现代机械制造工程(第二章)

1、2u产品是企业的生命线u产品满足消费者的需求，是社会繁荣的标志u产品是社会制造技术水平的体现u产品也是技术发展的推动力u新产品 采用新技术原理、新设计构思研制生产的全新型产品，或应用新技术原理、新设计构思，在结构、材质、工艺等任一方面比老产品有重大改进，显著提高了产品性能或扩大了使用功能的改进型产品。 据有关资料统计，产品设计成本约占产品成本的据有关资料统计，产品设计成本约占产品成本的1010，但却决定了，但却决定了产品制造成本的产品制造成本的70%80%70%80%，在产品质量事故中，约有，在产品质量事故中，约有50%50%是由于不良设计是由于不良设计所造成的。比如飞机水平尾翼的控制螺杆长期

2、磨损失效导致的飞行事故所造成的。比如飞机水平尾翼的控制螺杆长期磨损失效导致的飞行事故。3u源于市场，归于市场u新产品开发过程涉及企业内部众多部门，不仅受到企业内部各种因素的影响，同时还要受到企业外部各种条件的制约。这些内部因素包括：企业本身的人员素质、管理水平、技术水平、经济实力等。外部条件包括：相关技术的现实发展水平，当时当地所能提供的技术手段(材料、元件、设备等)，以及国家的有关政策、法律等。u因此，新产品开发是一个技术科学、管理科学、人文科学的综合作用过程。 立邦漆，中国盘龙柱事件 “光脚岛”卖鞋45 设计是人类高级而复杂的创造性思维活动，它是运用已有的知识和技术解决问题或创造出新事物以

3、满足社会需要的一种技术活动，是创造人为事物的科学。 现代设计技术是根据产品功能要求和市场竞争(时间、质量、价格等)的需要，应用现代技术和科学知识，经过设计人员创造性思维、规划和决策，制定可以用于制造的方案，并使方案付诸实施的技术。 涉及范围 相关支撑科学技术 系统工程技术 虚拟现实技术 人工智能技术 多媒体技术 数据标准与接口技术 数据库技术 人机工程学 设计方法学 决策支持系统 计算机网络技术6传统设计技术的继承和发展，多专业和多学科交叉，综合性技术。现代设计技术静态、经验、被动、手工传统设计技术7主体技术基础技术支撑技术应用技术传统设计理论与方法各产品领域知识与技术计算机辅助设计技术现代设

4、计方法学可信性设计技术设计试验技术相关学科与技术先进制造工艺材料科学自动化技术系统管理技术自然科学政治经济文化社会科学市场营销学.现代设计技术体系结构8现代设计技术体系结构u基础技术u主体技术 CADu支撑技术现代设计方法学可信性设计设计试验技术u应用技术9方法维产品规划方案设计技术设计施工设计分析综合评价决策时间维逻辑维可靠性设计优化设计 模块化设计 10u产品规划-需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求；u方案设计-功能原理设计，确定原理方案；u技术设计-将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构；u施工设计-指工程图绘制，工艺文件编写，说明书编写等。现代设

5、计技术的时间维现代设计技术的时间维11分析-明确设计任务本质；综合-综合各种因素，探求解决方案；评价-对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进；决策-确定最佳的设计方案12核心因素 质量、时间、成本（T,Q,C）1314设计过程数字化(CAD)并行设计 集成地、平行地处理产品设计制造及其相关过程的系统方法。 特征：信息资源共享，即时交互、协同。协同设计 不同的设计人员之间，不同的设计组织之间，不同部门的工作人员之间，均可实现资源共享，实时交互，协同参与，合作设计。以提高设计效率，避免不必要的重复性工作。面向环境与生态的绿色设计 绿色材料 绿色能源 绿色设计（可回收） 绿色制造综合智能优化设计

