机械制造装备设计方法ppt课件.ppt

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1、1.1.1 1.1.1 创新设计创新设计1.1.2 1.1.2 变型设计变型设计1.1.3 1.1.3 组合设计组合设计创新设计通常应从市场调研和预测开始，明确产品设创新设计通常应从市场调研和预测开始，明确产品设计任务，经过计任务，经过产品规划产品规划、方案设计方案设计、技术设计技术设计和和施工施工设计设计等四个阶段；等四个阶段；还应通过产品试制和产品试验来验证新产品的技术可还应通过产品试制和产品试验来验证新产品的技术可行性；通过小批试生产来验证新产品的制造工艺和工行性；通过小批试生产来验证新产品的制造工艺和工艺装备的可行性；艺装备的可行性；一般需要较长的设计开发周期，投入较大的研制开发一般需

2、要较长的设计开发周期，投入较大的研制开发工作量。工作量。原创性的，从无到有的设计原创性的，从无到有的设计适应型设计和变参数型设计统称适应型设计和变参数型设计统称“变型设计变型设计”。都是在。都是在原有产品基础上，原有产品基础上，基本工作原理基本工作原理和和总体结构总体结构保持不变保持不变. .变型设计应变型设计应在原有产品的基础上在原有产品的基础上，按照一定的规律演变，按照一定的规律演变出各种不同的规格参数、布局和附件的产品，出各种不同的规格参数、布局和附件的产品，扩大原有扩大原有产品的性能和功能，形成一个产品系列产品的性能和功能，形成一个产品系列。开展变型设计的依据是原有产品，它应属于技术成

3、熟的开展变型设计的依据是原有产品，它应属于技术成熟的“基形基形”产品。产品。作为变型设计依据的原有产品，通常是采用创新设计方作为变型设计依据的原有产品，通常是采用创新设计方法完成的。法完成的。在创新设计的基础上进行改进，使产品系列化。在创新设计的基础上进行改进，使产品系列化。组合设计又称模块化设计，是按合同要求，组合设计又称模块化设计，是按合同要求，选择适当的选择适当的功能模块功能模块，直接拼装直接拼装成所谓的成所谓的“组合产品组合产品”。组合产品。组合产品是系列产品的进一步细化，组合产品中的模块也应按系是系列产品的进一步细化，组合产品中的模块也应按系列化设计的原理进行。列化设计的原理进行。组

4、合设计通常是组合设计通常是MRP(MRP(物料需求计划物料需求计划)驱动的，可由销售驱动的，可由销售部门承担，或在销售部门中成立一个专门从事组合设计部门承担，或在销售部门中成立一个专门从事组合设计的设计组承担，有关设计资料可直接交付生产计划部门，的设计组承担，有关设计资料可直接交付生产计划部门，对组成产品的各个模块安排投产，并将这些模块拼装成对组成产品的各个模块安排投产，并将这些模块拼装成所需的产品。所需的产品。电脑电脑不同配置的电脑不同配置的电脑电脑的各个配件电脑的各个配件车床车床不同型号的车床不同型号的车床车床的各个部件车床的各个部件据不完全统计，机械制造装备产品中有一大半属于变据不完全统

5、计，机械制造装备产品中有一大半属于变型产品和组合产品，创新产品只占一小部分。型产品和组合产品，创新产品只占一小部分。尽管如此，尽管如此，创新设计的重要意义不容低估创新设计的重要意义不容低估。这是因为：。这是因为：采用创新设计方法不断推出崭新的产品，是企业在采用创新设计方法不断推出崭新的产品，是企业在市市场竞争中取胜的必要条件场竞争中取胜的必要条件；变型设计和组合设计是在；变型设计和组合设计是在基型和模块系统的基础上进行的，而基型和模块系统基型和模块系统的基础上进行的，而基型和模块系统也是采用创新设计方法完成的。也是采用创新设计方法完成的。2.2.1 2.2.1 机械制造装备设计的典型步骤机械制

6、造装备设计的典型步骤2.2.2 2.2.2 系列化设计系列化设计2.2.3 2.2.3 模块化设计模块化设计2.2.4 2.2.4 合理化工程合理化工程( (一一) )产品规划阶段产品规划阶段( (二二) )方案设计阶段方案设计阶段( (三三) )技术设计阶段技术设计阶段( (四四) )施工施工( (工艺工艺) )设计阶段设计阶段v产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进行可行性分析，制订设计技术任务书。行可行性分析，制订设计技术任务书。v在产品规划阶段将综合运用技术预测、市

