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摘要：可回收聚酯产业是绿色经济中不可或缺的一环。吹标机是具有亚洲特色的PET瓶回收清洗生产线的重要组成部分。依据品牌特征、产品功能和钣金成型工艺特点，进行吹标机的创新设计实践，可以帮助企业提升产品档次和生产效能，进而找到适合环保领域的大型设备的设计方法。
关键词：吹标机工业设计钣金工艺
一、引言
可回收塑料聚酯切片又名RPET聚酯切片，它们是以废旧的可乐瓶、矿泉水瓶等为主要原料加工生产而成。可回收聚酯切片是一种绿色环保的塑料材料，具有质量轻、常温状态下无毒、耐摔等特性。RPET聚酯切片可作为饮水塑料瓶等的材料，通过特定工艺的瓶坯厂铸坯、吹瓶厂吹瓶，形成再生资源瓶，再经饮料厂灌装饮料后进人消费市场，由此形成了完整的可再生资源循环链。PET聚酯切片也可广泛用于纺织行业等，它是良好的注塑材料和纺丝塑料粒子，PET聚酯切片因其良好的性价比而具有广泛的发展空间。
随着经济的发展，环境与资源问题已成为制约经济发展的瓶颈。发展循环经济，走可持续、循环利用之路是我国工业化产业升级的必经之路。塑料原料是从石油中提炼出来的，但石油不可再生，而且即将被开采完。因此通过废旧塑料的循环使用，一方面能减少新能源的开采，另一方面又能减少废弃物对环境的污染。中国是聚酯瓶最大的提供国，据不完全统计，每年产生500万吨的废弃塑料瓶，而焚烧和填埋废弃聚酯瓶对环境的污染有目共睹，因此，再生塑料巨大的潜在市场也越来越受到重视。据有关专家测算，每回收利用1吨废旧聚酯瓶，节约石油6吨，减排二氧化碳3.2吨，废弃塑料瓶回收设备的改进可以提高废弃聚酯瓶的回收利用效能，为我国的节能减排、环境综合治理事业作出积极贡献。
二、标签分离单元产品特征
PET瓶回收清洗生产线由解包单元、标签分离单元、整瓶清洗单元、分选单元、湿式粉碎单元、热浮洗单元、热摩擦去黏胶单元、漂洗单元、脱水单元、除粉尘单元和打包单元等组成。标签分离单元包括脱标机与吹标机等设备。
亚洲的PET瓶回收都有热收缩标签，无法透过整瓶清洗来去除，是一个令回收行业困扰的问题。高效率的脱标机的出现让该问题彻底得到解决。首先利用脱标机将瓶子表面的标签撕破，使标签不再粘附在瓶体上，然后利用比重和面积的区别，使用吹标机在可调节风力的作用下将瓶体和标签进行彻底分离。
三、吹标机的钣金成型工艺特性
由于吹标机体型较大较重，安装及使用时易于碰撞，外壳必须有较高强度，同时该设备为非大批量生产产品，如果使用模具成型方式则成本较高，所以采用钣金外壳是相对适合的方案。钣金件的常用成型工艺一般包括以下几类：下料、折弯、拉伸、成型、焊接等，其中，对吹标机的造型影响最大的是折弯工艺，这也是在钣金件中应用最广的成型工艺之一。
在吹标机的制造中，折弯工艺常与切割及焊接工艺结合使用。常规的加工流程是首先下料，切割出需要的平面形状，然后对毛胚进行折弯，之后再进行焊接操作。
折弯后，产品零部件仍以平面构成，仅在折弯处形成了一个圆角，当材料较厚时，此圆角取值较大就会形成一个只向一个方向弯曲的单曲面，折弯后，产品被折弯的各个面仍然是平面，在整体上会由于硬转折边形成硬朗阳刚的造型风格和视觉语言。但是，如果处理不当，整体缺乏协调性，就会产生呆板生硬的感觉。在一些单纯强调效能而不注重审美的产品中常会发生这种情况。