6、基于知识的人工智能建模和寻优 引入新的数学方法和理论 依托多媒体虚拟现实技术建立人机一体化智能综合优化技术体系15新产品设计要求概念设计产品模型描述分析计算和仿真设计结果 满意否？详细设计工程数据库产品数据模型图纸及有关文件CAPP、CAD图形终端及交互设备人机交互市场预测YNCAD技术流程图1需求分析2问题定义3综合设计4分析、优化5评价6表示7几何造型8工程分析1需求分析2问题定义3综合设计4分析、优化5评价6表示9产生设计结果并评价10自动绘图CAD系统的组成 实时输入输出装置实时输入输出装置 图形显示终端图形显示终端图形输入设备图形输入设备主主 机机 外外 存存 数据库数据库程序库程序

7、库图形库图形库 输输 入入 设设 备备 数字终端数字终端数字终端数字终端数字终端数字终端 外外 围围 设设 备备 硬拷贝硬拷贝装装 置置打印机打印机硬拷贝硬拷贝装装 置置磁带机磁带机磁带机磁带机纸纸 带带穿孔机穿孔机绘图机绘图机数控机床数控机床CAM20外存储器外存储器磁带磁盘优盘计算机计算机（主机）通讯接口通讯接口输入设备输入设备键盘、数字化仪、光笔、鼠标器图形显示器设备图形显示器设备字符终端图形显示器输出设备输出设备打印机自动绘图机21 零件造型、产品装配 产品渲染、动态显示、运动仿真 工程分析，如有限元分析、优化设计、可靠性设计 绘制工程图样、编制物料清单（BOM)计算机辅助设计的基本概

8、念CADCAD技术主要功能技术主要功能22 计算机的支持和参与 利用计算机信息存储、逻辑推理、长时间重复工作、快速精确的计算等能力和特长，提高产品设计效率和质量； 设计者的主导作用 计算机不可能完全取代人进行设计作业； 主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉及产品设计的所有环节。CAD技术特征20世纪50年代CAD技术的萌芽期 1950：图形显示设备；1958：滚筒式绘图仪、平板绘图仪20世纪60年代CAD技术的成长期 Sketch PAD图形系统；CADAM、GRAPHIC1软件系统；60年代末美国安装的CAD工作站已达200多台套20世纪70年代CAD技术的发展期 线框模型、曲面模型成熟

9、；各种CAD功能模块基本形成20世纪80年代CAD技术的普及期 PC微机、工作站CAD系统得到广泛使用；实体建模成熟；1988年美国CAD系统达63000套 20世纪90年代CAD技术集成化期 24 线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表结构； 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构； 实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信息，有 扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法等结构形式； 特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。计算机辅助设计的关键技术产品的造型建模技术产品的造型建模技术25单一数据库：与设计相关数据来自同一数据库，实现产品相关

10、性设计，提高设计质量，缩短开发周期。相关性设计：任何设计改动，都将及时反映到其它相关环节上。如：零件图-产品装配图-零件数控程序-二维工程图；左视图-主视图-俯视图-三维实体模型； 单一数据库与相关性设计单一数据库与相关性设计NURBS（Non-Unifrom Rational B-Splines）可统一自由曲线/曲面和规则曲线/曲面的数学模型，简化系统结构，有利于曲线、曲面操作和修改。NURBSNURBS曲面造型技术曲面造型技术26CAD与CAX集成涉及建模技术、工程数据管理、数据交换接口等技术。包括如下集成： CAD/CAE/CAPP/CAM-工程设计领域集成； CAD/ERP-与管理系统

11、集成； 异地、异构系统企业间CAD集成，如全球化设计、虚拟设计、虚拟制造及虚拟企业等。CADCAD与与CAXCAX集成技术集成技术目的：支持异构、跨平台的工作环境。如：IGES（Initial Graghical Exchange System)原始图形交换标准；STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)产品数据模型交换标准。标准化技术标准化技术 27 计算机辅助产品的概念设计 难题：建模和推理 计算机支持的协同设计 难题：信息实时可靠交换；异构环境下可靠运行；通讯方法与手段 海量信息处理 存储、管理和检索技术 智能CAD技术：将

