设计需求在饲料机械产品外观设计中的应用——MY165E型单螺杆膨化机主机体外观设计

■吴 俊

（江苏牧羊集团研究院，江苏扬州 225127）

设计“以人为本”。设计师设计的产品是靠“人”制作出来，并由“人”进行使用管理，最终为“人”提供服务,为“人”创造价值（物质和精神）。也就是说产品设计的核心是“人”而不是“物”（产品本身），工业设计（产品设计）的一切设计活动都是围绕“人”而进行的。只有充分掌握了“人”——客户（内部客户与外部客户）对产品的真正需求，设计才能做到有的放矢。MY165E型单螺杆膨化机就是在充分需求调研的基础上，进行消化吸收，并通过外观结构的重新设计，赋予产品新的功能和价值（满足客户的潜在需求）。简而言之，该款新产品的设计活动，其实就是“收集需求”、“分析需求”和“实现需求”的过程。

图1 MY165E型单螺杆膨化机外观效果

1 设计调研

设计调研就是充分挖掘产品的潜在需求，是设计之源，是一切设计活动得以顺利开展的引擎。接到本次新产品开发任务，就致力于寻找设计调研的合适机会，特别是产品实地使用状态调研。只有亲历了产品的整个使用和操作过程，才能对产品有个清晰、具体而全面的了解。只有贴近客户，与客户的详尽交流才能获取真实有效的需求信息。本项目实地调研共走访了三家用户，亲历了老款165膨化机的日常主要操作过程，包括开机过程、调试过程、更换切刀过程和更换模板过程，同时也见证了“民间设计师“的非凡创造力，获取了许多有价值的真实需求。

1.1 产品结构紧凑和体量缩小的需求

“寸土寸金”是当前的国情，土地资源的匮乏，土地供应的紧张，土地成本的高涨，导致众多饲料企业对土地利用率的高度关注。近年来发现许多饲料厂设备布置越来越密集，过道和维修空间越来越狭窄（见图2），由于空间布局有限而导致的产品定制现象时有发生。在保证不影响产品功能的前提下，使产品的结构更紧凑，缩减产品体量，是产品设计师所必须关注的。这项需求不单指膨化机，所有的饲料机械产品都应该尽量做到体量小型化。

图2 狭窄的通道和令人鼻塞的操作空间

1.2 安全、集约型管路架的需求

蒸汽阀和进、排水阀是设备在日常使用过程中经常要操作的部件。老款165膨化机的蒸汽管和水管，从上到下依次安装在切割装置吊架支撑架上。松散的排布形式，既影响到整机外观，也给操作带来诸多不便，尤其是水和蒸汽联体阀放置位置高且需隔着高热膨化腔进行操作；裸露的蒸汽管路也存在一定的安全隐患，给操作者带来负面心理暗示；同时管路缺少明确标识，增加了误操作的几率（见图3）。阀门相对集中、安全防护到位、具有明确操作标识的集约型管路架是产品设计师需要考虑的。

图3 松散的管路架和缺少标识的操作阀

1.3 自带模板架的需求

随着水产饲料品种多样化，更换模板成了非常频繁的工序。不同外形的饲料需要更换不同的模板，而以往模板架（放置模板的支架）的设置，不在膨化机产品设计范畴内，设计师也很少考虑到模板取用的便捷性。为了空间的合理利用，饲料厂通常将自制模板架放置在远离主机的墙边角处，造成取用不便。其中一家饲料厂的设备改造值得我们学习与借鉴。他们在膨化机底座前端设置了一个简易模板架，既方便了模板的取放，又节省了部分空间（见图4）。受现场加工条件所限，采用焊接工艺的自制模板架严重影响到整体外观效果。膨化机自带一体式模板架也应当成为一项实用功能得以推广应用。

图4 自制简易模板架

1.4 自带工具箱和临时搁置盒的需求

膨化机日常操作与维护需要用到各类工具。出于同样的考虑，大多厂家都将工具箱（柜）和模板架一同设置在远离主机体的墙边角处，造成取用不便。由于有些工具使用较频繁，比如更换模板时需要用到的扳手，有的操作工图省事，经常将其随手放置于膨化机底座或者切割装置上平面，存在不慎滑落而造成伤害的安全隐患。调研中有个厂家，通过对设备的简单改造很好的解决了这一问题。它的做法就是在吊架前立柱的合适位置焊接了一个简易的工具盒（见图5），存放常用的工具和常换的小零件，同时在切割装置上平面围焊出一个方型盒子，是拆卸下来的螺栓、螺母的临时放置点，围板的目的是为了防止这些柱体小零件的滚落。这两项简单实用的设计大大提高了工作效率，同样值得我们借鉴。

