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1、1,第1章 绪论,11 机械产品设计师 12 机械产品设计简述 13 机械产品设计类型 14 机械产品设计流程 15 本课程学习内容和任务 复习与思考题,2,11机械产品设计师 机械产品设计师是近年来机械行业企业涌现出来的一种新型职业人才。,111岗位要求 机械产品设计师是从事机械产品数字化设计的专业人员，主要工作包括产品的数字化设计和设计的验证，大量的工作是建立产品的三维模型。,112职业内涵和特征 数字化机械产品设计师是虚拟机械产品开发的先导者、控制者和设计的执行者。,113职业等级 机械产品高级设计师(国家职业资格一级)、总设计师 机械产品设计师(国家职业资格二级)、项目设计主管 机械产
2、品助理设计师(国家职业资格三级)、设计人员 机械产品设计员，从事机械产品的三维建模等数字化产品设计工作,3,职业岗位知识介绍,4,12 机械产品设计简述,121设计的概念 创造是一种从构思到实现的过程，是为了满足某种需求而进行的一种人类特有的活动，这个过程或者这个活动，在今天就称作“设计”。 设计不是一种单纯的思维能力，它必须通过制作产品得以实现；设计也不是一种单纯的制作技能，它必须通过创造性思维以创造出过去没有的或者比过去更好的物质产品。 设计这个词也可以用工程技术领域方面的术语来定义。广义的概念指的是发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。 设计与创新是一对孪生兄弟。设计过
3、程从本质上说是一个创新的过程，是将产品创新构思转化为有竞争力产品的过程。,5,122机械产品设计 设计涉及到人类一切物质文明的创作过程，因此设计包含了许多类型，例如：服装设计、建筑设计、机械设计、船舶设计、水利工程设计、公路设计、桥梁设计、热力系统设计、采暧通风设计等等。 以设计的物质是否能动来划分，可以分为两大类型：一类是有动作的，一类是无动作的。 凡是有动作的这类设计，属于“机械设计”的范围。前面所列的服装设计、建筑设计等，显然没有动作，因此不属于“机械设计”的范围。 而建筑设计、热力系统设计或水利工程设计，它们本身不算机械设计，但设计中间包含着一些机械动作的设备或装置，因此不排除它们内部
4、有涉及到机械设计的内容。,6,带有动作的设计可以有产品，有装置，有仪器或一些结构部件。把以设计产品为目标的机械设计称为“机械产品设计”。 这里所说的机械产品是广义的，应该包括机、电、液、气一体化产品。而且，机械产品设计人员所设计的产品也是广义的，当然应该包括装置，仪器和一切机械结构等部件。 “机械产品设计”和传统的“机械设计”有很大的不同，机械设计强调的是对构成机器的基本元器件的设计，例如设计机器中的机构、机械零件以及研究其中的运动学、动力学、材料、强度理论等。而产品设计则是考虑产品的总体设计问题，以及如何组织产品开发的过程以获得具有竞争力的产品等等。,7,123数字化机械产品设计,计算机辅助
5、设计手段使传统的机械设计，无论从理论方法上，还是从设计程序上都发生了相当大的变化。从“丢图版”到“数字化设计”，机械产品设计“计算机化”或者说“数字化”已成为学校教学、设计部门和工厂设计人员采用的主要手段。,机械产品开发所涉及的数字化主要技术,8,9,数字化机械产品设计与现代机械设计相比较，主要在产品设计过程，产品表现形式等方面有显著的特点： 虚拟性 数字化机械产品设计，在样机或模型试制之前，利用计算机应用软件建立起机械产品的三维实体模型和力学模型，即设计出虚拟产品，并模拟和仿真产品的结构和运动，分析和评估产品的性能，从而为物理样机的设计和制造提供依据。设计是虚拟设计，产品装配是虚拟装配，设计