12、人工智能技术与CAD技术融为一体，难题：解决人类思维模型建立和表达 CAD与虚拟现实（VR）技术的集成 VR向设计者提供视觉、听觉、触觉等直观、自然、实时的感知，目前VR所需软硬件价格昂贵，技术开发难度大 计算机安全 技术保密，防病毒感染计算机辅助设计的研究热点28u可靠性设计u系统动态设计u摩擦学设计u优化设计29u二次大战美国空军由于故障而损失飞机达21000架，比被击落的飞机多1.5倍。u可靠性是由美国航空部门提出，到了20世纪50年代电子产品平均使用失效率达到了11010-11012（1/h）水平。u60年代末建立了以强度应力为基础的机械产品可靠性模型。u目前，机械产品的可靠性设计已趋

13、成熟。u国产大飞机安全性能如何？经测算，人在各种最精密的仪器间工作出错的概率是10的-6次方，也就是每百万飞行小时会有一次人为失误，由于这个人为的失误，会酿成飞机的故障甚至灾难。uC919副总设计师黎先平介绍，在飞机制造环节，中国商飞的要求比这个数更苛刻。u在关键的核心技术上，商飞要求防出错概率达到10的-9次方，最高的地方，也就是有可能造成机毁人亡的重大项目是10的-11次方，达到每千亿个小时的保障。3031u理论基础概率统计学u可靠性的概念产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的能力,当用数值来表示时，就称为可靠度。可靠性设计就是在满足产品功能、成本等要求的前提下，使产品可靠地运行

14、的设计过程。它包括确定产品的可靠度、失效率、平均无故障的工作时间(平均寿命)u系统的可靠性设计 建立可靠性模型 串联、并联、混联、备用冗余系统 可靠度预测 可靠度分配32可靠性设计的主要内容可靠性设计的主要内容u故障机理和故障模型研究 研究产品元件材料老化失效机理，掌握老化规律，揭示影响老化因素，建立失效机理模型。 u可靠性试验技术研究 试验是取得可靠性数据主要来源，发现产品设计和研制阶段的问题，恰当的试验方法有利于保证和提高产品的可靠性，能够节省人力和费用。u可靠性水平的确定 制定相关产品的可靠性水平等级，为产品的可靠性设计提供依据。 33 产品的工作能力 产品完成规定功能所处的状态； 可靠

15、度 产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的能力,当用数值来表示时，就称为可靠度R(t)，可靠度愈大，工作愈可靠，0R(t)1； 失效率 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(t)，失效率愈低，产品愈可靠。 平均寿命 不可修复产品-发生失效前的工作时间（MTTF） 可修复产品 -相邻两故障间工作时间（MTBF） 可靠度的许用值 灾难性的：R（t）1 经济性的：损失重大时：R（t）0.99 损失不大时，R（t）0.90 无后果： R（t）00zRPFz50 大型优化u按约束条件： 无约束优化和有约束优化；u求解方法： 准则法、数学规划法 线性规划、非线性规划和动态规划。

16、53优化设计数学模型优化设计数学模型目标函数： min F（X）设计变量： X= x1, x2, xn T 设计约束： gu(x)0 u=1,2,m hv(x)=0 v=1,2,p0g（X）0非可行域可行域x1x2054常用优化求解方法常用优化求解方法u遗传算法u神经网络法常用优化求解方法常用优化求解方法56u设计对象的分析u设计变量和设计约束条件的确定u目标函数的建立u合适的优化计算方法的选择u优化结果分析57优化设计步骤 58u是根据产品总的功能要求，创造出相应的原理方案来。u方法功能分析法 通过将总功能分解为相互独立的功能元，对于每一个功能元列出所有可能的可行方案，再按一定的规则将这些元

17、方案组合起来形成总方案，然后对这些总方案进行筛选和评估，最后确定实现总功能的最佳总体方案 可由计算机辅助完成创造性思维法59u总体方案车削，磨削，拉削，套料钻，拉拔，滚压u车削方案设计母线：主轴回转导线：刀架直线运动 齿轮、齿条，丝杠、螺母，四连杆，曲柄滑块，凸轮，带轮，链轮，液压、气动等60如图对称两杆桁架： 2P300KN，2L1500mm，H900mm， E2.1105N/mm， 7.85103Kg/m3， s350N/mm2，D25-60mm、B3-8mm。求解：满足强度前提下桁架重量最轻时的管径D及壁厚B。61BDxx21X设计变量：确定目标函数： DBHLDBWXF0578. 02

