先进制造技术复习总结docWord文档下载推荐.docx
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①现代设计技术是多学科交叉融合的产物。
②现代设计技术是传统设计技术的继承、延伸和发展③设计手段的精确化、计算机化、自动化与虚拟化。
④并行化、最优化和智能化的设计过程⑤面向产品寿命周期全过程的可信性设计⑥多种设计试验技术的综合运用。
现代设计技术的眉:
①基础技术一传统的设计理论与方法②主体技术一计算机辅助技术③支撑技术-①现代设计方法学，包括并行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、价值工穆、反求工程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计、工业造型设计等⑥可信性设计技术，包括可靠性与安全性设计、动态分析设计、防断裂设计、疲劳设计、耐腐蚀设计、疲劳设计、减摩和耐磨性设计、健壮设计、耐环境设计、维修性设计、人机工程设计等。
©
试验设计技术，包括产品性能试验、可靠性试验、环保性能试验与控制、数字仿真试验和虚拟试验等。
④应用技术一一解决各类具体产品设计领域的技术•如机床、汽车、工程机械、精密机械、电子设计、流体传动与控制等具体领域的现代设计技术。
技术系统的组成和处理対象：
|系统-•般包括以下四个纽•成部分:
系统单元、系统结构、边界条件、输入和输出的要素。
①系统讥元是完成某种功能而尢须进一步划分的旳元，即系统相互联系和作用的基本纟I［成要素。
②系统结构反映着系统内部各个单元之间的关系，即相互联系和作用的联结形成。
③边界条件是系统与外部环境的作用界血，通过这种界面可以明确分析设计对象的范围。
④系统的行为通常表现为它与英外部环境的相互联系和作用，可以用该系统的输入和输出來表征。
系统分析设计方两系统开发应包括：
系统设计、系统制造和系统运行三个环节。
系统分析设计法的讨论将仅限于系统或产品设计的范围之内。
产品规划|:
园市场需求分析.①消费者対产品功能、性能、质最和数量等的具体要求;
②现有类似产品的销售情况和销借趋势；
③竞争对手在技术、经济方面的优缺点及发展趋向；
@主要原料、配件和半成品的现状；
⑤价格及变化迫势等。
回可行性分析：
①技术分析②经济分析③社会分析因设计耍求的拟定：
①包括：
根据产品功能和性能提出设计参数和相关的指标，如可靠性、生产率、性能价格比等指标；
②列出制造、使用等方面的限制条件，如工艺方面（加工、装配、检验等）的限制条件和操作、安全、维修、外观造型等使用方面的具体要求筹。
回方案设计:
功能分析和原理方案拟定①原理方案拟定-般是从功能分析入手,利用创造性构思拟出多种方案，通过分析一综合一评价，求得最佳方案。
②原理方案拟定的功能分析，首先是总功能分析。
分析系统的总功能常采用黑箱法般工程系统都比较复杂，难以直接求得满足总功能的系统解。
因此，应按系统分解的方法进行功能分解，再针对各分功能采用黑箱方法选择适合的功能元求得局部解答。
功能元类型陥用的功能元类型有:
物理功能元，逻辑功能元和数学功能元三类。
⑥数学功能元是实现加、减、乘、除、开方、乘方以及微分、积分运算功能的机械、电子、电器等组件。
如机械中的行星轮系就可以实现加、减和除法运算。
②物理功能元主要是反映系统或设备屮能彊、物料、信号变化的基本物理作用的•常用的基本物理功能元有：
功能转换类、功能缩放类;
功能联结类；
功能传导及离合类;
功能存贮类。
③逻辑功能元主要用于逻辑运算和控制，它通常是以"
与”'
'
或”“非”门，通过逻辑方法进行纽合以实现相应的功能。
可以采用机械（如开锁就是“与”,凸轮杠杆可实现“或”和“非”功能）、电子、电气、液压、气动等元件组成。
功能元求解I参考有关资料、专利或产殆求解；
利用齐种创造性方法以开阔思想來探寻解法;
利用设计日录求解。
设计目录是把能实现某种功能的各种原理和结构综合在一起的一种农格或分类资料。
把齐种功能元的局部解合理地丫以组合，就可以得到多个系统原理解。
可以采用形态综合法或相关表和相关网法进行纽•合。
求系统原理解的功能综合法功能综合法是把系统功能元和局部解分别作为纵横坐标，列出“功能求解综合表”，从每个功能元収出一种局部解进行有机纽•合，构成一个系统解的方法。
并行工程：