6、的产品是虚拟产品。 三维模型化 产品工程图样是以产品零部件的三维建模开始，进而实体模型装配、检验产品结构设计是否干涉，运动是否实现等，再进行产品装配图的自动生成和导出各个零件的工程图样。在进行设计时，还可以采用软件的参数化设计功能，随时修改产品结构，达到产品的优化设计。 并行性 数字化产品设计是并行协同式的设计，可以做到设计与制造一体化，更好的体现CAD/ CAM/ CAPP，缩短设计制造周期，提高产品质量。,10,13 机械产品设计类型 131按设计的内容特点分类 适应性设计 工作原理方案保持不变，但变更局部系统或增设部件，加强产品的辅助功能，使产品更广泛地适应使用要求的设计。 变型设计 产
7、品功能、原理方案和结构型式基本不变。变更现有产品结构配置和尺寸。改进材料工艺，满足不同的工作需要的设计。适应性设计和变型设计又可以统称为更新设计。 反求设计 针对已有的先进产品或设计，进行深入分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型的创新产品。 开发性设计 应用可行的新技术，创新构思，设计工作原理和功能结构创新的产品。或赶超先进水平，或适应政策要求，或避开市场热点开发有特色的冷门产品等。 针对设计任务提出新的功能原理方案，完成从产品规划到施工设计全过程的设计。开发性设计又称为创新性设计。,11,132按设计对象分类 非标设备设计 所谓非标设备设计就是不按照国家颁布的统一
8、的行业标准和规格设计的设备，而是根据客户的用途需要，自行设计制造的设备。各类非标设备的设计，其领域可涉及环保、汽车、制药机械、农业机械、包装机械、轻工机械、食品机械和仪器仪表等。如进口设备的的国产化设计；各类自动化设备设计（含气动设计，液压，电动，机械）；各类设备的改造，仿制设计；各类机械传动的开发设计等。 产品设计 指各种工业品的造型设计、功能性设计、实用性设计和商品化设计。 造型设计（正向设计）是由用户提出基本理念来进行创意构思设计 造型设计（逆向设计或称反求设计）是由用户提供相关技术资料如图片，样品，数据等来进行设计 功能性设计是按照用户提出的针对某一确定功能要求为目的的设计，实用性设计
9、是以客户的实用要求为目的，将原理构思转化为具有实用水平的产品设计 商品化设计是所设计的产品不仅在技术上成功，还要保证产品在市场竞争中成功。,12,工装卡具夹具设计 指为各类制造型企业提供各类专用工装卡具夹具的设计服务，达到为企业提高生产效率，降低成本，减低操作者的劳动强度的目的。工装卡具如：加工工艺类工装卡具；装配类工装夹具；各类自动化工装卡具；电子测试卡具夹具；各类测试装置试验装置；按用户要求设计的工装卡具；各类机加工，装配类工艺规程的编制等。 非标量具设计 指为用户提供各类非标平台类，量规类，平尺类等量具的方案设计和加工的系列服务。 工程测绘 指为用户提供各种工程测绘任务。如机械零件的测绘
10、，可由客户提供各类样品，图片等，然后通过各类技术手段进行测量分析，绘制出零件的二维工程图纸。设备的测绘，通过现场测绘并绘制出工程图纸。,13,CAD制图 这是机械产品设计服务的最基础服务。比如标准图纸的CAD电子图纸制图。由用户提供设计初期的草绘图纸如草图,白图或三维实体等绘制标准CAD电子图纸。还可将各类国家标准的图纸转化成用于国内加工的二维工程图纸。 计算机三维实体造型 由用户提供的二维图纸，将二维图纸转化为三维模型，并进行干涉检查，运动模拟，三维动画和零件重量统计等设计，从而为用户核算成本提供依据，并能减少加工和装配工程中的错误。,14,14机械产品设计流程,141产品规划阶段 产品规划
11、阶段要进行需求分析、市场预测、可行性分析、确定设计参数及设计制约条件，最后给出详细的设计任务书或设计要求表作为设计、评价、决策的依据。 市场预测 即调查研究。全面的科学的调查研究是产品开发正确决策的前提和基础，调查研究包括市场调研、技术调研和社会环境调研三部分。,15,市场调研一般应从以下几方面进行：市场的需求、潜在的需求以及市场的发展趋向；产品的销售对象和可能的销售量；用户对产品的功能、用途、质量、使用维护、包装及价格等方面的要求；竞争产品的种类、优缺点和市场占有情况；竞争企业的生产经营实力和状况等。 技术调研包括行业技术和专业技术的发展动态；产品技术的现状及发展趋势；新型元器件、新材料的发
