機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計研究

劉紅梅

【摘要】 我國制造業(yè)的工業(yè)增加值已經(jīng)進(jìn)入世界前四位,成了制造大國,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是制造強(qiáng)國,與發(fā)達(dá)國家的差距還很大,主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的性能和品質(zhì)上,更為關(guān)鍵的是缺乏自主知識產(chǎn)權(quán),缺乏自主創(chuàng)新產(chǎn)品。要求加快機(jī)械產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法學(xué)研究,走可持續(xù)發(fā)展的道路。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械;創(chuàng)新;制造業(yè)

一、機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的原則

(一)經(jīng)濟(jì)效益最好原則

設(shè)計的機(jī)械零件既要功能滿足客戶要求,又要成本低廉?？紤]經(jīng)濟(jì)最佳性必須從設(shè)計和制造兩個方面上入手。設(shè)計上保證合理的原理方案,選用正確的材料;制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。

(二)生態(tài)效益最好原則

不論是在產(chǎn)品制造過程中,還是在產(chǎn)品使用過程中,都要求產(chǎn)品對周圍環(huán)境“零污染”。這就要求在設(shè)計過程中盡量選擇低污染的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。

(三)安全可靠原則

安全可靠是機(jī)械產(chǎn)品品質(zhì)的保證,必須確定零件在強(qiáng)度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性及熱平衡性上滿足設(shè)計要求。對于重型機(jī)械,一般要求有自鎖裝置和保險裝置,以確保操作員人身安全。

二、機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法研究

(一)創(chuàng)新技術(shù)主題的確定與分類

搜集的專利可以分為發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設(shè)計專利。發(fā)明和實用新型專利的說明書提供了發(fā)明或?qū)嵱眯滦偷募夹g(shù)特征,清楚、簡要地表述請求專利保護(hù)的范圍。外觀設(shè)計專利提供了該外觀設(shè)計的圖片或照片,必要時會作一定的簡要說明。在專利局專利分類方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合一般產(chǎn)品的特點,提出了一般產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)主題的確定與分類方法。創(chuàng)新技術(shù)主題的確定應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書為主,并適當(dāng)結(jié)合說明書(包括說明書附圖)。以權(quán)利要求書為主確定技術(shù)主題,應(yīng)當(dāng)完整地掌握權(quán)利要求中所記載的技術(shù)內(nèi)容,如以獨立權(quán)利要求來確定技術(shù)主題時,則應(yīng)當(dāng)將其前序部分記載的技術(shù)特征和特征部分記載的技術(shù)特征結(jié)合起來確定。下面以鉆夾頭為例,確定創(chuàng)新技術(shù)主題的方法有:

(1)對于發(fā)明專利和實用新型專利,一般情況下以獨立權(quán)利要求中的前序部分記載的技術(shù)特征為主,將特征部分記載的技術(shù)特征看作是對前序部分的限定。例:一種新型鎖緊式鉆夾頭,其特征在于:空心鉆體的前端開有一截面為三角形的環(huán)形溝槽,所述前套的前端與該溝槽卡接。創(chuàng)新技術(shù)主題:以前套與絲母套之間的溝槽卡接為特征的鎖緊式鉆夾頭。

(2)對于發(fā)明專利和實用新型專利的特殊情況,即獨立權(quán)利要求中前序部分所描述的對象在分類表中沒有確切位置的,以特征部分記載的技術(shù)特征為主,將前序部分記載的技術(shù)特征看作是對特征部分的限定。例:一種鉆夾頭,包括有一前套、一后套、一空心鉆體和一絲母,在所述空心鉆體中部臺階面與所述絲母后端面之間安裝有一組滾珠,其特征在于:所述絲母為一整體結(jié)構(gòu)件。創(chuàng)新技術(shù)主題:鉆夾頭的絲母為一整體結(jié)構(gòu)件。

(二)基于專利的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程

創(chuàng)新的途徑很多但它們都需要大量的已有知識和經(jīng)驗的支持。實踐證明,除了基本的科學(xué)技術(shù)知識外,專利信息已經(jīng)成為實現(xiàn)創(chuàng)新的最有效的知識來源之一。作為前人創(chuàng)新成果的結(jié)晶,相對其他知識,專利更富有創(chuàng)新性,技術(shù)含量高,可用性強(qiáng)因此,基于專利實現(xiàn)創(chuàng)新,就像站在前人的肩膀上實現(xiàn)創(chuàng)新,使創(chuàng)新開始就處于一個較高的基礎(chǔ)上,大大提高創(chuàng)新效率和創(chuàng)新質(zhì)量。通過將創(chuàng)新設(shè)計系統(tǒng)與制造行業(yè)PDM的集成,提出了基于專利和PDM的創(chuàng)新設(shè)計方法,其創(chuàng)新設(shè)計過程(如圖1所示)。

產(chǎn)品配置是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中的一項重點工作,根據(jù)制造企業(yè)的實際需求,采用三個層次的機(jī)械產(chǎn)品配置設(shè)計方法,分別是:基于零部件數(shù)據(jù)庫的交互設(shè)計、基于歷史的產(chǎn)品嫁接設(shè)計、基于規(guī)則的產(chǎn)品配置設(shè)計。

經(jīng)過對相關(guān)制造企業(yè)的深入調(diào)查和分析,提出了基于專利技術(shù)和PDM的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法。該方法支持一般產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和快速變型設(shè)計,提高零部件和生產(chǎn)過程標(biāo)準(zhǔn)化。通過將基于專利的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法和生產(chǎn)管理技術(shù)引入企業(yè),必將增強(qiáng)企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力、有助于企業(yè)快速響應(yīng)客戶需求、提升管理水平,提高企業(yè)在市場中的綜合競爭能力。

參考文獻(xiàn)

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