I并行工程作为一种崭新的设计“哲理”，是以缩短产品开发周期、降低成本、提高产品质量和提高产品设计一•次成功率为目标，把先进的管理思想和先进的自动化技术结合起來，采用集成化和并行化的思想设计产晶及其相关工程。
②并行工程是対产晶及其相关过程进行集成地并行地设计的系统化工作模式。
③使开发人员从设计一开始就考虑到产品全生命周期中的齐种因素，包括质最、成本、进度及用户需求。
④在产品的设计阶段，实时并行地模拟产殆在制造过程中齐个环if的运作；
⑤在决定产品结构的同时能模拟产品在实际工作中的运转情况，预测产品的性能、产品的可制造性（可装配性）及其对结构的影响，评价制造过程的对行性及资源分配的合理性；
⑥对对能取得的效益及所承担的风险评估等进行模拟运作。
I并行工程的技术甌:
产品开发过程的并行重纽・。
支持并行设计的群纽工作方式。
统•的产阳信息模型。
具有人工智能处理不完备、不确定信息的功能。
基于时间的决策。
分布式的软硬件环境。
开发式的系统界面。
I并行工程中的关键丽产晶并行开发过程建模与优化。
支持并行设计的计算机信息系统。
模拟仿真技术。
。
产晶性能综合评价和决策系统。
并行设计中的管理技术反向工程①止向工程一一从市场需求出发，历经产品的概念设计、结构设计、加工制造、装配检验等产品开发的过程。
止向过程是从概念设计到图样，再制造出产品。
②反求工程——以已有产品为基础，进行消化、吸收并进行创新改进，使之成为产品的开发模式。
反求工程是根据零件（或原型）生成图样，再制造产品。
反求工程也被称为逆向工程、反向工程等。
反求工程是i种以先进产殆设备的实物、样件、软件（包括图样、程序、技术文件等）或影像（图像、图片等）作为研究对■象，应用现代设计方法学、生产过程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的更为先进的产品的技术,是针对消化吸收先进技术采取的一系列分析方法和应用技术的结合。
反求工程的研究对象实物类、软件类、影像类。
I反求对象分析和研究的内容反求对象
设计的指导思想、功能原理方案分析。
材料的分析。
工艺、装配分析。
精度的分析。
造型的分析。
系列化、模块化分析。
模块化设计模块化产品的构成模式
:
新产品係统）二通用模块（不变部分）+
专用模块（变动
部分）O
模块化设计的两个对彖：
有特定功能的模块。
有使用功能的产晶。
模块化设计的三
个层次：
模块化系统总体设计。
模块系统设计。
模块化产品设计。
模块:
一纟I［具有同一功能和接合要索（指连接部位的形状、尺寸、联接件间的配合或啮合等），但性能、规格或结构不同却能互换的单元。
接口：
系统各组成部分之间可传递功能的共享界iiii称为接口。
物质、能量、信息通过接II进行传递，模块通过接口纽成系统。
接11系统：
系统中能有效地实现模块间功能传递所必须的一套独立于模块功能而不随模块而异的接口要素称为接口系统。
机械接口、电气接口、机电接口、其他物理量与电量的接口、软件接口、人一机一环境接口。
模块化设计的基本概念|：
在对产品进行市场预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块；
根据用广的要求，对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、规格不同的产品。
模块化设计的圭丽卫:
①横系列模块化设计：
不改变产品的主参数，利用模块发展变型产品。
②纵系列模块化设计：
在同一类型中对不同规格的基型产品进行设计。
③横系列和跨系列模块化设计：
在发展横系列产品的基础上，改变某些模块得到英他系列的产阳。
④全系列模块化设计：
将横系列和纵系列模块化设计结合起來的设计方法。
⑤全系列和跨系列模块化设计：
在全系列的基础上用于结构比较类似的跨系列产品的模块化设计。
按系统中模块的使用情况划分I：
纯模块化系统：
完全山模块纽合而成的模块化系统。
混合系统：
山模块和非模块纽合而成的模块化系统。
|按系统中模块纟11合可能性划分|：
闭式系统：
有限种模块组合成有限种结构型式。
开式系统：
有限种模块组合成相当多的结构型式。
@块标准化模块结构标准化，模块接口标准化。
|模块的划分力求以少数模块纽成尽可能多的产品。
模块结构尽量简单、规范，模块间的联系尽可能简单。
|模块化设计的技耘诉甸简化设计，实现技术和资源共享。
提高生产率，缩短供货周期。
有利于发展产品殆种和引进新技术，取得市场竞争的主动权。
