產(chǎn)品設計的原則和技巧

2013-08-14 by:廣州SolidworksUGCatia培訓中心來源:仿真在線

產(chǎn)品設計的原則和技巧

1 產(chǎn)品設計原則
合理的設計應該在保證產(chǎn)品必備功能的前提下,使制造成本最低。
(l)必須滿足客戶對產(chǎn)品功能和服務的要求。工程機械提供給客戶的不僅是產(chǎn)品的功能,還包括支持這些功能的售后服務。因此設計過程中既要針對產(chǎn)品的不同功能特點,又要使產(chǎn)品具有良好的維修方便性。
(2)符合國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和有關(guān)的法令、法規(guī)。
(3)堅持標準化、通用化、系列化的“三化”原則。
(4)符合社會對環(huán)境保護的要求。
(5)符合技術(shù)創(chuàng)新的規(guī)律,重視對知識產(chǎn)權(quán)的保護。
(6)從企業(yè)的實際工藝水平和生產(chǎn)能力出發(fā),強調(diào)設計與工藝、生產(chǎn)相結(jié)合。產(chǎn)品設計不單單是圖樣設計,還包括工藝設計和生產(chǎn)設計。生產(chǎn)設計應主要從以下幾個方面進行研究:
①簡化零件的功能或形狀;
②最大限度地實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化、通用化、系列化;
③盡可能使設計圖紙中所規(guī)定的材料牌號、品種、規(guī)格與現(xiàn)有材料的使用情況一致;
④將毛坯工藝與加工工藝更有效地結(jié)合起來考慮;
⑤根據(jù)企業(yè)當前正常生產(chǎn)所采用的加工工藝、操作規(guī)則及相關(guān)信息來判斷工藝設計的合理性;
⑥選擇成熟加工工藝能保障的尺寸公差和表面粗糙度;
⑦綜合分析與生產(chǎn)過程相關(guān)的信《產(chǎn)品設計的原則和技巧》-續(xù)1
2 產(chǎn)品設計技巧
2.1采用“三化”原則
(l)零件盡量選用標準件或用標準件改制或外購件。
(2)設計花鍵、螺紋時,應使之便于采用標準刀具、量具進行加工和檢測,特別應優(yōu)先考慮企業(yè)現(xiàn)有的刀具、量具。
(3)大型結(jié)構(gòu)件、鑄鋼件的設計,盡量采用不必攻絲的緊固件,如用焊接螺母板代替螺孔。設計大型工件時,應考慮利用已鎮(zhèn)成的孔作為基準來焊接螺母板。
(4)盡量選用現(xiàn)有的成熟的零部件,或成熟的結(jié)構(gòu)和工藝方法,使產(chǎn)品系列化、通用化。用這種“搭積木”的方法,可以加快設計速度、縮短新產(chǎn)品樣機試制周期,盡早占領(lǐng)市場。
(5)建立企業(yè)自己的“標準件庫”,加快設計試制進度。筆者所在的企業(yè)現(xiàn)已建立并逐步完善了“廠標準件”制度和“廠標準件庫”,將凡是在三個以上主要產(chǎn)品中使用的相同或相似的零件選定為廠標準件。
(6)盡可能選擇統(tǒng)一的錐度、一致的板厚尺寸和牌號統(tǒng)一的鑄鋼件材料。
2.2從形狀和結(jié)構(gòu)上改進設計
(1)盡量減少零件。把幾個零件合并成一個零件,例如把焊接件改為沖壓件,以此減少零件的數(shù)里。
(2)將零件設計成對稱的結(jié)構(gòu)形式。
(3)把幾個產(chǎn)品申使用的形狀相似的零部件,設計成能夠通用的零部件。
(4)簡化每個零件的形狀,改進零件外形,減少彎曲的形狀,有時還可以把壓形時難以保證尺寸精度的零件改為焊接件。
2.3改進工藝方案
(l)避免沒有必要的切削加工,特別是沒必要的裝夾基準面的切削加工。
焊接件準備用自動化程度較高的焊接機器人進行焊接時,應考慮組成零件的焊前加工,保證焊接件各組成零件之間的相互位置尺寸,否則誤差太大,機器人將無法自動跟蹤焊接。
(2)在保證零部件可*、合理使用的前提下,降低尺寸公差、表面粗糙度、形位公差等加工精度等級要求。
(3)減少零件的彎曲形狀和復雜程度,降低廢品率和生產(chǎn)制造成本。
(4)型鋼在進行長度下料時,盡量把火焰切割改為型鋼剪切下料;一般板料的火焰切割改為用剪板機剪切下料;長方形條狀工件從四邊剪切改為用條鋼,僅僅是長度上的剪切下料。
息,對主要零部件進行必要的價值工程分析。《產(chǎn)品設計的原則和技巧》-續(xù)2
2.4采用節(jié)省資源、減少污染的工藝技術(shù)