7、场学、在产品规划阶段将综合运用技术预测、市场学、信息学等理论和方法来解决设计中出现的问题。信息学等理论和方法来解决设计中出现的问题。到底要做一个什么样的产品到底要做一个什么样的产品市场市场需求分析需求分析调查研究调查研究市场预测市场预测可行性分析可行性分析编制设计任务书编制设计任务书市场调研市场调研技术调研技术调研社会调研社会调研技术分析技术分析经济分析经济分析社会分析社会分析可行性可行性报告报告设计要设计要求表求表1需求分析需求分析v 需求分析的任务是将需求具体化和恰到好处，明确设计需求分析的任务是将需求具体化和恰到好处，明确设计任务的要求。是设计工作的开始，指导设计工作的进行。任务的要求。

8、是设计工作的开始，指导设计工作的进行。v 识别需求是一个创造性的过程，设计人员必须重视需求识别需求是一个创造性的过程，设计人员必须重视需求分析，及时找到和预测市场的需求，并在市场大量需求分析，及时找到和预测市场的需求，并在市场大量需求到来之前完成新产品的研制工作，抢先投放市场，以取到来之前完成新产品的研制工作，抢先投放市场，以取得丰厚的回报。得丰厚的回报。v 需求分析一般包括对销售市场和原材料市场的分析需求分析一般包括对销售市场和原材料市场的分析.1)1)新产品开发面向的社会消费群体，他们对产品功能、新产品开发面向的社会消费群体，他们对产品功能、技术性能、质量、数量、价格等方面的要求；技术性能

9、、质量、数量、价格等方面的要求；2)2)现有类似产品的功能、技术性能、价格、市场占有情现有类似产品的功能、技术性能、价格、市场占有情况和发展趋势；况和发展趋势；3)3)竞争对手在技术、经济方面的优势和劣势及发展趋向；竞争对手在技术、经济方面的优势和劣势及发展趋向；4)4)主要原材料、配件、半成品等的供应情况、价格及变主要原材料、配件、半成品等的供应情况、价格及变化趋势等。化趋势等。2. 调查研究调查研究(1)市场调研市场调研 一般从以下几方面进行调研：一般从以下几方面进行调研：v 用户需求用户需求有关产品功能、性能、质量、使用、保养、有关产品功能、性能、质量、使用、保养、维修外观、颜色、风格、

10、需求量和价格等方面的要求。维修外观、颜色、风格、需求量和价格等方面的要求。v 产品情况产品情况产品在其生命周期曲线中的位置，新老产产品在其生命周期曲线中的位置，新老产品交替的动向分析等。品交替的动向分析等。v 同行情况同行情况同行产品经营销售情况和发展趋势主要同行产品经营销售情况和发展趋势主要竞争对手在技术、经济方面的优势和劣势及发展趋向。竞争对手在技术、经济方面的优势和劣势及发展趋向。v 供应情况供应情况主要原材料、配件、半成品等的质量、品主要原材料、配件、半成品等的质量、品种、价格、供应等方面的情况及变化趋势等。种、价格、供应等方面的情况及变化趋势等。(2)(2)技术调研技术调研 一般包括

11、产品技术的现状及发展趋势；一般包括产品技术的现状及发展趋势；行业技术和专业技术的发展趋势；行业技术和专业技术的发展趋势；新型元器件、新材料、新工艺的应用和发展动态；竞新型元器件、新材料、新工艺的应用和发展动态；竞争产品的技术特点分析；争产品的技术特点分析；竞争企业的新产品开发动向；竞争企业的新产品开发动向；环境对研制的产品提出的要求，如使用环境的空气、环境对研制的产品提出的要求，如使用环境的空气、湿度、有害物质和粉尘等对产品的要求；为保证产品湿度、有害物质和粉尘等对产品的要求；为保证产品的正常运转，研制的产品对环境提出的要求等。的正常运转，研制的产品对环境提出的要求等。(3)(3)社会调研社会

12、调研 一般包括企业目标市场所处的社会环境和有关的经济技一般包括企业目标市场所处的社会环境和有关的经济技术政策，如产业发展政策、投资动向、环境保护及安全术政策，如产业发展政策、投资动向、环境保护及安全等方面的法律、规定和标准；等方面的法律、规定和标准；社会的风俗习惯；社会的风俗习惯；社会人员的构成状况、消费水平、消费心理和购买能力；社会人员的构成状况、消费水平、消费心理和购买能力；本企业实际情况、发展动向、优势和不足、发展潜力等。本企业实际情况、发展动向、优势和不足、发展潜力等。3. 预测预测v (1) 定性预测定性预测 在数据和信息缺乏时，依靠经验和综合分析对未来的在数据和信息缺乏时，依靠经验

