手電鉆功能分析與創(chuàng)新設(shè)計(jì)

張蕾　賈舒媛　卿馨予　王鵬　屈燦

【摘要】調(diào)研發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有市面上手電鉆功能局限，采用產(chǎn)品觀念設(shè)計(jì)產(chǎn)品，缺乏對(duì)顧客需求的深度分析，這種經(jīng)營(yíng)觀念易導(dǎo)致“市場(chǎng)營(yíng)銷近視”。本論文調(diào)查顧客對(duì)手電鉆的需求，利用質(zhì)量功能展開(kāi)（QFD）發(fā)現(xiàn)手電鉆在設(shè)計(jì)上的管理沖突、技術(shù)沖突和物理沖突，然后利用發(fā)明問(wèn)題解決理論（TRIZ理論）解決這些沖突問(wèn)題，對(duì)市場(chǎng)上的手電鉆進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究，以增強(qiáng)其的實(shí)用性以及適用性。

【關(guān)鍵詞】質(zhì)量功能展開(kāi)（QFD）? 發(fā)明問(wèn)題解決理論（TRIZ）? 手電鉆

一、手電鉆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

手電鉆是我們?cè)谌粘Ｉ詈图庸ば⌒土慵r(shí)所必須的工具，而現(xiàn)如今市面上的手電鉆類型多種多樣，但是在市面上售賣的手電鉆的功能都是制造商根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和顧客的反應(yīng)情況而不斷更新制造，因此手電鉆的設(shè)計(jì)并沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的方法來(lái)設(shè)計(jì)規(guī)劃手電鉆的功能和形狀。因此，本篇論文根據(jù)現(xiàn)有手電鉆的情況，針對(duì)性的對(duì)手電鉆進(jìn)行分析，結(jié)合相關(guān)的QFD和TRIZ理論，對(duì)手電鉆進(jìn)行創(chuàng)新研究設(shè)計(jì)。圖1是手電鉆的主要結(jié)構(gòu)模型，從圖中可以看出，手電鉆主要由5個(gè)部分組成，分別是電動(dòng)機(jī)模型，齒輪傳動(dòng)模型，中心支架模型，鉆夾頭模型和手柄和外殼模型，這5種模型分別由有各自的組成部分構(gòu)成，因此來(lái)構(gòu)成手電鉆。

二、手電鉆基本功能需求分析

手電鉆的功能可以從打孔的穩(wěn)定性，精準(zhǔn)性，可靠性，安全性等方面考慮。對(duì)于手電鉆的穩(wěn)定性，從手電鉆的功能分析和結(jié)構(gòu)分析可得知，手電鉆主要是通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)在加工件上進(jìn)行加工，要使加工狀態(tài)穩(wěn)定，就要使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率保持正常和穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)一般是購(gòu)置獲得，那么就要對(duì)購(gòu)置的產(chǎn)品進(jìn)行功能檢驗(yàn)，是否符合本電動(dòng)機(jī)的使用情況。

打孔一致性表現(xiàn)為孔徑是否一致，打孔主要依靠于轉(zhuǎn)頭，為了保持孔徑一致，轉(zhuǎn)頭的質(zhì)量要求就較高，轉(zhuǎn)頭要定期更換。打孔的可靠性是是否能夠打出滿足要求的孔徑，即在打孔時(shí)應(yīng)先檢查是否孔徑要求和轉(zhuǎn)頭的孔徑一致，打出的孔徑能否獲得要求功能。打孔的安全性是指在打孔過(guò)程中，保持手電鉆的安全可靠，避免出現(xiàn)可能的安全事故，比如轉(zhuǎn)頭脫落，軸銷脫落等情況，為了保持手電鉆使用的安全性，在出現(xiàn)器件脫落時(shí)，手電鉆就自動(dòng)停止工作，不能繼續(xù)加工，保證使用者的安全。此外，手鉆的主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括輸入功率，額定電壓，額定電流，額定功率，齒寬，成型范圍和無(wú)負(fù)載速度等等。這些因素都為手鉆的設(shè)計(jì)非常重要。

三、手電鉆QFD/TRIZ概念設(shè)計(jì)