折彎曲面的最小半径受到板料厚度、材料种类以及材料纤维方向的影响。材料弯曲时，其圆角区上，外层被拉伸，内层被压缩。当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断，因此，应避免过小的弯曲圆角半径。
弯曲件的回弹。折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大。从设计上改进某些结构可促使回弹角减少。例如在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制回弹。
折弯工艺较多地依赖于操作工人的技术，产品的公差较大，产品的一致性和零件的互换性较差。它的优势在于成本低廉，无须使用模具，非常适合小批量生产。当生产批量很高时，则适合采用精度更高的模具进行生产。
目前市场上的同类产品普遍采用切割、折弯和焊接工艺。从图2可以看到改进前的吹标机由于单纯追求功能的实现，在外观上不太讲究，内部结构裸露，色彩单调，表面平整度差，工艺水平低，整体做工显得粗糙，档次不高。
四、新型吹标机的设计方法
在企业早期的产品设计中，主要是从功能角度开发，没有从品牌的角度对产品整体形象进行规划和设计，从而导致产品形象较为散乱。在经过对公司的品牌形象进行深入研究后，解析出一些有利于支撑产品形象的要素。同时在整体生产线改造的前期成功方案的基础上对产品形象进行全新的规划和发展，提取一些有价值的元素来作为产品的DNA特征，从整体到局部，全面构建产品形象。结合产品自身的工艺特点，在色彩上采用深灰、浅灰、黄色作为形象色，整体上凸显出刚毅挺拔的气质与良好的工艺感。
(一)、设计方向的探索
在工业设备中，“功效”是大家所关注的一个重点，所以早期设备类产品所展现出的主要是技术特征，即产品的“技术美”。进入消费时代后，各种不同类型的产品或多或少都打上了“消费”烙印，而这种消费的烙印也逐渐渗透到了专业领域，在其设备和产品的特征上体现出来。在工业设备领域，越来越多的企业开始重视除了功能之外的一些要素，使产品更加的赏心悦目和人性化。机器也不再只是一个冷漠的工具，它被人所使用，因而也需要体现出情感方面的需求。
由此，在进行创意活动之前首先需要对设计方向定下了大的基调：在凸显工业符号以及品牌形象的前提下，内显情感和趣味。在此次设计中的一个创新就是尝试打破工业设备设计的传统思维模式，给工业设备赋予新的理念，把人性化和情感的要素结合进来，让产品在实现功能性的前提下，体现出更多的文化内涵和特征。
在项目前期设计的整瓶清洗单元的投产为后续其他设备奠定了风格方向：整体风格上使用块面转折，体现出阳刚和俊朗的特点；主色调使用深灰、浅灰，黄色作为形象色，外形醒目但又不会让人感觉刺眼。基于项目的前期研究工作，吹标机的设计思路也由混沌逐渐变为清晰。 (二)、吹标机的设计创新
针对老款吹标机的缺点，新款的吹标机在结构上做了改进，滚筒由水平改为倾斜的方式。好处是显而易见的，在标签分离的过程中利用重力的特性，提高了标签分离的效率，同时下料的速度也可以做到更快。
1、不断寻找产品改进的突破口
在结构经过优化后，工作效能得到了提升，但产品还存在以下缺陷需要改进：
结构裸露，特别是活动件直接暴露在外，容易引发事故和造成人员伤害。如果滚轮和筒身间不慎异物夹入，轻则使机器停转，重则滚筒脱落，造成事故；而此部位在机器外侧，如果人的肢体被夹入，则会造成伤残。
在对形态做整体分析后，我们发现，产品形态上为上大下小，上实下虚的构型，比例上重心偏高；同时筒身的倾斜造型更增加了这种不稳定的感觉。