18、min226203313xBXg08814xBXg0252525xDXg0606026xDXg强度约束条件强度约束条件压应力不大于屈服极限s： 稳定性约束条件稳定性约束条件压应力不大于压杆稳定的临界应力k： 边界约束条件边界约束条件限制尺寸取值的约束条件： 确定约束条件求解结果：B=4mm, D=44.4mm W=10.26KgsDBHHLP22035062152)(211xxXg0189. 062152)(2221212xxxxXg)(8)(22222HLHDEk63u创新设计技术 u快速响应设计技术u智能设计技术u仿真与虚拟设计技术u工业设计技术64u概述 无重要新技术，但在形式上翻新 含

19、有（开发了）新技术u创新与设计思维 创造性思维形式 直觉思维（灵感） 逻辑思维 根据所提出的创造目标，进行逻辑推理式的思维，把目标展开、分解和综合，寻求各层分目标的解，然后找出最终整体解，用主动的可按部就班的工作方式向目标逼近。 创新思维法则 外部因素 激发创造激情 增强信息获取方式 促进知识融合 思维形式 创新工作方法 人的创造力65u快速响应设计技术提出背景 据估计，近30年来出现的新技术、新产品，己远远超过了过去两千年的总和。一种新产品从构思、设计、试制到商业性投产，在19世纪大约要经历70年的时间，在20世纪两次世界大战之间则缩短为40年，战后至60年代更缩短为20年，到了70年代以后

20、又进一步缩短为510年，而到现在许多新产品的更新周期只需23年甚至更短的时间。66u建立快速捕捉市场动态需求信息的决策机制u实现产品的快速设计u追求新产品的快速试制定型u推行快速响应制造的生产体系 在企业内部，应改变传统的以注重规模和成本为基础建立起来的生产管理系统和组织形式，按照快速响应制造的战略思想，探索一套全新的组织生产方式。例如将生产部门从以功能为基础的工序组合改变为以产品为对象的加工单元，并且尽量采用各种先进制造技术手段等等。 从面向全局的视野出发，以产品为纽带，以效益为中心，不分企业内外、地域差异，实行动态联盟，有效地组织产品的设计、制造和营销。企业在确定产品目标后，可以只先进行总

21、体设计，即功能设计、方案设计和经济分析，然后通过公共信息网络，寻找最佳的零部件供应商和制造商，进行跨地区、跨行业的合作，实行生产资源的优化组合。67u重用产品信息资源在新产品的设计、研制和制造过程中，尽量重用已有的信息资源(尤其是机电产品中的成熟零部件)，对于那些确实必须新作的产品信息(如新技术、新结构、新零部件)，也尽量通过先期的开发活动加以创建，实现快速设计。u虚拟制造将有关产品制造过程的信息从实际制造过程中抽取出来，依靠计算机的高速大规模信息处理能力，实行由计算机试验(仿真)、虚拟制造和智能优化组成的一个相对独立的软过程，以代替传统的样机(模型)制作、实物试验、反复修正的硬过程，达到在产

22、品正式投产之前，就能通过在计算机上的试验、改进和优化，迅速完成对产品的性能预测和设计定型。68u用变型设计实现快速响应设计的策略 利用成熟产品的设计，利用企业的产品信息资源，最大限度的控制新零件的种类和数量，并在加快整个生产周期的同时，有效地控制成本和保证质量。业务过程重组信息资源重组产品结构重组u逆向工程69u智能设计 提高人机系统中计算机的智能水平，使计算机更好地承担设计中各种复杂任务，成为设计工程师得力的助手和同事。 传统设计 现代设计：部分使用专家系统 先进设计u设计分类及其与智能设计的联系 常规设计 创新设计：迫切需要智能设计的实现u智能CAD系统的关键技术 设计过程的再认识 设计知