12、展动态；竞争产品的技术特点分析；竞争企业的新产品开发动向等。 社会调查应面向企业生产的社会环境及目标市场所处的社会环境，包括有关的经济技术政策（如产业发展政策、投资动向、环境保护及安全法规等）；产品的种类、规模及分布；社会的风俗习惯；社会人员构成状况，消费水平、消费心理、购买能力等。,16,可行性分析 通过对市场、技术和社会的综合调研，提出产品开发的可行性报告。 产品开发的必要性、开发产品的种类、寿命周期、技术水平、经济效益和社会效益分析、销售对象、销售情况预测等。 用户对产品功能、用途、质量、外观、价格等方面的要求，国内外水平及发展趋势。 为了开发此产品需解决的设计、工艺、质量等方面的关键技
13、术问题。 投资费用及开发时间进度，经济效益的估价。 现有条件下开发的可能性及准备采取的措施。 经过可行性分析后准备进行开发的产品要根据调研结果提出合理的设计要求和设计参数，列成“设计要求表”，表中各项目应尽可能数量化。反映基本功能、性能要求的列为必达要求。制约条件列为最低要求，希望能达到的列为附加要求。各项要求常以、级表达其重要程度，以便评价时给予恰当的加权系数。,17,142原理方案设计阶段 原理方案设计实质上是产品功能原理设计。是能否成功地开发出社会需要的产品的关键所在。 原理方案设计常用系统化设计法，其具体方法是功能分析法，将系统总功能分解为分功能功能元，通过具体方法求得各分功能的多个可
14、能解，组合功能元的解，进而得到多种系统的原理方案，在此基础上通过评价求得较为理想的最佳原理方案。 原理方案设计阶段有时还要进行必要的原理试验，一般应对主要设计参数及基本工艺进行分析，最后才能确定。在原理方案表述中，将有关机械机构、液压线路或电控线路用简图形式表达，即用机构运动简图、液压系统图和电路图等表述。 原理方案设计要十分注意新原理、新技术的引用，这样往往能使产品有突破性的变化。如采用石英振荡技术代替机械摆的石英表，不仅走时准确而且价格低廉，一经推出，即迅速占领钟表市场。,18,143技术设计阶段 技术设计阶段是将功能原理方案具体化为机器及零部件的合理结构。 总体设计 机器各部件的总体布置
15、，运动配合关系 （工作循环图），人一机一环境的合理关系。 结构设计 零部件选择材料，设计结构，确定尺寸。进行参数与尺寸的优化，可靠性设计，要从产品性能及加工装配等方面考虑，使结构简单可靠，合理实用。 商品化设计 为了增强产品的市场竞争能力，吸引用户，必须提高产品作为商品的价值。为此，要进行价值分析和价值设计，保证产品功能，提高性能，降低成本；同时还要利用工业美学原理进行产品外观设计和包装设计。 模型试验 也有进行样机试验，其目的是检查产品功能及零部件的有关性能，以便改进，满足原设计要求。 技术设计的结果是有关的部件结构装配草图及计算书，程序等。,19,144施工设计阶段 施工设计阶段是进行零件
16、工作图、部件装配图的设计，完成全部生产图纸、编写设计说明书和工艺文件、使用说明书等有关技术文件。,传统的设计阶段是按上述阶段一步一步的以串联方式进行，而现代化设计则是以数字化设计的并行协同方式占主导地位，也就是可通过计算机辅助设计进行方案设计、技术设计并绘制3D、2D图形，以及直接输出数控加工代码，进行产品的数控切削加工或成型加工。,20,145产品设计流程实例 某设计公司的产品设计流程: 信息收集阶段 客户提出产品设计或工艺规程需求，客户提供相关技术资料（公司介绍、项目描述、基本设计要求等）。 提案阶段 双方就设计内容进行协商，修改、补充，以达成共识；双方确定设计周期及价格。 签定阶段 双方签订设计合同书；客户支付预付款；客户提供设计更为具体的技术资料或样机. 制定工作计划 安排具体负责人；建立项目进程管理器，成立项目或工作小组、确定分工内容及节点；通过市场调研等各种方式搜集设计资料。 工程设计 建立三维模型；客户确认三维模型；制作二维工程图纸。 设计审核 项目组审核或工作小组