长期使用后，老的设计方案的弊端凸显了出来。可以看到出风口正面中部和下部已基本被废料堵死，形同虚设。正面通风口上部的铁丝网长期使用后在空气腐蚀和外力的作用下，已经破裂。侧面只有上部是有效的通风空间，下部也基本被瓶标残渣和废料堵死，不再起作用。
2、有针对性的创新设计方案
在明确产品设计方向之后，项目组有针对性地进行了一系列的产品创新工作，之后，提交了5个提案，与企业讨论后从中选出了一款进行后续的深化工作。被选中的方案也较好的诠释了前期项目组的研究成果：对关键部分进行遮盖；对支撑架在视觉上进行扩展并包覆，从而有效的调节了视觉重心；整体形态富于情趣性，在工业设备上体现出一些富于情感的人性化元素。
3、依托实际的设计方案修正
在设计的不断深化中，与实际相关的很多细节的问题会不断暴露出来，需要对设计进行完善以符合量产要求。例如，由于前期双方的沟通不够细致，委托方在设备间组合方式进行新的调整后没有及时通知到项目组，导致支架设计部分与连接设备产生干涉，由此带来了新的修改需要。同时初选出来的方案自身还存在一些缺陷，项目组对方案进行了持续的修正和调整工作。
4、综合之后的设计定型
经过不断的方案優化和调整，最终定型的方案解决了前期的问题，同时在产品使用上又有优化。设备正面出风口改为百叶窗式的向下出风，同时在百叶窗上增加铁丝网，这样设计的好处一方面铁丝网可以防止一般性的碎屑被吹到外面，另外，可以使风向转为朝下，过于细小的碎屑不会被直接朝前喷射到很远的地方，有利于生产车间保持干净和整洁。
五、结论
随着资源消耗的加剧，可持续化发展必然会由理念走向行动，环保产业将会越来越受到重视。对于设计界多年来倡导的绿色设计理念，需要由设计本身来落地和实施，我们此次在环保领域做了一些尝试和探索。对于工业设计团队来说，从行业和市场着眼，基于企业自身特点，熟悉产品工艺，掌握产品流程、加强沟通，提高服务意识，不断总结不同产品的设计方法，有针对性地开展设计活动，将会有助于项目走向成功。
关键词：吹标机工业设计钣金工艺
一、引言
可回收塑料聚酯切片又名RPET聚酯切片，它们是以废旧的可乐瓶、矿泉水瓶等为主要原料加工生产而成。可回收聚酯切片是一种绿色环保的塑料材料，具有质量轻、常温状态下无毒、耐摔等特性。RPET聚酯切片可作为饮水塑料瓶等的材料，通过特定工艺的瓶坯厂铸坯、吹瓶厂吹瓶，形成再生资源瓶，再经饮料厂灌装饮料后进人消费市场，由此形成了完整的可再生资源循环链。PET聚酯切片也可广泛用于纺织行业等，它是良好的注塑材料和纺丝塑料粒子，PET聚酯切片因其良好的性价比而具有广泛的发展空间。
随着经济的发展，环境与资源问题已成为制约经济发展的瓶颈。发展循环经济，走可持续、循环利用之路是我国工业化产业升级的必经之路。塑料原料是从石油中提炼出来的，但石油不可再生，而且即将被开采完。因此通过废旧塑料的循环使用，一方面能减少新能源的开采，另一方面又能减少废弃物对环境的污染。中国是聚酯瓶最大的提供国，据不完全统计，每年产生500万吨的废弃塑料瓶，而焚烧和填埋废弃聚酯瓶对环境的污染有目共睹，因此，再生塑料巨大的潜在市场也越来越受到重视。据有关专家测算，每回收利用1吨废旧聚酯瓶，节约石油6吨，减排二氧化碳3.2吨，废弃塑料瓶回收设备的改进可以提高废弃聚酯瓶的回收利用效能，为我国的节能减排、环境综合治理事业作出积极贡献。
二、标签分离单元产品特征
PET瓶回收清洗生产线由解包单元、标签分离单元、整瓶清洗单元、分选单元、湿式粉碎单元、热浮洗单元、热摩擦去黏胶单元、漂洗单元、脱水单元、除粉尘单元和打包单元等组成。标签分离单元包括脱标机与吹标机等设备。