23、识的表示 多方案的并行设计 多专家系统协同合作以及信息处理 再设计与自学习机制 多种推理机制的综合运用 智能化的人机接口和设计过程中人的参与 设计信息的集成化70u不管按照何种标准，确定大约12个基因在1个酵母细胞中扮演的角色都只能是一项较为“初级”的发现，但如果上演这一发现的并不是人类科学家而是一个机器人，这一发现便是一项重大突破了。2009年4月，威尔士阿贝里斯特威兹大学设计的机器人“亚当”成为第一个能够在不借助人类智慧情况下上演科学发现的全自动系统。u长久以来，机器人便被用于进行各种实验，它们强大的计算能力曾经帮助科学家完成人类基因组排序工作。与其它同类不同的是，亚当是第一个能够在没有人

24、类干预情况下完成从假设到实验再到重新形成假设这一过程的机器人。亚当的实验刊登在科学杂志上。u发明人罗斯金表示人工智能几乎拥有无限的科研潜力。在将来的某一天，一台计算机便可以上演能够与爱因斯坦狭义相对论相提并论的发现。他说：“我们找不到这种事情为何无法发生的任何内在理由。计算机能够成为一名出色的象棋选手，也能够做一些特殊的事情。在我看来，这就是将在科学界发生的事情。”71 以计算机系统为工具，以相似原理、信息技术和控制论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，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

25、进行动态运行（实验）的一门综合并在不同条件下，对模型进行动态运行（实验）的一门综合性技术。性技术。u虚拟现实（VR）：飞行员驾驶系统、汽车驾驶系统u仿真与虚拟设计技术发展前景与发展趋势u仿真与虚拟设计技术发展特点仿真与虚拟设计（Virtual Design）技术逐步融合发展VD与CAD/CAM/CAE密不可分VD与RP技术结合将真正搭起设计与制造的桥梁7273u芬兰公司Senseg的E感觉技术不仅可以让用户触摸屏幕上的图片，还能感觉到摸的是什么。触觉象素利用电场和震动，可以模拟从干燥到湿润，从粗糙到润滑的大量的质感。从理论上说，这样的界面可以在小到智能手机，大到银幕的屏幕上工作。 7475u概

26、述 从解决人造物和人之间的关系问题出发，从工业产品美学的角度来考虑。 从人造物与人的关系出发，尤其是从人的需求、市场的需求，从人的生活和工作方式与质量的角度出发，全面提高产品的设计质量，提高产品的宜人性。而不像工程设计那样，主要是解决人造物中“物与物”之间的关系问题(如机械、设备、交通工具)等。 例：老年人用手机u技术前沿 影响因素：现代技术条件、现代生产条件、现代经济和市场状况、现代文化艺术风格、现代社会价值标准u技术发展趋势76u概述u全寿命周期设计技术u并行设计技术u面向制造的设计技术u绿色设计u再制造技术77u概念 不仅是设计产品的功能和结构，而且要设计产品的全寿命周期，即要不仅是设计

27、产品的功能和结构，而且要设计产品的全寿命周期，即要考虑产品的规划、设计、制造、经销、考虑产品的规划、设计、制造、经销、 运行、使用、维修、保养直到回运行、使用、维修、保养直到回收再用处置的全过程。意味着在设计阶段就要考虑到产品生命历程的所收再用处置的全过程。意味着在设计阶段就要考虑到产品生命历程的所有环节，以求产品全寿命周期设计的综合优化。所以全寿命周期设计旨有环节，以求产品全寿命周期设计的综合优化。所以全寿命周期设计旨在时间、质量、成本和服务方面提高企业的竞争力。在时间、质量、成本和服务方面提高企业的竞争力。u技术特点 是一个系统集成过程，以并行方式设计产品及相关过程 面向制造的设计是其重要

