现代工业产品构造历程范文

现代工业产品设计与市场需求、生产成本、产品功能、销售和产品的预期利润有关,如图1所示。产品设计要从系统工程的观点出发。例如,汽车设计需要考虑公路建设、服务站、车库、交通限制等诸多因素。

1设计过程

设计是结合工作原理、资源和产品,提出某一问题的初始解决方案,并将工作原理转化为最终产品的过程。设计能力是工程师与科学家和技术员的最明显的区别。设计过程的六个基本步骤如图2所示:问题确定、初始构思、问题细化、问题分析、决策和完成。图2产品设计过程的步骤是可循环的虽然工程设计基本按以上步骤进行,但在产品的设计过程中,也允许进入后期设计的产品返回到前面的设计阶段进行设计。

2问题确定

大多数工程问题都没有明确地定义,因此首先要确定问题,如图3所示。例如,当今社会的一个焦点问题:大气污染。在解决这个问题之前必须确定:什么是大气污染?什么原因导致了大气污染?是含有不洁排放物的汽车、工厂、空调?还是含有不纯空气的地理特征导致了大气污染?是否汽车的数量太多?等等。问题确定需要大量的研究,需要收集各种类型的数据,如实测数据、观点调查、历史记录、个人观察、实验数据、物理测量及物理特征等。

3初始构思

一旦问题确定下来,下一步就是构思解决问题的尽可能多的方案,如图4所示。这些方案来源于集思广益、市场分析和对现有设计的研究等途径。初始构思阶段应拓宽解决问题的思路,甚至可以对现有的解决方案做彻底的改变。结合初始构思的结果,绘制若干粗略的草图,并将一些观点标示在草图上,以便引导设计过程向下一阶段进行。

4问题细化

问题细化阶段的任务是将初始构思确立的方案进行细化。首先,从初始构思阶段形成的诸多方案中,选择几个较好的方案,对其细化,并且逐一评价每个方案的优缺点。然后,草图设计转换成按比例绘制的图形,以便进行空间分析、测量及面积和体积的计算,如图5所示。最后,着重考虑空间关系,面与面之间的角度,各构成元素的长度及曲面与曲面、曲面与平面、平面与平面的相贯(交)各因素。画法几何是描述这些信息的有利工具。图5问题细化

5问题分析

问题分析阶段是工程学和科学原理结构最为紧密的阶段,如图6所示。通过分析、比较若干设计方案的成本、强度、功能和市场需求,评价出最好的设计方案。问题分析的各种作图法可用于将机构的功能转化为易于分析的形式,从而提供了检查设计结果的手段。一些难以用数学描述的数据也可以用作图法分析。此外,以缩小比例制作的模型也是非常有价值的分析工具,它们有利于建立运动件之间的关系及产品外观特征,也有利于评价其它的设计特性。

6决策

在这一阶段,必须确定解决问题的一个设计方案,如图7所示。通常,最终的设计方案是前面选定的若干设计方案的特性优化组合。设计者可以单独决策设计方案,设计方案也可以由设计者同几个辅助设计人员一起决定。不管谁来决策设计方案,图形是表达设计决策的基本手段。每个设计中的未解决的问题也通常借助于图形表达,以便比较、分析制造成本、重量、操作特点及在达到最终设计前应考虑到的其它数据。

7实现

最终设计方案是以可制造产品的形式提供的。把所有最初的设计和数据转化为制造者使用的语言时,必须采用工程图样。工程图和说明书是必不可少的,如图8所示。工人们为了制造零件,必须根据图纸,仔细研究零件功能、结构、相关说明和尺寸的测量。工程图纸必须表达清楚,它也是进行法律纠纷仲裁的依据。设计者和工程师虽然不必专注于生产的技术实现问题,但是必须具有足够的知识,能够监督工作图样的准备实施情况。在投产之前各项规划和使用说明必须得到工程师的同意。