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摘 要 本文针对目前我国传统陶瓷卫生洁具新产品开发中遇到的问题，提出应用数字技术和快速制造技术开发陶瓷卫生洁具新产品的方法，并介绍了其发展方向。该方法具有快捷、尺寸形状精确、成本低、风险小等优点。
关键词 陶瓷卫生洁具，数字技术，快速制造技术，新产品开发
1新产品开发存在的难题
目前，为适应市场需求，陶瓷洁具生产企业新产品的开发压力很大。一般年产50～60万套产品的企业，一年要开发的新产品不少于20～30款。但由于大部分企业采用二维设计、手工制作样品，开发周期长、成本高、风险大。一般3～4个月才能推出一款新产品，若需修改，时间就更长。
手工制作不仅需要熟练的技术，而且因尺寸精确度差、开发周期长，往往使企业在市场竞争中处于被动局面。
前些年的产品三维设计由于没有理想的快速成形设备，也以失败告终。曾有人用HRP薄材叠层快速成形设备进行试验，但由于采用纸质材料，易吸潮变形、强度较低，后处理较麻烦，且无法实现冲水功能试验，所以最后还是手工制作样本。
2数字技术和快速制造技术
上述存在的问题可通过数字技术和快速制造技术进行解决：
2.1 应用数字技术进行设计
由于合适的快速成形技术还未形成，虽然陶瓷洁具行业的个别企业与高校合作做了一些三维设计方面的尝试，但都停留在外观设计上，没有推广到内部结构设计。
目前，三维设计软件在其它行业的推广较好，三维设计软件也比较多，如SOLIDWORD、PRO/E、UG等，其设计技术已非常成熟。不少企业在产品设计时，都要求进行三维设计，这样既直观，又能为后面的加工做好充分的技术准备。
2.2采用无模铸型快速制造技术和设备制作原型
佛山市峰华自动成形装备有限公司成功开发了无模铸型快速制造技术及设备。该快速制造技术是将CAD计算机三维设计与快速成形技术有机结合而开发出来的数字化技术。它利用快速成形技术的离散/堆积成形原理，进行了工艺和结构创新，是一种先进的数控技术与装备[1]。
将已由三维设计软件设计的陶瓷卫生洁具数据输入，设备就可以在30h的连续工作后制作出陶瓷洁具（抽水马桶）的原型，经稍微打磨、上涂料，即可进行冲水功能试验，验证设计的合理性。如需修改设计，只要在三维图形上修改后，将数据输进设备，即可马上制造出修改好的原型，稍作打磨、上涂料就可以进行冲水功能试验。
2.3 采用快速成形技术制作原胎模
冲水试验成功后，根据陶瓷洁具在烧结过程中的收缩情况，用计算机进行设计，在原型基础上对某些部位做尺寸上的调整，形成原胎模的数字模型，输入PCM系列快速制造设备中，即可制造出原胎模，再经后处理，就可得到需要的原胎模，然后就可制作石膏试验工作模型，进行试生产。
2.4 批量生产
试生产成功后，用传统方法把石膏试验工作模型制成树脂模型，用树脂模型制作石膏工作模型进行批量生产。
3数字技术和快速制造技术的优越性
3.1 快 捷
（1） 进行冲水功能试验：设计出来后，用传统方法人工制作原型要13～20天，然后制作石膏试验工作模型、注浆、干燥、上釉、烧结，也至少需20～30天，才能做冲水功能试验，全过程约需一个半月到2个月的时间。但用新方法，在三维设计完成后，输入PCM系列快速制造设备，30h左右便可制作出原型，加上3～4天的后处理时间，全过程也只需一个星期左右就可以进行冲水功能试验。
（2） 制作原胎模型
用传统方法制作原胎模型，至少需要15～20天。而用新方法在三维设计完成后，只需一个星期就可以做出来。
3.2 尺寸精确
用传统方法制作原型及原胎模型时，需要较长时间去修整才能做到尺寸精确。而新方法是把数据输入快速制
造设备，通过计算机自动控制，尺寸比较准确。
3.3 设计合理
新产品的传统开发周期需3～4个月，若需修改，又需1～2个月。若用新的方法，可在水流道进行设计、修改后，再进行试验验证。这样可以达到较好的节水和冲刷效果，使整个卫生洁具行业在节水方面上一个新台阶。