28、组成内容 分布式设计环境 统一的数据模型，统一的知识表达模式。产品数据管理（PDM）是实现该技术的关键u应用优点 缩短了产品投放市场的时间 提高质量 降低成本 增强市场竞争力78u汽车召回(RECALL) 就是投放市场的汽车，发现由于设计或制造方面的原因存在缺陷，不符合有关的法规、标准，有可能导致安全及环保问题，厂家必须及时向国家有关部门报告该产品存在问题、造成问题的原因、改善措施等，提出召回申请，经批准后对在用车辆进行改造，以消除事故隐患。目前实行汽车召回制度的国家有美国、日本、加拿大、英 国、澳大利亚等 我国自2004年10月1日正式实施缺陷汽车产品召回管理规定。 据国家质检总局缺陷产品管

29、理中心的数据统计，2004年召回32万余辆；2005年召回6万余辆；2006年召回34万余辆。 截至2007年11月，国内已累计召回缺陷汽车130万余辆，涉及45家国内外企业的107种车型，召回次数达103次。79u2009年，丰田在华两家合资企业广汽丰田、一汽丰田宣布，由于零部件出现缺陷，自8月25日开始，召回部分凯美瑞、雅力士、威驰及卡罗拉轿车，涉及车辆总计688314辆。这是我国2004年实施汽车召回制度以来，数量最大的一项召回。 u此次召回的车辆分别有：2006年5月15日至2008年12月31日生产的凯美瑞384736辆、2008年5月15日至2008年12月31日生产的雅力士227

30、67辆、2008年2月18日至2008年12月25日生产的威驰35523辆、2007年5月17日至2008年12月25日生产的卡罗拉245288辆。u根据召回报告，召回的原因是同一供应商供应给两家企业的零部件出现缺陷，因驾驶员侧的电动车窗主控开关控制模块在制造过程中润滑脂涂抹过多，可能导致内部短路，引起开关发热、熔损，操作时有卡滞感，车窗无法正常升降，极少部分会导致车门内饰板熔损。 80u概述 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程) 进行并行和集成设计的系统化工作模式。其思想是在产品开发的初始阶段，即规划和设计阶段，就以并行的方式综合考虑寿命周期中所有后续阶段，包括工艺规划

31、、制造、装配、试验、检验、经销、运输、使用、维修、保养直至回收处置等环节，降低产品成本，提高产品质量。最重要的问题是如何处理各个任务间的耦合及协调并行设计群体的活动方式，因此，有效建立并行设计模型和优先顺序是并行设计技术发展的突破点。 u优点 使早期生产中工程变更次数减少50以上 产品开发周期缩短4060 制造成本降低3040 产品的报废及返工率减少758182838485868788u某铁路机车制造(集团)公司原有的产品开发过程是串行的，串行的产品开发过程形成了产品设计、工艺会签、生产准备、样机试制、实验、运用考验大循环，从而导致的缺陷有：产品开发周期长；产品开发的信息流是单向的，下游的设计

32、结果不能及时反馈给上游进行设计评价和修改，产品设计质量差；产品设计与工艺准备的好坏直接反映在最终产品上，这种大循环不易控制产品质量，造成实物修改次数和产生废品的可能性增大，从而增加了产品的开发成本。u采用并行工程方法可以有效地克服这些缺陷，带来的诸多益处包括产品开发周期被缩短35%；产品设计修改请求偶尔来自于工艺装备制造、样机试制、鉴定性试验、运用考验阶段，可以降低实物制造、修改次数以及产生废品的可能性，进而降低产品的开发成本等。 89u并行环境下的信息抽象与建模技术建立能够表达和处理有关产品生产周期各阶段所有信息的统一的产品模型(STEP，QFD) STEP从多种角度对产品的综合属性做出了定

33、义，这种定义遍及了产品的全部生命周期，还包括产品的每个组成部分，能够对产品在整个生命周期内进行完整一致的描述，它就提供了产品数据在并行设计环境下共享的基础。u计算机辅助设计评价和决策DFMA与RPM 在设计中必须保持产品及零部件功能的独立性 在设计中必须使产品及零部件的信息量为最少 如：使构成产品的零件数量最少，使单个零件的功能尽量多，使装配方向最少，发展模块化的设计，使设计标准化，选择易于装配的紧固件，在装配中尽量减少调整，使设计的零件易于定位等等。u支持并行设计的分布式计算机环境（协同设计）9091概述面向制造的设计DFM(Design For Manufacturing)是全寿命周期设计

