产品设计概述

设计制造基础II宋健13564693687设计制造基础II教学模块1、零件图、装配图（1）螺纹、齿轮、弹簧等（2）尺寸和形位公差（3）零件图,装配图（4）加工基础2、工程设计基础（1）工程设计基本方法（2）工程设计产品造型(UG)（3）工程设计中不确定性及优化实践模块1、装配图A2练习2、工程产品造型实践(UG)----上机3、课程设计讨论、答辩考核方式平时30%+课程设计40%+考试30%参考书：”EngineeringDesign，ThirdEdition”，G.Pahl,等“现代机械工程图学”蒋寿伟“现代机械工程图学习题集”李文冶产品设计概述产品设计是一个将人们的某种目的或需要转换为一个具体的实物或工具的过程。产品设计是产品全生命周期中的重要环节，人类的创造性活动在整个产品设计过程中最为活跃。产品设计阶段要全面确定整个产品的结构，规格，从而确定整个生产系统的布局。好的产品设计，不仅表现在功能上优越，还有便于加工制造，生产成本低等因素综合考虑，从而使产品的综合竞争力得以增强。产品设计制造流程a------新产品b------仿制产品产品设计流程工程设计过程工程图形学和画法几何提供了解决技术问题的方法。从事工程设计的工程师必须画出许多草图和图纸，制定初步设计方案，然后，才有可能与同事交流切磋。1.设计问题的分类a.系统设计系统设计：现有的产品和部件组合成能够产生预期结果的设计。比如：供暖与制冷系统，公用事业系统，水管系统，供电系统等。住宅系统网络系统供水系统供电系统供暖系统供气系统b.产品设计大批（或小批生产）的产品，如医疗器械，玩具的设计，测试制造和销售。产品设计与市场需求，生产成本，产品性能，销售，分配途径以及利润预测有关。比如：汽车产业带来了高速公路系统，加油站，修理站，停车场，交通管制等系统。产品设计成本制造利润销售市场需求性能2.设计的过程a.问题的认识b.初步设计方案c.问题的细化d.分析e.决策f.实现a.问题的认识举例：污染问题：汽车尾气工厂排污生活垃圾。。。交通问题：道路少车辆多人文素质交通管理b.初步设计方案尽量多地收集解决问题的设计方案。初步设计方案的思路应尽可能地广阔，能提出独到的解决方法。画出许多初步设计方案的草图，以产生最初的设计方案，设计方案及其说明应当记在草图上。方案越多越好。初步设计方案列出各种方案草图评审各种方案的优缺点注意点新方法形成概念c.问题的细化角度和长度比例图外形式样重量和体积物理特性细化注：细化从比较好的初步设计方案的绘制比例图开始，用画法几何和图形方法寻求必要的几何特性。d.分析设计过程中运用工程与科学原理最多的步骤就是分析。分析就是评估最佳的设计方案，比较各方案的成本，强度，性能和市场前景等方面的长短处。e.决策选出一个设计方案作为正选方案。通常，每项设计中的优缺点尽可能用图形来表示，以便在做出最终决策之前对应当考虑的制造成本，重量等操作特性进行考虑。f.实现最终的设计方案用零件图，装配图和技术规范来表示。实现加工图模型市场行销细节技术指标完成解决方案3.设计过程举例习题（分小组完成）：1。将下列系统细分成部件：a.教室，b.电影院，c.电动机，d.手表,e.公路2。试列出在月球上生活要考虑的产品和系统3。由你负责设计一种家用机动小推车，试写一篇关于设计过程六个步骤的每一个步骤的短文。4。试列出在下列产品的设计项目中的问题认识阶段你必须考虑的内容：自行车锁，皮箱拉杆，儿童玩具，电影院座位，落地台灯4。问题的认识问题的认识过程。问题描述。问题的需求列出设计必须符合的各种需求。。问题的约束列出有助于确定设计规范的各项约束。比如：重量不能超过多少，体积不能超过多少等。收集数据设计方案背景资料，功能要求，市场调查，销售记录等，问题的认识撰写问题说明列出需求收集数据列出限制条件画出草图a.团队合作1994年，组织行为学权威、美国圣迭戈大学的管理学教授斯蒂芬·罗宾斯首次提出了“团队”的概念：为了实现某一目标而由相互协作的个体所组成的正式群体。