亚洲的PET瓶回收都有热收缩标签，无法透过整瓶清洗来去除，是一个令回收行业困扰的问题。高效率的脱标机的出现让该问题彻底得到解决。首先利用脱标机将瓶子表面的标签撕破，使标签不再粘附在瓶体上，然后利用比重和面积的区别，使用吹标机在可调节风力的作用下将瓶体和标签进行彻底分离。
三、吹标机的钣金成型工艺特性
由于吹标机体型较大较重，安装及使用时易于碰撞，外壳必须有较高强度，同时该设备为非大批量生产产品，如果使用模具成型方式则成本较高，所以采用钣金外壳是相对适合的方案。钣金件的常用成型工艺一般包括以下几类：下料、折弯、拉伸、成型、焊接等，其中，对吹标机的造型影响最大的是折弯工艺，这也是在钣金件中应用最广的成型工艺之一。
在吹标机的制造中，折弯工艺常与切割及焊接工艺结合使用。常规的加工流程是首先下料，切割出需要的平面形状，然后对毛胚进行折弯，之后再进行焊接操作。
折弯后，产品零部件仍以平面构成，仅在折弯处形成了一个圆角，当材料较厚时，此圆角取值较大就会形成一个只向一个方向弯曲的单曲面，折弯后，产品被折弯的各个面仍然是平面，在整体上会由于硬转折边形成硬朗阳刚的造型风格和视觉语言。但是，如果处理不当，整体缺乏协调性，就会产生呆板生硬的感觉。在一些单纯强调效能而不注重审美的产品中常会发生这种情况。
折彎曲面的最小半径受到板料厚度、材料种类以及材料纤维方向的影响。材料弯曲时，其圆角区上，外层被拉伸，内层被压缩。当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断，因此，应避免过小的弯曲圆角半径。
弯曲件的回弹。折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大。从设计上改进某些结构可促使回弹角减少。例如在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制回弹。
折弯工艺较多地依赖于操作工人的技术，产品的公差较大，产品的一致性和零件的互换性较差。它的优势在于成本低廉，无须使用模具，非常适合小批量生产。当生产批量很高时，则适合采用精度更高的模具进行生产。
目前市场上的同类产品普遍采用切割、折弯和焊接工艺。从图2可以看到改进前的吹标机由于单纯追求功能的实现，在外观上不太讲究，内部结构裸露，色彩单调，表面平整度差，工艺水平低，整体做工显得粗糙，档次不高。
四、新型吹标机的设计方法
在企业早期的产品设计中，主要是从功能角度开发，没有从品牌的角度对产品整体形象进行规划和设计，从而导致产品形象较为散乱。在经过对公司的品牌形象进行深入研究后，解析出一些有利于支撑产品形象的要素。同时在整体生产线改造的前期成功方案的基础上对产品形象进行全新的规划和发展，提取一些有价值的元素来作为产品的DNA特征，从整体到局部，全面构建产品形象。结合产品自身的工艺特点，在色彩上采用深灰、浅灰、黄色作为形象色，整体上凸显出刚毅挺拔的气质与良好的工艺感。
(一)、设计方向的探索
在工业设备中，“功效”是大家所关注的一个重点，所以早期设备类产品所展现出的主要是技术特征，即产品的“技术美”。进入消费时代后，各种不同类型的产品或多或少都打上了“消费”烙印，而这种消费的烙印也逐渐渗透到了专业领域，在其设备和产品的特征上体现出来。在工业设备领域，越来越多的企业开始重视除了功能之外的一些要素，使产品更加的赏心悦目和人性化。机器也不再只是一个冷漠的工具，它被人所使用，因而也需要体现出情感方面的需求。