图5 简易工具盒与临时搁置盒

1.5 非阻隔门板的需求

图6 调整刀片与模板间隙

在其中一家饲料厂进行设计调研时，恰巧目睹了切割刀片更换的整个过程。有一个细节值得我们去关注并加以改进，虽然现场操作工并未明确指出这一设计缺陷，就是出料口侧门板开启方向不合理。从图6中可以看到操作工进行刀片更换操作时，为了调整刀片与模板间隙，通常左手调节刀片，右手转动刀片轴，而出料斗侧门向旋转轴工艺口（操作工旋转刀片轴时右手伸入的三角形开口）方向开启，一方面遮挡了该工艺口，另一方面门体横搁在左右手之间，导致操作不便。

1.6 皮带轮护罩减重的需求

这一需求是内部客户（膨化机装配工人）提出的，但同样也是外部客户（饲料厂操作工）不容忽视的潜在需求，只不过由于护罩拆卸频率非常低，没有收到用户相关反馈，未能引起我们的足够重视。该设备皮带轮护罩体型庞大，之前设计为了保证板材刚性，不易变形，采用了2 mm厚的板材，沉重而不便装卸。降低护罩重量也是新产品外观设计的一个研究方向。

2 确定解决方案

设计调研收集到丰富且非常有价值的需求信息，牵涉到结构的改进和实用功能的添置，进而明确了新产品外观结构设计的主要突破方向。接下来就需要对这些需求进行详尽分析，研究实现需求的可行性方案，并确定最佳方案。

2.1 关于缩小产品体量的需求分析

所谓产品体量缩小，就是在不影响使用和性能的前提下，在长、宽、高三个维度上尽量减少设备的占用空间，结构紧凑且合理。就老款165膨化机主机体而言，可以通过降低膨化腔支撑高度达到降低整机高度的目的，但这样会给设备使用维护带来诸多不便，不宜采用；一个伺服电机就可以取缔现有传动系统（电机及机座、皮带轮及护罩、轴承座），将大大缩减整机宽度，但其成本却令人望而怯步，当前单价相当于双螺杆膨化机整套传动系统（减速机、变频电机和变频器）价格总和，现阶段不宜采用；切割装置的吊架延伸了主机体长度的近1/3，通过改进切割装置开启结构可以大大缩减主机长度空间，市场上膨化机切割装置开启方式主要有吊架滑轨式、推车式和铰链式三种，相比而言，铰链式结构最简洁，成本最低廉，操作简便，宜采用。

2.2 关于集约型管路架的需求分析

集约型管路架将所有管路阀集中，大大提高操作效率，同时也便于包裹，提高安全防护的同时令外观更加简洁。全包或半包式集约型管路架是当前主流膨化机的发展趋势。新165膨化机管路架进行了重新调整，减少了阀门数量，同时缩短了管路的长度，为设计全包裹式集约型管路架提供了更有利的支持。为杜绝误操作，有必要在阀门附近增设操作标识，粘贴指示标牌是常见的一种方式，而个人觉得镂空标识更简便，更合理，护罩板材下料时连带将标识篆刻成型，无需后期粘贴，同时又能保证标识永久不剥落（见图7）。

图7 半包、全包式管路架和操作标识

2.3 关于自带模板架的需求分析

膨化机自带模板架是一个非常实用的辅件，制造成本低，却能有效降低劳动强度，合理利用空间，充分体现“客户至上”的设计理念。为了保证模板架实用功能最大化，依然将其设置于底座与膨化腔前支柱夹角处，这样在更换模板时取用非常便利；同时考虑到模板架作为一个常用部件，采用装配式结构以便日后更换。