13、和综合分析对未来的发展状况作出推测和估计。采用的方法有走访调查、查发展状况作出推测和估计。采用的方法有走访调查、查资料、抽样调查、类比调查、专家调查等。资料、抽样调查、类比调查、专家调查等。v (2) 定量预测定量预测 对影响预测结果的各种因素进行相关分析和筛选，根对影响预测结果的各种因素进行相关分析和筛选，根据主要影响因素和预测对象的数量关系建立数学模型，据主要影响因素和预测对象的数量关系建立数学模型，对市场发展情况作出定量预测。采用的方法有时间序列对市场发展情况作出定量预测。采用的方法有时间序列回归法、因果关系回归法、产品寿命周期法等。回归法、因果关系回归法、产品寿命周期法等。4. 可行性

14、分析可行性分析v 所谓产品设计的可行性分析是指通过调查研究与预测后，所谓产品设计的可行性分析是指通过调查研究与预测后，对产品开发中的重大问题应进行充分的技术经济论证，对产品开发中的重大问题应进行充分的技术经济论证，判断是否可行。判断是否可行。v 一般包括技术分析、经济分析和社会分析三个方面。一般包括技术分析、经济分析和社会分析三个方面。v 最后应提出产品开发的可行性报告。最后应提出产品开发的可行性报告。可行性报告一般包括如下内容：可行性报告一般包括如下内容：1)1)产品开发的必要性，市场调查及预测情况，包括用户对产品开发的必要性，市场调查及预测情况，包括用户对产品功能、用途、质量、使用维护、外

15、观、价格等方面的产品功能、用途、质量、使用维护、外观、价格等方面的要求；要求；2)2)同类产品国内外技术水平，发展趋势；同类产品国内外技术水平，发展趋势；3)3)从技术上预期产品开发能达到的技术水平；从技术上预期产品开发能达到的技术水平；4)4)从设计、工艺和质量等方面需要解决的关键技术问题；从设计、工艺和质量等方面需要解决的关键技术问题；5)5)投资费用及开发时间进度，经济效益和社会效益估计；投资费用及开发时间进度，经济效益和社会效益估计；6)6)现有条件下开发的可能性及准备采取的措施。现有条件下开发的可能性及准备采取的措施。5 5编制设计任编制设计任务书务书产品设计任务产品设计任务书是指导

16、产品书是指导产品设计的基础性设计的基础性文件，其主要文件，其主要任务是对产品任务是对产品进行选型，确进行选型，确定最佳设计方定最佳设计方针。针。1对设计任务的抽象对设计任务的抽象v 设计师应对设计任务进行抽象，抓住主要要求，兼顾次设计师应对设计任务进行抽象，抓住主要要求，兼顾次要要求，才能避免由于知识和经验的局限性，思想上的要要求，才能避免由于知识和经验的局限性，思想上的种种框框，误导设计方案的制订。种种框框，误导设计方案的制订。v 对设计任务进行抽象是对设计任务的再认识，通过功能对设计任务进行抽象是对设计任务的再认识，通过功能关系和与任务相关的主要约束条件的分析，对关系和与任务相关的主要约束

17、条件的分析，对“设计要设计要求表求表”一步一步进行抽象，找出具有本质性的和主要的一步一步进行抽象，找出具有本质性的和主要的要求，即本质功能，以便找到能实现这些本质功能的解，要求，即本质功能，以便找到能实现这些本质功能的解，再进一步找出其最优解。再进一步找出其最优解。实质：根据设计任务要求，进行产品功能原理实质：根据设计任务要求，进行产品功能原理的设计。的设计。对设计任务的抽象对设计任务的抽象建立功能结构建立功能结构寻求原理解和求解方法寻求原理解和求解方法初步设计方案的形成初步设计方案的形成初步设计方案的评价与筛选初步设计方案的评价与筛选建模并找出本质功能建模并找出本质功能功能结构图功能结构图实

18、现结构图中的各个功能实现结构图中的各个功能原理解的结合原理解的结合每个功能可有每个功能可有多种实现方式多种实现方式2建立功能结构建立功能结构总功能是表达输入总功能是表达输入量转变成输出量的量转变成输出量的能力。能力。总功能可逐级往下总功能可逐级往下分解，分解到子功分解，分解到子功能的要求比较明确，能的要求比较明确，便于求解为止。便于求解为止。分功能和多级子功分功能和多级子功能及它们之间的关能及它们之间的关系称为功能结构。系称为功能结构。便于了解产品中哪便于了解产品中哪些子功能重复出现，些子功能重复出现，为制订通用零部件为制订通用零部件规范提供依据。规范提供依据。功能间的联系存在三功能间的联系存