34、的重要研究内容之一，也是产品设计与后继加工制造过程并行设计的方法。在设计阶段尽早考虑与制造有关的约束，全面评价和及时改进产品设计，可以得到综合目标较优的设计方案，并可争取产品设计和制造一次成功，以达到降低成本、提高质量、缩短产品开发周期的目的。92u主要内容 零件的可加工性，定性的衡量该零件是否能加工出来，并预估零件的加工成本、 加工时间及加工成品率。 部件和整机的可装拆性。 零部件加工和装配质量的可检测性。 零部件和整机件能的可试验性。 零部件和整机的可维修性。 零部件及材料的可回收性。 产品成本的70以上决定于产品的设计u技术发展特点 经验方法大多采用少量几个指标（时间、费用等）来定性评价

35、零件的可制造性，而且仅凭经验确定权值，不能正确反映零件的可制造性。 定量方法一般采用经验公式评价可制造性，只能近似估计。 对系统进行DFM对零件DFM效果更好。 应综合考虑产品的结构工艺性、加工工艺性、装配工艺性、成本等影响因素，建立全面合理的产品可制造性评价体系。9394u关键技术 计算机辅助概念设计(CACD) 产品可制造性模型及其评价方法的研究：可制造性相对于一定的制造资源(加工设备、刀具、夹具、量具)而言 并行设计过程建模，本质是反复迭代的过程 设计试验技术u技术发展突破点系统总结面向制造的机械零部件结构设计知识，建立面向制造的机械零部件结构设计专家系统建立面向制造的机械零部件结构信息

36、特征模型建立面向制造的机械部件和整机装配设计的专家系统建立面向制造的机械部件结构的并行设计支持系统9596u定义 绿色产品是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计生产的可以拆卸并分解的产品。其零部件经过翻新处理后，可以重新使用。 绿色产品从生产到使用乃至回收的整个过程都符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，以及利用资源再生或回收循环再用的产品。对资源利用率最高，对能源消耗最低。u内涵 优良的环境友好性。产品从生产到使用乃至废弃、回收处理的各个环节都对环境无害或危害甚小。这就要求企业在生产过程中选用清洁的原料，清洁的工艺过程，生产出清洁的产品；用户在使用产品时不产生环境污染或只有微小

37、污染；报废产品在回收处理过程中产生的废弃物很少。 最大限度地利用材料资源。绿色产品应尽量减少材料使用量，减少使用材料的种类，特别是稀有昂贵材料及有毒、有害材料。这就要求设计产品时，在满足产品基本功能的条件下，尽量简化产品结构，合理使用材料并使产品中零件材料能最大限度地再利用。 最大限度地节约能源。绿色产品在其生命周期的各个环节所消耗的能源应最少 97 人类应享有以与自然相和谐的方式过健康而富有生产成果的生活的权利，并公平的满足今世后代在发展与环境方面的需要。98u在美国，西欧主要国家以及日本之间，展开了建立汽车贸易壁垒的新较量 ， 这 标 志 着 世 界 汽 车 三 大 市 场 之 间 的 贸

38、 易 摩 擦 又 将 升 级 。由于日本轿车在美国和欧洲市场上长期受到顾客的欢迎，日本轿车在美欧市场的份额是美欧企业在日本市场份额的几倍。欧盟试图通过制订和实施新的汽车排放标准来限制日本汽车在欧洲市场的增长。新的环境保护标准要求，到2008年。欧洲市场销售的所有轿车的二氧化碳排放量要比1995年下降25%，这无疑是冲着日本和韩国企业而来的。对此，韩国的汽车企业认为在技术上难以达到而反对；日本汽车工业协会则表示与欧洲企业共同努力。但是不明确表示保证届时达标。欧盟准备在各成员国一致通过新的排放标准之前，先拿日本和韩国企业开刀，即首先强制要求日韩企业先达标，否则不能向欧洲市场出口。据分析，由于在欧洲

