的总图，总装加工和检验的技术要求，给出总体尺寸。（2）编写产品使用说明书，介绍产品的组成、工作原理、使用要求、检修要求、常见故障处理、轴承明细表、易损件明细表等内容。

5.4编制试验方案

提出试验所需原料、场地、辅助器材、运输要求、拆装专用工具要求、人员要求、实验流程、实验数据采集、实验数据分析方法等。

5.5总结归档

试验结束后，对于试制和试验过程中出现的问题进行修改完善，保证技术资料（包括图纸、说明书等）能够指导生产，并将原始技术资料进行存档保管。

6结束语

本文抛砖引玉，简单介绍了产品设计的要求与流程，希望得到建材行业机械设计人员的认可，用标准的模式来进行产品的设计，将建材行业的装备水平提升得更高、更快、更强，更上一层楼。

作者:于本龙 时洪文 单位:北京化工大学 中节能双鸭山东方墙材有限公司