19、在三种基本结构型式：种基本结构型式：串联结构如图串联结构如图2 22a2a所示，又称顺序结构。所示，又称顺序结构。并联结构如图并联结构如图2 22b2b所示。所示。环形结构如图环形结构如图2 22c2c所示，是输出反馈为所示，是输出反馈为输入的循环结构。输入的循环结构。图图2 22e2e则是有选择则是有选择性地进行反馈的循环性地进行反馈的循环结构。结构。3寻求原理解与求解方法寻求原理解与求解方法v 所谓原理解就是能实现某种功能的工作原理，和实现所谓原理解就是能实现某种功能的工作原理，和实现该工作原理的技术手段和结构原理，即所谓功能载体。该工作原理的技术手段和结构原理，即所谓功能载体。v 工作原

20、理是科学原理和技术原理的统称。是设计中最工作原理是科学原理和技术原理的统称。是设计中最关键、最富于创造性的一个环节。关键、最富于创造性的一个环节。v 从技术上和结构上实现工作原理的功能载体是以它具从技术上和结构上实现工作原理的功能载体是以它具有的某种属性来完成某一功能的。有的某种属性来完成某一功能的。4 4初步设计方案的形成初步设计方案的形成v (1)系统结合法系统结合法 ：按功能结：按功能结构的树状结构，根据逻辑关构的树状结构，根据逻辑关系把原理解结合起来。具体系把原理解结合起来。具体方法是采用如图所示的图表。方法是采用如图所示的图表。v (2)数学方法结合法：当子功数学方法结合法：当子功能

21、原理解的物理和几何特征能原理解的物理和几何特征可以定量的形式表达时，有可以定量的形式表达时，有可能借助电子计算机，采用可能借助电子计算机，采用数学方法进行初步设计方案数学方法进行初步设计方案的组合。的组合。5.5.初步设计方案的评价与筛选初步设计方案的评价与筛选v (1)(1)初步设计方案的初选：观察淘汰法和分数比较法。初步设计方案的初选：观察淘汰法和分数比较法。v (2)(2)初步设计方案的具体化初步设计方案的具体化v (3)(3)对初步设计方案进行技术经济评价对初步设计方案进行技术经济评价任务：在总体设计的基础上，对结构原理任务：在总体设计的基础上，对结构原理方案结构化，即方案结构化，即将

22、初步设计方案具体化将初步设计方案具体化。确定结构原理方案确定结构原理方案总体技术方案设计总体技术方案设计结构设计结构设计对主要功能结构进行构思对主要功能结构进行构思初步确定形状和材料初步确定形状和材料绘制产品总装图、部件装配图绘制产品总装图、部件装配图确定零件表，加工、装配说明书确定零件表，加工、装配说明书进行技术、经济评价进行技术、经济评价确定主要技术参数、布局确定主要技术参数、布局1.1.确定结构原理方案确定结构原理方案q (1)(1)确定结构原理方案的主要依据确定结构原理方案的主要依据 其中包括决定尺寸其中包括决定尺寸的依据；决定布局的依据；决定材料的依据；决定和限的依据；决定布局的依据

23、；决定材料的依据；决定和限制结构设计的空间条件等。制结构设计的空间条件等。q (2)(2)确定结构原理方案确定结构原理方案 在上述依据的约束下，对主要在上述依据的约束下，对主要功能结构进行构思，初步确定其材料和形状，进行粗略功能结构进行构思，初步确定其材料和形状，进行粗略的结构设计。的结构设计。q (3)(3)评价和修改评价和修改 对确定的结构原理方案经过技术经济对确定的结构原理方案经过技术经济评价提供依据。评价提供依据。2.2.总体设计总体设计q (1)(1)主要结构参数主要结构参数 q (2)(2)总体布局总体布局 包括部件组成、各部件的空间位置布包括部件组成、各部件的空间位置布局和运动方

24、向、操作位置、各部件相对运动配合关系。局和运动方向、操作位置、各部件相对运动配合关系。q (3)(3)系统原理图系统原理图 包括产品总体布局图、机械传动系包括产品总体布局图、机械传动系统图、液压系统图、电力驱动和控制系统图等。统图、液压系统图、电力驱动和控制系统图等。q (4)(4)经济核算经济核算 包括产品成本和运行费用的估算、成包括产品成本和运行费用的估算、成本回收期、资源的再利用等。本回收期、资源的再利用等。q (5)(5)其它其它3.3.结构设计结构设计q 主要任务是在总体设计的基础上，对结构原理方案结构化，主要任务是在总体设计的基础上，对结构原理方案结构化，绘制产品总装图、部件装配图

25、；提出初步的零件表，加工绘制产品总装图、部件装配图；提出初步的零件表，加工和装配说明书；对结构设计进行技术经济评价。和装配说明书；对结构设计进行技术经济评价。q 必须遵守有关国家、部门和企业颁布的标准规范，通常要必须遵守有关国家、部门和企业颁布的标准规范，通常要经过设计、审核、修改、再审核、再修改多次反复，才可经过设计、审核、修改、再审核、再修改多次反复，才可批准投产。批准投产。q 经常采用诸如有限元分析、优化设计、可靠性设计、计算经常采用诸如有限元分析、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等现代设计方法，来解决设计中出现问题。机辅助设计等现代设计方法，来解决设计中出现问题。任务：如何将产品加