根據(jù)市場(chǎng)需求分析發(fā)現(xiàn)，手電鉆如要想實(shí)現(xiàn)防塵罩的裝置必然將影響定位裝置的設(shè)計(jì)，因?yàn)槎ㄎ谎b置的安裝與鉆頭息息相關(guān)，鉆頭是手電鉆裝置中與所要打孔的材料直接接觸的裝置，所以定位裝置的設(shè)計(jì)一定要與鉆頭緊密連接。但是，顧客還有防塵罩的需求，因?yàn)榉缐m罩所應(yīng)用的對(duì)象也是鉆頭，鉆頭與材料直接接觸產(chǎn)生廢屑，所以防塵罩與定位裝置都得設(shè)計(jì)在與鉆頭相近的位置，那么二者之間必然會(huì)產(chǎn)生互相限制的影響。其次，防塵罩的設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)增加手電鉆的重量，從而影響手電鉆作業(yè)速度，增加使用者的疲勞。所以防塵罩的設(shè)計(jì)與顧客需求中的重量設(shè)計(jì)需求之間也是相互矛盾的。

在產(chǎn)品的人機(jī)設(shè)計(jì)流程中，可以通過(guò)QFD被發(fā)現(xiàn)和分析問(wèn)題，以及涉及該問(wèn)題的各種元素。有些問(wèn)題很簡(jiǎn)單，可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或簡(jiǎn)單的創(chuàng)作方法來(lái)解決。而有些問(wèn)題就比較困難，這可能需要大量的時(shí)間和精力去嘗試和探索。對(duì)于疑難問(wèn)題，可以使用TRIZ理論方法。TRIZ理論能夠解決復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題提供一些思路。

本研究的對(duì)象是根據(jù)顧客最想要的需求而特別設(shè)計(jì)的手電鉆，本論文用于收集顧客需求的方式有市場(chǎng)問(wèn)卷調(diào)研法、邀請(qǐng)消費(fèi)者開(kāi)交流會(huì)、去工具專賣店消費(fèi)者的行為、以及與家裝修理公司進(jìn)行了面對(duì)面的信息收集等方法得出了顧客主要的幾大需求：防塵罩的需要、定位要準(zhǔn)確、斷電敏捷等。與具體設(shè)計(jì)鏈接收集客戶需求的方法，采用建立QFD質(zhì)量的房子，它可以準(zhǔn)確地將客戶的需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)語(yǔ)言的質(zhì)量特性，使抽象的客戶需求產(chǎn)品化，從品質(zhì)需求。品質(zhì)因子被提取作為質(zhì)量的度量。再將建立的QFD質(zhì)量屋與TRIZ理論相結(jié)合以解決QFD只能發(fā)現(xiàn)與分析簡(jiǎn)單問(wèn)題，而無(wú)法對(duì)較為復(fù)雜困難的問(wèn)題提出較為合適的解決方案的弊端。TRIZ能夠提供解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問(wèn)題的一些思路，根據(jù)發(fā)明解決理論的核心是技術(shù)進(jìn)化的推動(dòng)力這一原理，對(duì)問(wèn)題加以剖析發(fā)現(xiàn)手電鉆想要實(shí)現(xiàn)防塵罩的裝置必然將影響定位裝置的設(shè)計(jì)，為解決這一矛盾，采用TRIZ解決技術(shù)沖突的問(wèn)題，將顧客需求要素轉(zhuǎn)化為TRIZ矛盾矩陣的39個(gè)要素，得到通用解，再將通用解轉(zhuǎn)化為顧客需求的具體解。將得到的設(shè)計(jì)要素經(jīng)過(guò)模糊矩陣的評(píng)價(jià)結(jié)果為可行。

本研究設(shè)計(jì)的手電鉆主要特色是防塵裝置，該防塵裝置為風(fēng)扇動(dòng)力吸塵，在手電鉆鉆頭與夾具交界處的邊緣設(shè)計(jì)一圈反向小風(fēng)扇，原理類似于吸塵器，將打孔產(chǎn)生的木屑、塑料屑甚至鐵屑都能吸附過(guò)來(lái)裝進(jìn)手電鉆主體設(shè)計(jì)的飛屑盒子里已達(dá)到減塵的目的。這樣既不會(huì)增加手電鉆的重量，為操作者帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān)，也達(dá)到了顧客需求防塵罩的作用。此外，該手電鉆外殼還采用了輕質(zhì)絕緣材料，幫助操作者減輕操作時(shí)的持住疲勞，有助于操作者集中注意力，提高工作效率。

四、結(jié)論

比較發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)優(yōu)化后手電鉆明顯比現(xiàn)存的手電鉆功能指標(biāo)高，功能參數(shù)有很大提高。以顧客的需求為出發(fā)點(diǎn)創(chuàng)造出顧客真正需要的產(chǎn)品，將顧客的需求放在第一重要的位置，再來(lái)改善設(shè)計(jì)或者重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品才會(huì)是真正有價(jià)值的改善的活動(dòng)，創(chuàng)造環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的社會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：本項(xiàng)研究成果受攀枝花學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助。