a.1团队的形成和发展5.设计初步方案在本课程的项目设计中，每个小组都要提交产品概念设计方案，产品原型，设计报告。为了实现这一目标，要良好的团队合作，每一个成员都是不可缺少的，互相帮助，互为补充。而对于一些短期的，还有临时的为了某个项目而组成的短期团队合作，由于时间有限，例如本课程的产品设计团队，要求•在很短的时间内，如4～5周的时间，发挥每位成员的最大智慧和潜能，形成一个高效的团队•很好地完成任务，实现目标，这就需要团队合作精神和合作技巧的训练。•团队的成长一般需要经历5个阶段，它们是：形成、讨论、任务规划和分工、执行、后续阶段。形成：团队开始组建阶段。在大多数情况下，每位成员都是偶然成为一个团队集体的一份子，彼此不了解，甚至不信任。因此为了很快地建立良好的合作沟通氛围，大家可以通过交换个人信息（如兴趣爱好，电话，E-mail等），相互了解沟通。讨论阶段：这一阶段是团队发展过程中最困难的一个阶段，每一位成员都有自己的观点和解决问题的思路，解决彼此的思想冲突和矛盾的办法和规则还没有完全建立，因此需要通过会议、E-mail等沟通方式不断交流和讨论，才能达成团队成员之间的默契配合。这个阶段也是衡量该团队能否成为一个好的合作团队的重要阶段。团队成员之间的磨合尤为重要，通过激烈的讨论先分析任务的目标，实现途径，当中可能会遇到的困难和难点，然后分解任务模块，按照成员的能力擅长和兴趣点进行合理的任务分工，使大家为了共同的目标，发挥各自最大的潜能，顺利地完成任务。任务规划和分工阶段：在该阶段，团队成员开始互相帮助和信任。为了这个阶段很好地发展，最佳手段就是：团队成员按照预定计划时间节点提前完成分配的任务，并且通过会议讨论和E-mail沟通来共享研究成果。对于一些工作进展比较慢的团队成员或对分配任务不太感兴趣，或觉得任务比较困难的团队成员，应该多加鼓励，让他们尽快地融入团队。执行阶段：每一位团队成员为了一个共同的目标而努力工作，每位成员都被公平地分配一定的工作。不会出现“有人工作过多，而有的人却无事可做”的现象。每位成员都对自己的工作尽心尽力。信任和尊重的氛围在团队成员中很好地建立起来。后续阶段：当团队完成了任务，这一阶段就开始了。如果团队发展的每一个阶段都进展顺利和效果良好，对于这个团队而言，就有一种很积极的感受，那就是每位团队成员都充满对其他成员的感激，感谢和其他团队同伴在一起的工作经历和积累的工作经验。a.2.团队会议自我介绍，准时上次会议回顾目标会议记录激烈的讨论评价地点和会议纪律a.3.团队合作技巧诚实：当遇到困难和问题时，不隐瞒，坦诚相告其他团队成员，共同想办法解决问题。彼此礼貌：礼貌地对待同伴，而不是粗鲁地，大声地争吵，或一味地埋怨同伴，这些行为都会破坏团队团结和谐的合作氛围。经常沟通接受你能胜任的工作完成你接受的所有工作寻求公平合理的任务份额准时参加会议并专心开会不和团队成员竞争不忽略团队内部出现的矛盾批评对事不对人a.4.团队成员分工组长，记录员，会议通知，任务分工团队成员的角色分工应该在第一次会议时就讨论确定下来。首先大家推选团队组长，讨论任务，分解任务。第一次会议非常重要，大家先作自我介绍，每个人都做发言，讨论各自对任务的理解，希望做哪部分的工作；推举团队组长；并指定记录员记录每次会议内容；确定联系人，负责召集大家。然后对任务进行分解，合理分配任务给每一位成员，并确定时间表。遇到不同意见要热烈讨论。任务分工确定后，就按时间表按时完成（或提前完成）。这一点很重要，某位成员对工作的延误和拖拉会给其他成员带来不好的影响。团队组长是团队中的负责人，领导团队很好地完成任务。他的主要职责有：准备会议日程；组织并主持会议；跟踪团队进展确保按时间节点进行任务推进；调和团队成员之间的矛盾；，发短信或E-mail提醒其他成员按进度完成分配的工作。b.研究方法b.1质量功能展开(QFD:QualityFunctionDeployment)是把顾客对产品的需求进行多层次的演绎分析，转化为对产品的设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的质量工程工具，用来指导产品的健壮设计和质量保证。