由此，在进行创意活动之前首先需要对设计方向定下了大的基调：在凸显工业符号以及品牌形象的前提下，内显情感和趣味。在此次设计中的一个创新就是尝试打破工业设备设计的传统思维模式，给工业设备赋予新的理念，把人性化和情感的要素结合进来，让产品在实现功能性的前提下，体现出更多的文化内涵和特征。
在项目前期设计的整瓶清洗单元的投产为后续其他设备奠定了风格方向：整体风格上使用块面转折，体现出阳刚和俊朗的特点；主色调使用深灰、浅灰，黄色作为形象色，外形醒目但又不会让人感觉刺眼。基于项目的前期研究工作，吹标机的设计思路也由混沌逐渐变为清晰。 (二)、吹标机的设计创新
针对老款吹标机的缺点，新款的吹标机在结构上做了改进，滚筒由水平改为倾斜的方式。好处是显而易见的，在标签分离的过程中利用重力的特性，提高了标签分离的效率，同时下料的速度也可以做到更快。
1、不断寻找产品改进的突破口
在结构经过优化后，工作效能得到了提升，但产品还存在以下缺陷需要改进：
结构裸露，特别是活动件直接暴露在外，容易引发事故和造成人员伤害。如果滚轮和筒身间不慎异物夹入，轻则使机器停转，重则滚筒脱落，造成事故；而此部位在机器外侧，如果人的肢体被夹入，则会造成伤残。
在对形态做整体分析后，我们发现，产品形态上为上大下小，上实下虚的构型，比例上重心偏高；同时筒身的倾斜造型更增加了这种不稳定的感觉。
长期使用后，老的设计方案的弊端凸显了出来。可以看到出风口正面中部和下部已基本被废料堵死，形同虚设。正面通风口上部的铁丝网长期使用后在空气腐蚀和外力的作用下，已经破裂。侧面只有上部是有效的通风空间，下部也基本被瓶标残渣和废料堵死，不再起作用。
2、有针对性的创新设计方案
在明确产品设计方向之后，项目组有针对性地进行了一系列的产品创新工作，之后，提交了5个提案，与企业讨论后从中选出了一款进行后续的深化工作。被选中的方案也较好的诠释了前期项目组的研究成果：对关键部分进行遮盖；对支撑架在视觉上进行扩展并包覆，从而有效的调节了视觉重心；整体形态富于情趣性，在工业设备上体现出一些富于情感的人性化元素。
3、依托实际的设计方案修正
在设计的不断深化中，与实际相关的很多细节的问题会不断暴露出来，需要对设计进行完善以符合量产要求。例如，由于前期双方的沟通不够细致，委托方在设备间组合方式进行新的调整后没有及时通知到项目组，导致支架设计部分与连接设备产生干涉，由此带来了新的修改需要。同时初选出来的方案自身还存在一些缺陷，项目组对方案进行了持续的修正和调整工作。
4、综合之后的设计定型
经过不断的方案優化和调整，最终定型的方案解决了前期的问题，同时在产品使用上又有优化。设备正面出风口改为百叶窗式的向下出风，同时在百叶窗上增加铁丝网，这样设计的好处一方面铁丝网可以防止一般性的碎屑被吹到外面，另外，可以使风向转为朝下，过于细小的碎屑不会被直接朝前喷射到很远的地方，有利于生产车间保持干净和整洁。
五、结论
随着资源消耗的加剧，可持续化发展必然会由理念走向行动，环保产业将会越来越受到重视。对于设计界多年来倡导的绿色设计理念，需要由设计本身来落地和实施，我们此次在环保领域做了一些尝试和探索。对于工业设计团队来说，从行业和市场着眼，基于企业自身特点，熟悉产品工艺，掌握产品流程、加强沟通，提高服务意识，不断总结不同产品的设计方法，有针对性地开展设计活动，将会有助于项目走向成功。