3.4 市场竞争力强
（1） 由于开发周期短，制作成本低，企业可根据市场需求不断开发新的产品。一台设备一年可开发出40～50个新产品，如果人员配备更合理，一年可开发出80～90个新产品。
（2） 来样订货更便捷
以前国外订货都是来样或图纸，现在通过互联网把三维设计数据通过电子邮件发过来便可。要进行冲水功能试验时需制作原型，不做冲水试验时，可马上做原胎模型，再翻石膏工作模型，不到一个月便可以出样品，让客户验收、订货。
4发展方向
（1） 建立卫生洁具设计的数据库
（2） 建立冲水功能试验的仿真系统
（3） 建立从洁具原型到原胎模型的专家系统
（4） 理想的陶瓷洁具的开发流程
1） 设计：设计人员从数据库选取合适的冲水流道与外型，对整个洁具进行结构设计；
2） 冲水仿真：利用软件在计算机系统中进行冲水过程的仿真，修改结构，使之有较理想的流道；
3） 制作洁具原型：用PCM系列快速制造设备制作洁具原型，并进行后处理；
4） 冲水试验：对原型进行冲水功能试验验证，对不合理地方进行修改设计，直至合格；
5） 设计原胎模型：把洁具原型数据输入专家系统，生成原胎模型的数据；
6） 制作原胎模型：用PCM系列设备制作原胎模型，并进行后处理；
7） 制作石膏试验工作模型：利用原胎模型翻石膏试验工作模型；
8） 生产洁具样品：利用石膏试验工作模型注浆、干燥、上釉、烧结，生产样品，再作冲水试验进行验证；
9） 制作树脂模型：用石膏试验工作模型制作树脂模型，批量生产石膏工作模型；
10） 批量生产：利用石膏工作模型进行批量生产。
5结 束 语
采用三维设计，利用PCM系列快速制造设备作为陶瓷卫生洁具新产品开发的方法，为陶瓷卫生洁具的技术创新提供了一个技术平台，为我国陶瓷卫生洁具新产品开发提供了一种新的技术手段。这种方法的广泛采用，将使我国的陶瓷卫生洁具行业不断创造出自主的核心技术，成为真正意义的世界陶瓷卫生洁具生产大国、强国。
参考文献
1 石明宽,金 枫,谭玉珍,杨如玉.无模铸型快速制造技术在新产品开发中的应用[J].今日铸造,2006,10
关键词 陶瓷卫生洁具，数字技术，快速制造技术，新产品开发
1新产品开发存在的难题
目前，为适应市场需求，陶瓷洁具生产企业新产品的开发压力很大。一般年产50～60万套产品的企业，一年要开发的新产品不少于20～30款。但由于大部分企业采用二维设计、手工制作样品，开发周期长、成本高、风险大。一般3～4个月才能推出一款新产品，若需修改，时间就更长。
手工制作不仅需要熟练的技术，而且因尺寸精确度差、开发周期长，往往使企业在市场竞争中处于被动局面。
前些年的产品三维设计由于没有理想的快速成形设备，也以失败告终。曾有人用HRP薄材叠层快速成形设备进行试验，但由于采用纸质材料，易吸潮变形、强度较低，后处理较麻烦，且无法实现冲水功能试验，所以最后还是手工制作样本。
2数字技术和快速制造技术
上述存在的问题可通过数字技术和快速制造技术进行解决：
2.1 应用数字技术进行设计
由于合适的快速成形技术还未形成，虽然陶瓷洁具行业的个别企业与高校合作做了一些三维设计方面的尝试，但都停留在外观设计上，没有推广到内部结构设计。
目前，三维设计软件在其它行业的推广较好，三维设计软件也比较多，如SOLIDWORD、PRO/E、UG等，其设计技术已非常成熟。不少企业在产品设计时，都要求进行三维设计，这样既直观，又能为后面的加工做好充分的技术准备。
2.2采用无模铸型快速制造技术和设备制作原型
佛山市峰华自动成形装备有限公司成功开发了无模铸型快速制造技术及设备。该快速制造技术是将CAD计算机三维设计与快速成形技术有机结合而开发出来的数字化技术。它利用快速成形技术的离散/堆积成形原理，进行了工艺和结构创新，是一种先进的数控技术与装备[1]。