QFD体现了以市场为导向，以顾客需求为产品开发唯一依据的指导思想。在面向质量的设计方法中，QFD技术占有举足轻重的地位。通过对顾客需求的逐层展开来确定产品研制的关键环节、关键的零部件和关键工艺，从而为稳定性优化设计的具体实施指出了方向，确定了对象。QFD的基本原理就是用“质量屋”（HOQ:HouseofQuality）的形式，量化分析顾客需求与工程措施间的关系度，经数据分析处理后找出对满足顾客需求贡献最大的工程措施及关键措施，从而指导设计人员抓住主要矛盾，开展稳定性优化设计，开发出满足顾客需要的产品。图示为常用的质量屋，它是“纸张”的质量屋。质量屋举例CustomerRequirements--顾客需求2)TechnicalRequirement--工程措施（设计要求）3)Relationshipmatrix--顾客需求与工程措施之间的关系矩阵4)Importancetocustomer：顾客需求的重要度5)Importanceweighting：工程措施的重要度6)Targetvalues：工程措施的目标值7）RollRoughness:粗糙度8）CoatingThickness:涂层厚度9）拉伸强度b.2质量屋创建过程1）顾客需求的确定为了建立质量屋，必须首先收集顾客信息，然后整理得出顾客需求。顾客需求往往比较笼统，有时有些片面。另外，随着社会的进步、经济的发展、技术的革新，市场需求也在不断变化。应当完整及时地收集第一手市场信息。在此基础上，对这些原始信息进行整理、加工和提炼，形成系统的、有层次的、有条理的、有前瞻性的顾客需求。这项工作是非常重要的。经过广泛调研，顾客对纸张的要求主要有：Paperdoesn’ttear,Consistentfinish,Inkdoesn’tbleed,Printscleanly。将这四条整理后作为顾客需求填入质量屋的西墙。b.2质量屋创建过程2）顾客需求与工程措施的确定从技术的角度出发，针对顾客的需求，进行产品工程措施（设计要求）的展开，按隶属关系整理成表格，填入质量屋的天花板。必要时，可以对工程措施划分层次。最底层的工程措施应该是可以量化的指标。纸张的工程措施包括：PaperWidth,PaperThickness,RollRoundness,CoatingThickness,TensileStrength,PaperColor.这六项措施没有层次上的隶属关系，作为同级工程措施并列填入质量屋的天花板。3）关键措施与瓶颈技术的确定为了从上述六项措施中挑选出最关键的几项，首先要对顾客需求进行评估，给出各项需求的重要度值；然后，确定顾客需求与工程措施之间的关系度（关系矩阵）；最后，通过计算加权和来确定工程措施的重要度。加权和大的工程措施，其重要度高；反之，其重要度底。根据重要度，明确重点，集中力量实现关键的工程措施，最大限度地满足顾客的需求。关键措施的重要度应明显高于一般工程措施的重要度。例如，可将重要度高于所有工程措施的平均重要度1.25倍及以上的工程措施列为关键措施。若有m项顾客需求，n项工程措施。令wi表示第i项顾客需求的重要度,rij表示第i项顾客需求与第j项工程措施间的关系度。第j个工程措施的重要度Ej的计算公式如下：在该质量屋中，对该产品的竞争能力（市场竞争能力和技术竞争能力）也作了分析，帮助设计者和决策者了解产品的市场竞争状态。关键措施从质量角度来说必须予以保证，但在技术上不一定难以实现。我们将现有技术很难解决的技术关键称为“瓶颈技术”，在质量功能展开的过程中必须找出瓶颈，并攻克瓶颈技术。作业：试做出上次所选设计题目的质量屋（包括市场调查）。学生作业举例：c.调查方法用以收集对某个初步设计思想或已完成的设计构思的意见和反映。当面调查，电话调查，信函调查6.设计的细化设计师对设计按比例画出视图，然后细化，调整设计的尺寸和结构