(l)鑄鋼件改為焊接件。
鑄造行業(yè)很難徹底地解決環(huán)境污染問題,并且容易產(chǎn)生鑄造缺陷,而采用焊接技術(shù)和焊接件就可以比較容易地解決這些問題。
(2)在保證零件強度,優(yōu)化板厚尺寸的前提下,盡量減輕零件重量。結(jié)構(gòu)焊接件的設計,一定要使筋板受力,避免焊縫受力。在結(jié)構(gòu)焊接件的構(gòu)成中使用厚板往往并不是強度的需要,而是剛度的需要,即焊接時厚板的變形小,或焊接件承載時變形小。一些單獨的厚板往往是可以用薄一些的板加上適當?shù)慕畎鍋泶?這樣不僅減輕了總重,承載能力也會增加。
(3)選擇合理的焊縫長度和焊角大小等參數(shù)。有相當一部分設計人員常常將“強度焊縫”與“聯(lián)接焊縫”相互混淆,設計時往往出現(xiàn)要求焊接件中的焊縫一律焊透、焊角越大越好的傾向。其實選擇焊透還是不必焊透,是設計人員應慎重考慮決定的。應仔細研究焊接件的受力狀態(tài),再決定所要采用的焊角尺寸和焊縫長度。能用斷續(xù)焊縫的決不要求在全長方向上滿焊,這樣一則可以節(jié)省焊接加工成本,二則也可減少焊接變形;能用角焊縫的,盡量不在零件上開坡口后再焊接,以減少一道開坡口的工序。
(4)采用少切削或無切削加工的工藝方法,以提高工件強度,降低制造成本。對于齒輪加工,汽車行業(yè)中早已大量采用整體滾鍛、精鍛成齒的方法來減少甚至取消齒形的加工量。工程機械的驅(qū)動橋差速器齒輪現(xiàn)也已開始采用精鍛齒輪。精鍛使得金屬纖維沿齒形成形方向包絡,不象一般齒輪切削齒形時把金屬纖維切斷,精鍛齒輪大大提高了齒輪的承載強度,減少了切削量,甚至可以不必再進行齒形加工,降低了制造成
本。
(5)盡可能用焊接件代替一些自由鍛的鍛件。
(6)統(tǒng)一零件的熱處理技術(shù)要求和工藝規(guī)范,以便可以在同一爐中對不同零件同時進行熱處理,提高電爐利用率;節(jié)約電力消耗。
(7)充分利用鍛件余熱,在鍛后繼續(xù)加熱,直接進行鍛后正火等熱處理。
(8)根據(jù)零件的具體情況,制定合理的熱處理技術(shù)要求。
中碳鋼或合金中碳鋼零件采用調(diào)質(zhì)處理,可有效提高和充分發(fā)揮材料的機械強度等性能。但是對于軸徑比較粗大的軸類零件,調(diào)質(zhì)時淬火的有效層只有幾毫米,經(jīng)調(diào)質(zhì)、機械加工后所剩無幾,而心部狀態(tài)實際上并沒有得到很好的改善。所以根據(jù)筆者的經(jīng)驗,φ70以上的實心軸類零件,可以考慮采用正火十機械加工或正火十淬火十磨削外圓的工藝流程。因為軸類零件往往采用高頻或中頻淬火,加熱只發(fā)生在外圓表層,心部織實際不可能被淬透。若用鹽浴爐加熱,心部可以被加熱,但材料的淬透性有限,調(diào)質(zhì)時的淬火實際在心部還是淬不透的。而正火可以有效改善零件的整體組織狀態(tài),細化心部金相組織,這對有些零件來說已經(jīng)足夠了。
(9)液壓系統(tǒng)設計時,應充分考慮機器的整體布局,液壓油箱的容積以足夠用為原則,使液壓油用量為最少;管路走向簡單緊湊,長度盡可能最短。同理,在設計電器系統(tǒng)和制動管路系統(tǒng)時,都應使電纜或制動管路走向合理,長度為最短。
產(chǎn)品設計的原則和技巧》-續(xù)3
3 結(jié)論
產(chǎn)品設計是個綜合信息處理的復雜過程,它最終的結(jié)果是把線條、符號、數(shù)字繪制成合理的設計圖樣,設計人員應從以下幾個方面綜合考慮;
(l)簡化每個零件的形狀,使機器結(jié)構(gòu)簡單;
(2)合并零件的功能,減少零件的種類或數(shù)量;
(3)應用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新原理來簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品的可*性;
(4)分解部件,研究其裝配、組裝的最簡單的結(jié)構(gòu);
(5)對相似零件進行分組;
(6)對相似產(chǎn)品按標準數(shù)序列進行產(chǎn)品系列化分析;
(7)實現(xiàn)產(chǎn)品零件的通用化和標準化。
產(chǎn)品設計人員提高設計質(zhì)量的關(guān)鍵在于自覺、主動地學習與生產(chǎn)加工過程和加工工藝方面有關(guān)的知識,熟練掌握設計技巧。