将已由三维设计软件设计的陶瓷卫生洁具数据输入，设备就可以在30h的连续工作后制作出陶瓷洁具（抽水马桶）的原型，经稍微打磨、上涂料，即可进行冲水功能试验，验证设计的合理性。如需修改设计，只要在三维图形上修改后，将数据输进设备，即可马上制造出修改好的原型，稍作打磨、上涂料就可以进行冲水功能试验。
2.3 采用快速成形技术制作原胎模
冲水试验成功后，根据陶瓷洁具在烧结过程中的收缩情况，用计算机进行设计，在原型基础上对某些部位做尺寸上的调整，形成原胎模的数字模型，输入PCM系列快速制造设备中，即可制造出原胎模，再经后处理，就可得到需要的原胎模，然后就可制作石膏试验工作模型，进行试生产。
2.4 批量生产
试生产成功后，用传统方法把石膏试验工作模型制成树脂模型，用树脂模型制作石膏工作模型进行批量生产。
3数字技术和快速制造技术的优越性
3.1 快 捷
（1） 进行冲水功能试验：设计出来后，用传统方法人工制作原型要13～20天，然后制作石膏试验工作模型、注浆、干燥、上釉、烧结，也至少需20～30天，才能做冲水功能试验，全过程约需一个半月到2个月的时间。但用新方法，在三维设计完成后，输入PCM系列快速制造设备，30h左右便可制作出原型，加上3～4天的后处理时间，全过程也只需一个星期左右就可以进行冲水功能试验。
（2） 制作原胎模型
用传统方法制作原胎模型，至少需要15～20天。而用新方法在三维设计完成后，只需一个星期就可以做出来。
3.2 尺寸精确
用传统方法制作原型及原胎模型时，需要较长时间去修整才能做到尺寸精确。而新方法是把数据输入快速制
造设备，通过计算机自动控制，尺寸比较准确。
3.3 设计合理
新产品的传统开发周期需3～4个月，若需修改，又需1～2个月。若用新的方法，可在水流道进行设计、修改后，再进行试验验证。这样可以达到较好的节水和冲刷效果，使整个卫生洁具行业在节水方面上一个新台阶。
3.4 市场竞争力强
（1） 由于开发周期短，制作成本低，企业可根据市场需求不断开发新的产品。一台设备一年可开发出40～50个新产品，如果人员配备更合理，一年可开发出80～90个新产品。
（2） 来样订货更便捷
以前国外订货都是来样或图纸，现在通过互联网把三维设计数据通过电子邮件发过来便可。要进行冲水功能试验时需制作原型，不做冲水试验时，可马上做原胎模型，再翻石膏工作模型，不到一个月便可以出样品，让客户验收、订货。
4发展方向
（1） 建立卫生洁具设计的数据库
（2） 建立冲水功能试验的仿真系统
（3） 建立从洁具原型到原胎模型的专家系统
（4） 理想的陶瓷洁具的开发流程
1） 设计：设计人员从数据库选取合适的冲水流道与外型，对整个洁具进行结构设计；
2） 冲水仿真：利用软件在计算机系统中进行冲水过程的仿真，修改结构，使之有较理想的流道；
3） 制作洁具原型：用PCM系列快速制造设备制作洁具原型，并进行后处理；
4） 冲水试验：对原型进行冲水功能试验验证，对不合理地方进行修改设计，直至合格；
5） 设计原胎模型：把洁具原型数据输入专家系统，生成原胎模型的数据；
6） 制作原胎模型：用PCM系列设备制作原胎模型，并进行后处理；
7） 制作石膏试验工作模型：利用原胎模型翻石膏试验工作模型；
8） 生产洁具样品：利用石膏试验工作模型注浆、干燥、上釉、烧结，生产样品，再作冲水试验进行验证；
9） 制作树脂模型：用石膏试验工作模型制作树脂模型，批量生产石膏工作模型；
10） 批量生产：利用石膏工作模型进行批量生产。
5结 束 语
采用三维设计，利用PCM系列快速制造设备作为陶瓷卫生洁具新产品开发的方法，为陶瓷卫生洁具的技术创新提供了一个技术平台，为我国陶瓷卫生洁具新产品开发提供了一种新的技术手段。这种方法的广泛采用，将使我国的陶瓷卫生洁具行业不断创造出自主的核心技术，成为真正意义的世界陶瓷卫生洁具生产大国、强国。
参考文献
1 石明宽,金 枫,谭玉珍,杨如玉.无模铸型快速制造技术在新产品开发中的应用[J].今日铸造,2006,10