有利于提高产品质量和可靠性。
良好的可维修性。
良好的效费比。
有利于推动科技进步和实现科技成果产业化。
价值工程I：
价值工程是一门管理及设计技术，它以产品的功能分析为核心，以科学的方法为工具，寻求功能与成本的最佳纽•合以获得最佳的产品价值。
在价值工程中，价值的定义为：
V=f/c.式中yF品的价值（实用价值）；
FF品具有的功能；
QTR得该功能所耗费的成本。
从上述可以看出：
所谓价值就是某一功能与实现这一功能所需成本之间的比例。
提高产品的价值可以从以下三个方面看手：
功能分析：
从用户需要出发，保证产品的必要功能，去除多余功能，调整过剩功能，必要时增加功能；
性能分析:
研究i定功能下提高产殆性能的措施；
成本分析:
分析成本的构成，从各方而探求降低成本的途径。
功能分析的目的从功能分析着手进行产品设计可以启发创造性；
从功能分析着手可全面掌握对产品各方而的要求，不致遗漏；
从功能分析着手可以避免设计的盲目性；
从功能分析着手，全面考虑功能和成本的关系，以求价值优化，得到质高价廉的产品。
功能分类①按功能的重要程度可划分为基本功能和辅助功能。
基本功能是产品的必不可少的功能；
辅助功能是使产品的功能更加完善或增加特色的附带功能。
②按功能的性质可划分为使用功能和外观功能。
使用功能是直接满足用户使用的功能；
|伯外观功能是対产殆起美化、装饰作用的功能，起着吸引顾客，增强市场竞争能力的重要作用。
③按用户需要，可划分为必耍功能和不必耍功能。
凡是用户需耍的，不管是基本功能还是辅助功能，使用功能或外观功能都是必要功能：
不必要功能包括-多余功能及过剩功能。
④设计中应该重点保证基本功能，兼顾辅助功能，同时考虑使用和外观功能，去除多余功能，调整过剩功能。
价值分析対象的稠原则:
⑥设计年代久，多年没有重大改进的产殆。
这类产品结构陈旧，工艺落后，性能差，效率低。
②结构复杂，零部件较多的产品。
③制造成本过高，影响市场竞争的产品。
④使用中功能不满足要求，性能差，可靠性差，用户不满意的产品。
选择价值分析对象的方法|:
价值系数分析法
用价值系数分析元件功能与成本的关系，寻找成本与功能不相适应的元件作为重点分析对象和改进的冃标。
价值系数曲功能系数和成本系数所决定。
按零件在整个部件中的重耍程度排队评分，求出每个元件相对于产品的功能系数（也称功能重要度系数）fi。
功能系数的数值高,说明零件对部件的功能影响大，重要程度高。
零件的价值系数Vi为功能系数fi与成本系数CiZ比
若价值系数等于1,说明功能与成本相当；
若价值系数大于1,说明零件功能重要而所花成本偏低，应予调整；
若价值系数小于1,说明成本过高，与功能重要性不相适应、应降低成本，以提高价值。
优化设计I：
优化必须具备两个条件：
一是存在一个优化目标；
二是具有多个方案可供选择。
优化设计问题。
瑕优值（最佳值）指在满足多种设计目标和约束条件卜所获得的瑕令人满意、最适立的值。
最优化技术是优化设计全过程中各种方法、技术的总称。
它主要包含两部分内容：
优化设计问题的建模技术和优化设计问题的求解技术。
建模技术：
将一个实际的设计问题抽象化为一个优化设计问题，并建立起符合设计要求的优化设计数学模型。
|优化设计的数海型可山设计变量、目标函数和设计约束三部分组成，被称之为优化设计的三要素。
（1）设计变虽°
（2）目标函数（3）设计约束。
①优化设计不仅要使所选择方案的设计指标达到最佳值，同吋还必须满足一些附加的设计条件，这些附加设计条件都构成对设计变量取值的限制，被称为设计约束。
②设计约束表现为两种形式：
不等式约束和等式约束。
③根据约束性质的不同，可将设计约束分为区域约束和性能约束。
区域约束是指对设计变量取值范围的约束限制，如対齿轮的齿数和模数的限制等；
而性能约束是山某些必须满足的设计性能推导出來的约束条件，如对零件的强度、刚度和稳立性提出一定的设计要求等。
（4）数学模型的规格化
模拟仿真与虚拟颐:
帳捌是指选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一个系统来农示他们的过程。
丽是指用另-•数据处理系统，主要用硬件来全部或部分地模拟某一数据处理系统，以致丄处㈣系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。