26、工出来并投放市场。任务：如何将产品加工出来并投放市场。零件图设计零件图设计完善装配图完善装配图商品化设计商品化设计几何形状、全部尺寸几何形状、全部尺寸尺寸公差、形位公差、表面粗糙度尺寸公差、形位公差、表面粗糙度技术要求：材料、热处理技术要求：材料、热处理编制技术文档编制技术文档产品设计计算书产品设计计算书产品使用说明书产品使用说明书产品质量检查标准和规则产品质量检查标准和规则产品明细表产品明细表 (基本件、标准件、外购件基本件、标准件、外购件)降低成本、改善外观、美化包装降低成本、改善外观、美化包装( (一一) )系列化设计的基本概念系列化设计的基本概念( (二二) )系列化设计的优缺点系列化

27、设计的优缺点( (三三) )系列化设计的步骤系列化设计的步骤系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型的产品为基型，以它为基础，设计构和尺寸等方面较典型的产品为基型，以它为基础，设计出其它各种尺寸参数的产品，构成产品基型系列。出其它各种尺寸参数的产品，构成产品基型系列。在产品基型系列的基础上，派生出不同用途的变型产品，在产品基型系列的基础上，派生出不同用途的变型产品，构成产品派生系列。编制反映基型系列和派生系列关系的构成产品派生系列。编制反映基型系列和派生系列关系的产品系列型谱。产品系列型谱。系列化设计应遵循系列化设

28、计应遵循“产品系列化产品系列化、零部件通用化零部件通用化、标准化标准化”原则，原则，结构的典型化结构的典型化” ” 即所谓的即所谓的“四化四化”原则。原则。系列化设计是产品设计合理化的一条途径，是提高产品质系列化设计是产品设计合理化的一条途径，是提高产品质量、降低成本、开发变型产品的重要途径之一。量、降低成本、开发变型产品的重要途径之一。1)1)可以较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。可以较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。 2)2)系列产品是依据经过严格性能试验和长期生产考验的基系列产品是依据经过严格性能试验和长期生产考验的基型产品演变和派生而成的，可以大大减少设计工作量，提型产

29、品演变和派生而成的，可以大大减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期；高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期；3)3)产品有较高的结构相似性和零部件的通用性，可压缩工产品有较高的结构相似性和零部件的通用性，可压缩工艺装备数量和种类，缩短产品的研制周期，降低生产成本；艺装备数量和种类，缩短产品的研制周期，降低生产成本；4)4)零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量；品的维修，改善售后服务质量；5)5)为开展变型设计提供技术基础。为开展变型设计提供技术基础。系列化设计的缺点：

30、系列化设计的缺点： 为以较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求，为以较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求，每个品种规格的产品都具有一定的通用性，满足一每个品种规格的产品都具有一定的通用性，满足一定范围的使用需求，用户只能在系列型谱内有限的定范围的使用需求，用户只能在系列型谱内有限的一些品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一一些品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的要方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的要求，另方面有些功能还可能冗余。求，另方面有些功能还可能冗余。主参数和主要主参数和主要性能指标的确定性能指标的确定参数分级参数分级制定系列

31、型谱制定系列型谱应最大程度地反映产品应最大程度地反映产品的工作性能和设计要求的工作性能和设计要求尽可能采用优先系数尽可能采用优先系数 P26通常是二维甚至多维的通常是二维甚至多维的其中一维是主参数其中一维是主参数其它维是主要性能指标其它维是主要性能指标N101主参数和主要性能指标的确定主参数和主要性能指标的确定主参数和主要性能指标应最大程度地反映产晶的工作主参数和主要性能指标应最大程度地反映产晶的工作性能和设计要求。性能和设计要求。例如普通车床的主参数是在床身上的最大回转直径，例如普通车床的主参数是在床身上的最大回转直径，主要性能指标之一是最大的工件长度；主要性能指标主要性能指标之一是最大的工

32、件长度；主要性能指标是工作台工作面的长度；摇臂钻床的主参数是最大钻是工作台工作面的长度；摇臂钻床的主参数是最大钻孔直径，主要性能指标是主轴中心线至立柱母线的最孔直径，主要性能指标是主轴中心线至立柱母线的最大距离等。上述参数决定了相应机床的主要几何尺寸、大距离等。上述参数决定了相应机床的主要几何尺寸、功率和转速范围，因而决定了该机床的设计要求。功率和转速范围，因而决定了该机床的设计要求。2. 参数分级参数分级经过技术和经济分析，经过技术和经济分析，将产品的主参数和主将产品的主参数和主要性能指标按一定规要性能指标按一定规律进行分级，制订参律进行分级，制订参数标准。产品的主参数标准。产品的主参数应尽