2.4 关于自带工具箱和临时搁置盒的需求分析

同自带模板架一样，该需求的必要性不言而愈。关键是工具箱和临时搁置盒的安放位置及方式需要仔细推敲。现场观测下来，将搁置盒设置在切割装置上平面是非常合适的，其高度及与更换模板时操作工的距离，都比较适宜螺丝及工具的随手取放。考虑到模板及刀片更换等日常操作工序都集中在膨化机前端，工具箱最佳安放位置自然离不开这一区域，巧合的是封闭式膨化腔前端支柱就挺立于该区域，只需在适当位置切割一个尺寸适宜的开口，外加一扇活动门，一个制作简易的暗藏式工具箱就成型了。

2.5 关于出料口非阻隔门板的需求分析

只需将开启铰链与门闩镜向互换即可。

2.6 关于皮带轮护罩减重的需求分析

减重不是目的，方便拆装才是。为便于大型护罩的拆装，饲机产品习惯于将其“化整为零”，说白了，就是将整个护罩拆分成几块进行拼装，大的拎不动，小的就绰绰有余了。但是，这种简单直接的方式，却增加了后续拆装的工作量，拼装的部件多了，要拧的螺丝自然不会少。同时，结构复杂化，也影响了护罩的整体美。这一点上，农机产品护罩的结构形式值得我们借鉴。农机护罩板材厚度通常都很薄，是如何保证其机械强度呢？他们利用了“折弯可以提升板材强度”的原理，采用“多道折弯+点焊拼装”的工艺制作出的护罩，既轻便又结实还美观（见图8）。

图8 农机护罩结构形式

3 设计效果展示(见图9)

图9 MY165E型膨化机主机体三维模型

调研为我们确立了设计目标，分析让我们找到了解决方案，接下来就是应用造型理论和美学知识，结合现有技术条件和加工工艺，对产品进行重新塑型。将拟定改进方案融入到新的外观形态中，尽量做到形式美、结构美和功能美的完美统一。再组织生产制造人员与结构研发人员对初案进行制造可行性和结构合理性分析，并结合讨论结果对初案进行修缮，最终完成MY165E型单螺杆膨化机主机体全新外观设计。

3.1 多功能底座的设计（见图10）

图10 暗藏式工具箱与简约型模板架

“V”型底座带给人全新的视觉体验：上宽下窄、前细后粗的形体塑造，轻盈却不失稳重；斜线、折线的线形应用，活泼中透出刚毅气质。配上一体式膨化腔与切割装置，塑型简练、结构紧凑、刚劲有力、动感十足，极赋时尚感与视觉冲击力。

暗藏式工具箱和简约型模板架，赋予底座全新的功能与价值，追求功能美与形式美的和谐统一。

3.2 膨化腔与切割装置一体化塑型(见图11)

图11 一体式膨化腔与切割装置

两侧不锈钢拉丝护板，隔离了高热膨化腔。承前启后的截面轮廓，有意识地将切割装置与轴承座融为一体，安全、简洁、时尚。

三级铰链取缔吊架滑轨，结构的简化带来占用空间的缩减和制造成本的降低，同时令整机形态更趋简洁统一。

不锈钢镂空型号标牌的应用，突显精致的装饰效果，强化牧羊产品的品牌个性。

临时搁置盒与全新散汽口的统一塑型（设置于切割装置上平面），折射出简洁实用的主体设计思想。

3.3 皮带轮护罩的瘦身设计（见图12）

外护罩外折弯法兰改为内折弯法兰，减少内护板切割成型面积，厚度不变前提下减重约1/6。

图12 皮带轮护罩拆分结构

增加外护罩周边折弯道数，提升壳体机械强度，适当缩减板材厚度达到减重目的。通过CAE分析数据，采用1.5 mm板材替换原有2.0 mm板材，整个外护罩有效减重约1/4。

3.4 独立式集成管路架设计（见图13）

图13 集成管路系统和支架

对原有4条膨化腔管路重新布置，结构紧凑且合理，护罩设计尽量做到小型化、轻便化。

与膨化腔护罩具有相同形态特征的管路护罩设计，令独立式集成管路架并不“独立”。

镂空操作指令标识，是精致的装饰图文、天然的散汽孔与明确操作指令的统一。

简约型支撑架设计，简约却不简单，是成本意识与造型艺术的完美结合。

4 结语

综上所述，深入了解产品设计需求在饲料机械产品升级和新产品开发中，具有非常重要的意义，可操作性非常强，为产品设计指明了方向。好的产品不光要性能优异，同时要注重细节，要关注潜在需求，想客户所想，让客户使用起来更便利，更安全，更“贴心”。