|模拟仿真指的是用模型（物理模型或数学模型）来模仿实际系统，代替实际系统来进行实验和研究，而模拟（Analog）被用來仅指应用模拟计算机进行仿真。
计算机模拟仿真丽是以计算机系统为工具,以相似原理、信息技术和控制论为基础，根据系统实验的目的，建立实际或联想的系统模型，并在不同条件下，对模型进行动态运行（实验）的一门综合性技术。
虚拟现实技术|:
融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。
虚拟现实系统就是要利用各种先进的硬件技术及软件工具，设计出合理的硬件、软件及交互手段，使参与者能交互式地观察和操纵系统生成的虚拟世界。
虚拟现实技术的主要特征I：
多感知性——指除了一•般计算机技术所具有的视觉感知Z外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，其至包括味觉感知、嗅觉感知等。
浸没感——指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
交互性——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。
构想性——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范圉，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的其至是不可能发生的环境。
焜拟装配设计（VAD）技术I：
虚拟装配采用计算机仿真与虚拟现实技术，通过仿真模型在计算机上进行仿真装配，实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试，它是实际装配的过程在计算机上的本质体现。
虚拟装配设计的完善将有效缩短新产晶开发的周期，减轻设计返工的负担，加快了引入高级设计方法和技术的速度，捉高新产品开发的质量与可靠性，同时也降低新产品开发的成本。
模拟仿真与虚拟商计算机模拟仿真技术在现代产品开发中的作用:
①提高产品的开发质匸空翌产品开发周期③降低产品开发费用④进行复杂产品的操作使用训练。
|模拟仿真技术的发展在模拟仿真硬件技术方面，大体经历了模拟计算机、模拟/数字混合计算机和数字计算机三个阶段。
在模拟软件技术方而，大体经历了通用程序设计语言、仿真语言、建模与仿真一体化环境，以及智能化建模与仿真环境四个发展阶段。
可靠性设计|可信性:
是描述可用性和它的影响因素：
可靠性及维修保障性的集合性术语。
它一般用于非定竄描述的场合。
可信性设计就是为满足用户的合同的或潜在的可信性立性、定量要求的设计方法。
可靠性的定义:
在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。
产品的可靠性水平是在设计阶段奠定的，它取决于所设计的产品结构、选用的材料、安全保护措施以及维修适应性等因素；
在制造阶段是保障产品可靠性指标的实现；
而运行使用是对产品可靠性的检验；
产品的维护是对可靠性的保持和恢复。
可靠性研究的主要内容|：
故障机理和故障模型研究。
町靠性试验技术研究。
町靠性水平的确定。
|可靠性设计的常用指标|：
产品的工作能力：
在保证功能参数达到技术要求的同时，产品完成规定功能所处的状态。
可靠度：
指产品在规定的工作条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。
失效率：
又称为故障率，表示产品工作到某一时刻后，在单位时间内发生故障的概率。
平均寿命：
对于不可修复产品，是指发生失效前的工作时间；
对于可修复产品,是指相邻两次故障间的工作时间，也称为无故障时间
可靠性设计的主丽祁:
可靠性设计的基本工作内容一般依产品设计内容分为产品系统设计和产品零部件设计两大部分。
①产品（系统）设计:
根据功能、成本和时间限制决定产阳系统可靠性要求.确定产品系统的工作环境条件.制定产品系统可靠性规范.确定对产殆包装、运输、使用、保管等方面可靠性要求.编制生产制造过程中可靠性控制计划•确定产品系统的维修难易程度及安全性等方面基本要求.②零部件设计:
规定零部件可靠性要求。
规定零部件技术性能指标。
确定可靠性试验方法与要求。
列出具有高可靠性及低可靠性的零部件淸单。
确定零部件失效率耍求值。
确定所选部件的寿命和非周久性部件的检查及其互换标准。