33、可能采用优先数应尽可能采用优先数系。优先数系如表数系。优先数系如表2 22 2所示。所示。3. 制订系列型谱制订系列型谱系列型谱通常是二维甚至多维的，其中一维是主参数，系列型谱通常是二维甚至多维的，其中一维是主参数，其它维是主要性能指标。通过系列型谱的制订，确定其它维是主要性能指标。通过系列型谱的制订，确定产品的品种、基型和变型、布局，各产品品种的技术产品的品种、基型和变型、布局，各产品品种的技术性能和技术参数等。性能和技术参数等。在系列型谱中，结构最典型、应用最广泛的是所谓的在系列型谱中，结构最典型、应用最广泛的是所谓的“基型产品基型产品”，产品的系列设计通常从基型产品开始。，产品的系列设计

34、通常从基型产品开始。系列型谱内的产品是在基型产品的基础上经过演变和系列型谱内的产品是在基型产品的基础上经过演变和派生而扩展成的。扩展的方式有纵系列、横系列和跨派生而扩展成的。扩展的方式有纵系列、横系列和跨系列扩展三类。系列扩展三类。( (一一) )模块化设计的基本概念模块化设计的基本概念( (二二) )模块化设计的优点模块化设计的优点( (三三) )模块化设计的步骤模块化设计的步骤为了开发多种不同功能结构，或相同功能结构而性能不为了开发多种不同功能结构，或相同功能结构而性能不同的产品，不必对每种产品单独进行设计，而是同的产品，不必对每种产品单独进行设计，而是精心设精心设计出一批模块，将这些模块

35、经过不同的组合来构造具有计出一批模块，将这些模块经过不同的组合来构造具有不同功能结构和性能的多种产品不同功能结构和性能的多种产品。模块上具有特定的联。模块上具有特定的联接表面和联接方法，以保证相互组合的互换性和精确度。接表面和联接方法，以保证相互组合的互换性和精确度。模块化设计是产品设计合理化的另一条途径，是提高产模块化设计是产品设计合理化的另一条途径，是提高产品质量、降低成本、加快设计，进行组合设计重要途径。品质量、降低成本、加快设计，进行组合设计重要途径。模块化系统多数是属于模块和非模块的混合系统。模块化系统多数是属于模块和非模块的混合系统。1) 1) 便于用新技术设计性能更好的模块取代原

36、有旧的模块，便于用新技术设计性能更好的模块取代原有旧的模块，提高产品的性能，组合出功能更完善、性能更先进的组提高产品的性能，组合出功能更完善、性能更先进的组合产品，加快产品的更新换代。合产品，加快产品的更新换代。2)2)采用模块化设计，可快速满足用户提出的特殊订货要采用模块化设计，可快速满足用户提出的特殊订货要求，大大缩短设计和供货周期。求，大大缩短设计和供货周期。3)3)模块化设计方法推动了整个企业技术、生产、管理和模块化设计方法推动了整个企业技术、生产、管理和组织体制的改革。有利于采用成组加工等先进工艺，有组织体制的改革。有利于采用成组加工等先进工艺，有利于组织专业化生产，既提高质量，又降

37、低成本。利于组织专业化生产，既提高质量，又降低成本。4)4)模块系统中大部分部件由模块组成，设备如发生故障，模块系统中大部分部件由模块组成，设备如发生故障，只需更换有关模块，维护修理更为方便，对生产影响少。只需更换有关模块，维护修理更为方便，对生产影响少。1明确任务明确任务为了能以最少的模块组合出数量最多、总功能各不相为了能以最少的模块组合出数量最多、总功能各不相同的产品，需要对市场需求进行深入调查，对所有欲同的产品，需要对市场需求进行深入调查，对所有欲实现的总功能加以明确，摒弃市场需求很少而又需要实现的总功能加以明确，摒弃市场需求很少而又需要付出很大设计和制造代价的那些总功能。付出很大设计和

38、制造代价的那些总功能。表表2 23 3是以车床的市场需求为例。是以车床的市场需求为例。2. 建立功能结构建立功能结构划分模块的出发点是功能划分模块的出发点是功能分析。根据产品的总功能分析。根据产品的总功能分解为分功能、功能元，分解为分功能、功能元，求相应的功能模块，再具求相应的功能模块，再具体化为生产模块。体化为生产模块。分功能包括基本功能、辅分功能包括基本功能、辅助功能、特殊功能和附加助功能、特殊功能和附加功能等几类，相应地建立功能等几类，相应地建立基本模块、辅助模块、特基本模块、辅助模块、特殊模块、调整模块和非标殊模块、调整模块和非标模块等，如图模块等，如图2 24 4所示。所示。3. 合