确定垂要零部件的获得、使用和试验方法。
设计零部件的安全系数。
采用标准设计方式。
可靠性设计的基禾顽:
（1）可靠性预测。
可靠性预测的目的：
为设计决策提供科学合理的依据；
根据预测结果，编制可靠性关键件清单，为生产过程质杲控制提供依据；
为可靠性试验方案设计提供依据；
为产品系统的可靠性指标分配提供依据和顺序；
对产品使用、维护提供信息等；
作为不能直接进行可靠性验证的大型产品系统的可靠性估计。
I可靠性预测的步斓：
①确定质最目标。
对产品系统的设计、研制目的、用途、功能、性能参数等进行明确的规定。
②拟定使用模型。
对产品系统整个生命周期过程经历的环境及有关事件，如运输、贮存、试验检杳、运行操作和维修等拟定工作模型。
③建立产品结构。
以图解形式，形象地表明产品系统中齐单元纽成情况，如用可靠性方框图、事故（或故障）树、状态图或它们的结合來表述产晶可靠性结构模型。
④推导数学模型。
根据产晶的结构模型和单元的可靠性特征量，经过一系列假设、简化、近似运算，推导出系统数学模型。
这个数学模型可以是一纽.数字表达式，也可以是一组状态矩阵。
⑤确定单元功能。
单元是组成系统的一个功能级别,可以是纽件、部件或元器件，它们具有一定的可靠性量值,在可靠性框图中是一个独立方块，必须一一确定。
⑥确定环境系数。
通过产品系统在使用期中所经历的工作环境条件应力分析,确定环境系数。
⑪确定系统应力。
根据产品工作方式和工作应力分析，确定除额系数、应用系数和工作/天工作的时间比。
⑦确定失效分布。
根据系统中各个单元的寿命特征，使用柑应的失效分布。
未知失效分布时，可先假定并在取得数据后核实、修止。
⑧计算失效率。
根据选定的质杲等级、环境应力、工作应力和失效分布，计算单元的工作失效率和贮存失效率。
◎计算产品可靠性。
把各单元失效率数据作为输入，利用产品系统的可靠性数字模型,计算出产品系统的可靠性数值。
（2）可靠性试验.①可靠性试验是对产品的可靠性进行调杳、分析和评价所使用的一种手段。
它可以是实验室内试验，也可以是使用现场试验。
②进行可靠性实验的主要目的是为了详细地分析产阳在试验中发生的每一个失效的原因和后果，并研究可能采取的有效改进措施。
③根据产品在试验屮所处的状态，可分为工作寿命试验和贮存寿命试验。
④根据样殆在试验中承受应力的强度，可分为止常寿命试验和加速寿命试验。
⑤按照寿命试验的目的术同,它可分为可靠性验证试验和可靠性测定试验。
⑥按照统计方法对可靠性数据要求不同,乂可分为余数寿命试验和截尾寿命试验。
前者需相当长的试验时间；
后者又可根据截尾的方式分为定数截尾、定时截尾和逐次截尾寿命试验。
（3）可靠性分析。
①最滋用的可靠性分析方法是失效模式和效应分析（FMEA）及故障树分析（FTA）。
②失效分析是在产品设计中，分析各种可能的失效対英可靠性的影响。
③国际电工委员会（IEC）在1985年制定国际标准IEC812,以统一失效分析程序。
FMECA分析方法|：
FMECA是从装配等级瑕低的硬件用元开始，对每一个潜在的故障模式分类，区分发生的概率，分析其对系统任务和安全产生的影响，最终列出故障模式及故障原因表,给出消除或减少英发生概率的FECA报告。
FTA分析方法的基本步骤|：
定义系统及其功能和最低的工作要求。
拟定功能和可靠性框图以及其它图农或数学模型，并作文字说明。
确定分析的基本原则和用丁完成分析的相应文件。
找出失效模式、原因和效应以及它们之间相对的重要性和顺序。
找出失效的检测、隔离措施和方法。
找岀设计和工作中的预防措施，以防止发生特别不希望发生的申件。
确定事件的危害度（FMEA）估计失效概率。
对考虑的多重失效的特定纽•合进行调杳。
分析报告（即提出建议）
FTA分析方法|：
①故障树分析方法（FTA）与FMECA的顺序相反，是从产品系统到部件，再到元器件分析其失效原因与结果的逻辑关系。
我国也已制定为GB7829《故障树分析程序》。
②故障树是一种特殊的倒立树状逻辑I大I果关系图，它用事件符号、逻辑的符号和转移符号描述产品系统中务种事件之间因果关系。
③FTA包括定性分析和定量分析。
前者的主耍目的是寻找与系统有关的故障事件发生的原因和原因的纽合;
后者的主要目的是求出事件发生的概率及其它定昴指标。
④在系统设计时，FTA可帮助判明潜在的故障，以便改进设计。
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