39、理确定产品的系列型谱和参数合理确定产品的系列型谱和参数模块化系统也应遵循系列化设计的原理，确定模块模块化系统也应遵循系列化设计的原理，确定模块的系列型谱。的系列型谱。纵系列模块系统中模块功能及原理方案相同，结构纵系列模块系统中模块功能及原理方案相同，结构相似，而尺寸参数有变化。随参数变化对系列产品相似，而尺寸参数有变化。随参数变化对系列产品划分合理区段，同一区段内模块通用。划分合理区段，同一区段内模块通用。横系列模块系统是在一定基型产品基础上更换或添横系列模块系统是在一定基型产品基础上更换或添加模块，以得到扩展功能的同类变型产品。加模块，以得到扩展功能的同类变型产品。跨系列模块系统中包括具有相

40、近动力参数的不同类跨系列模块系统中包括具有相近动力参数的不同类型产品功能模块。型产品功能模块。4模块的组合模块的组合模块化系统的设计要考虑模块如何组合，达到用较少模块化系统的设计要考虑模块如何组合，达到用较少种类的模块组合出尽可能多的组合产品。种类的模块组合出尽可能多的组合产品。模块系统分开式和闭式两类。闭式系统由一定数量种模块系统分开式和闭式两类。闭式系统由一定数量种类的模块组成有限数量的组合，而开式系统则是由模类的模块组成有限数量的组合，而开式系统则是由模块得到无限多的组合。闭式系统可计算出模块的理论块得到无限多的组合。闭式系统可计算出模块的理论组合数。实际组合时要考虑使用需要、工艺可能及

41、相组合数。实际组合时要考虑使用需要、工艺可能及相容关系，实际组合数大大小于理论组合数。容关系，实际组合数大大小于理论组合数。模块组合要精心设计结合部的结构，结合部位的形状、模块组合要精心设计结合部的结构，结合部位的形状、尺寸、配合精度等应尽量符合标准。尺寸、配合精度等应尽量符合标准。5. 模块的计算机管理系统模块的计算机管理系统1)1)对模块进行编码，以便进行计算机管理；对模块进行编码，以便进行计算机管理；2)2)给出模块系统最多可组合的产品数；给出模块系统最多可组合的产品数；3)3)对于用户的某一给定的设计要求，分析是否存在对于用户的某一给定的设计要求，分析是否存在一种有效的组合方案；一种有

42、效的组合方案；4)4)在满足要求的几种组合方案中进行评价，选择最在满足要求的几种组合方案中进行评价，选择最佳的组合方案；佳的组合方案；5)5)若无有效的组合方案满足用户要求，为新的模块若无有效的组合方案满足用户要求，为新的模块设计提供信息；设计提供信息；6)6)给出已选方案的模块组装图、明细表及价格表。给出已选方案的模块组装图、明细表及价格表。1.2.4 1.2.4 合理化工程合理化工程合理化工程是一种管理哲理，适用于合同型企业。合理化工程是一种管理哲理，适用于合同型企业。目的是采用先进的信息处理技术，缩短产品的开发周期，目的是采用先进的信息处理技术，缩短产品的开发周期，提高产品设计质量，缩短

43、产品的生产周期，提高产品的质提高产品设计质量，缩短产品的生产周期，提高产品的质量，降低产品的成本，改善售后服务。量，降低产品的成本，改善售后服务。产品结构的重组是进行系列产品和组合产品的开发、产品产品结构的重组是进行系列产品和组合产品的开发、产品编码和产品技术文件的系统化，从而减少零部件的类别数。编码和产品技术文件的系统化，从而减少零部件的类别数。 产品设计开发过程的重组是将产品的设计开发过程分成全产品设计开发过程的重组是将产品的设计开发过程分成全新产品设计和合同产品设计两部分。全新产品设计进行的新产品设计和合同产品设计两部分。全新产品设计进行的是换代产品和创新产品的设计。合同产品设计是进行变

44、型是换代产品和创新产品的设计。合同产品设计是进行变型设计或组合设计。设计或组合设计。为了实现产品结构和产品开发过程的重组，企业必须采用为了实现产品结构和产品开发过程的重组，企业必须采用CADCADCAMCAM和和MRPMRP一一技术，并实现两者之间的信息集成。技术，并实现两者之间的信息集成。 1.3.1 1.3.1 技术经济评价技术经济评价1.3.2 1.3.2 可靠性评价可靠性评价1.3.3 1.3.3 人机工程评价人机工程评价1.3.4 1.3.4 结构工艺性评价结构工艺性评价1.3.5 1.3.5 产品造型评价产品造型评价1.3.6 1.3.6 标准化评价标准化评价技术的先进性和技术的先

45、进性和经济的合理性经济的合理性( (一一) )建立目标系统建立目标系统和确定评价标准和确定评价标准将表将表2 21 1所表示的所表示的“设计要求表设计要求表”中中的必达目标按层次的必达目标按层次分级，形成树状目分级，形成树状目标系统，每个树叶标系统，每个树叶代表一个评价标准。代表一个评价标准。( (二二) )确定重要性系数确定重要性系数每个评价标准对设计方案优劣的影响程度是不同的，每个评价标准对设计方案优劣的影响程度是不同的，其影响程度用重要性系数其影响程度用重要性系数( (权系数权系数) )来表示，取值范围来表示，取值范围是是0 01 1。如图如图2 27 7所示的树状四级目标系统为例，每个

46、评价目所示的树状四级目标系统为例，每个评价目标圆圈内有两个数字；左面的数字表示隶属于同一上标圆圈内有两个数字；左面的数字表示隶属于同一上级目标的各同级目标之间的相对重要性系数，其总和级目标的各同级目标之间的相对重要性系数，其总和应等于应等于1 1，一般由设计人员或设计组共同商定；右面的，一般由设计人员或设计组共同商定；右面的数字表示每一个评价目标在目标系统中所居的重要程数字表示每一个评价目标在目标系统中所居的重要程度，简称重要性系数。度，简称重要性系数。( (三三) )确定各设计方案的评价分数确定各设计方案的评价分数目标系统中的每个评价标准目标系统中的每个评价标准( (树叶树叶) )的重要性系

47、数算出的重要性系数算出后，可按评价标准确定每一个设计方案的评价分数，后，可按评价标准确定每一个设计方案的评价分数，评价分数可按评价分数可按5 5分制分制(0(04)4)或或1010分制分制(0(09)9)给出。评价给出。评价分数的大小代表了技术方案的优劣程度。分数的大小代表了技术方案的优劣程度。( (四四) )总权重值总权重值将每个初步设计方案将每个初步设计方案n n个个“加权值加权值”进行累加，可得出进行累加，可得出该方案的总权重值。该方案的总权重值。( (五五) )技术评价技术评价技术评价值越高，表示方案的技术性能越好。技术评价值技术评价值越高，表示方案的技术性能越好。技术评价值为最大值，

48、也就是等于方案是技术上最理想方案；为最大值，也就是等于方案是技术上最理想方案；技术评价值小于技术评价值小于0 06 6的方案在技术上不合格，必须加以改的方案在技术上不合格，必须加以改进，否则应摒弃；进，否则应摒弃；技术评价值处于技术评价值处于l lo o6 6之间的方案为技术上可行方案。之间的方案为技术上可行方案。如果技术上可行的设计方案，其个别评价标准的评价数特如果技术上可行的设计方案，其个别评价标准的评价数特别低，说明该设计方案在这方面有明显弱点，应认真地对别低，说明该设计方案在这方面有明显弱点，应认真地对这些弱点进行分析，判断这些弱点将来有无可能祸及全局，这些弱点进行分析，判断这些弱点将

49、来有无可能祸及全局，如果有这可能，必须对设计方案进行修改，排除弱点，重如果有这可能，必须对设计方案进行修改，排除弱点，重新参与评价，再考虑能否作为初步优选方案。新参与评价，再考虑能否作为初步优选方案。( (六六) )经济评价经济评价经济评价是理经济评价是理想生产成本与想生产成本与实际生产成本实际生产成本之比。之比。产品成本的组产品成本的组成如图所示。成如图所示。产品成本主要产品成本主要包括材料成本包括材料成本和开发制造成和开发制造成本两大部分。本两大部分。( (七七) )技术经济评价技术经济评价TETEj j设计方案的技术评价设计方案的技术评价TjTj和经济评价和经济评价EjEj经常不会同时都

50、经常不会同时都是最优，进行技术和经济的综合评价才能最终选出最是最优，进行技术和经济的综合评价才能最终选出最理想的方案。技术经济评价理想的方案。技术经济评价TETE，有两种计算方法有两种计算方法: :1)1)当当TjTj和和EjEj的的值相差不太悬殊时，可用均值法计算值相差不太悬殊时，可用均值法计算: : TETEj j （TjTj EjEj）/2/22)2)当当TjTj和和EjEj的的值相差很悬殊时，建议用双曲线法计算值相差很悬殊时，建议用双曲线法计算: : TETEj j （TjTj Ej)Ej)1/21/2技术经济评价技术经济评价TETEj j值值越大，设计方案的技术经济综合性越大，设计方