39、市场上，从日本进口的轿车以高级休闲车和大型轿车为主，其平均的二氧化碳排放水平比欧洲当地生产的车要高出近10%。若要达标，日本车就要平均减少31以上的二氧化碳排放量。99u日本政府也不示弱，在1999年3月19日，日本政府与欧盟就汽车废气排放标准谈判破裂后，日本立即采取了针锋相对的策略：实施“歧视性”节能修正法新法案。在 1999年 4月l日实施的该法案规定，到2010年，在日本市场上销售的不同质量和用途的汽车必须达到相应的节能标准，以减少汽车的废气排放。具体规定是：两人（按110千克计）乘坐时总质量在1000千克以下的汽油轿车，到2010年要比1995年的相当车型节能17.7%；同期10001

40、249克的轿车，要节能25.7%；12501499千克的轿车，要实现30%以上的节能；15001749千克以上的轿车，到2010年要 1995年分别实现节能 24和9.7。由于美国和欧洲生产的轿车在日本市场有近90%属于1250于克以上的范围，即几乎所有的美欧轿车都要在日本市场上受到更加严格的节能要求；而日本车在国内市场由于主要是轻型和微型车，因此受此修正法案的影响就没有外国企业那样大。 美国政府向世贸组织提交了一份意见书，该意见书指出，日本单方面提高汽车节能标准是直接阻碍国外汽车进口的不正当行为。要求世贸组织正式调查。100u绿色产品设计的主要内容及评价标准绿色产品设计的概念及其评价标准 在

41、市场层面上的标准：产品在使用过程中用少量能源和资源且不污染环境，使用后可以易于拆卸、回收和翻新或能够安全废置并长期无虑。绿色产品设计的主要内容及方法 材料的选择与管理 可回收性设计可回收材料及其标志可回收工艺与方法可回收性经济评估可回收性结构设计 可拆卸性设计 成本分析 设计数据库u绿色产品设计特点u绿色产品设计关键技术101u在产品整个生命周期内，优先考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。102u面向环境的设计技术(DFE)在产品的整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性（

42、可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性和人身健康及安全性等）和基本属性，并将其作为设计目标，使产品在满足环境目标要求的同时并保证应有的基本性能、使用寿命和质量等。u面向能源的设计技术用对环境影响最小和资源消耗最少的能源供给方式支持产品的整个生命周期，并以最少的代价获得能量的可靠回收和重新利用的设计技术，从而全面指导、优化产品设计过程。u面向材料的设计技术u人机工程设计技术依据人的心理和生理特征设计产品，使之符合人的使用要求，改善环境，优化人机系统，使之达到最佳配合，以最小的劳动代价获取最大的经济成果。103104105106107悬在货轮上方的巨型高科技风筝提供辅助动力。悬在货轮上方的巨型

43、高科技风筝提供辅助动力。108109110u传统设计的缺点 所用材料种类繁多 较少考虑材料的加工过程及其对环境的影响 较少考虑材料报废后的回收处理 切屑 较少考虑所用材料本身的生产过程 火箭燃料u以材料为对象，在产品的整个生命周期（设计、制造、使用、废弃）中的每一阶段，以材料对环境的影响和有效利用作为控制目标，在实现产品功能要求的同时，使其对环境污染最小和能源消耗最少的设计技术。111u据日经BP社报导，马自达为汽车内饰专门开发了一种外观品质、强度、耐热性俱高的生物塑料。这种生物塑料采用玉米和石油为原料，前者占88%，后者占12%；生成后的生物塑料主要成分为聚乳酸。与以往的生物塑料比较，新开发

44、的生物塑料耐冲击性高出约3倍，耐热性提高约1/4，可以用来制造很薄的产品。可以注塑成型，因此可以量产。此外，生产这种生物塑料的过程耗能量仅为聚丙烯的30%。 u中国室内装饰协会室内空气监测中心曾对200辆车进行检测，结果发现，若参照室内空气质量标准，近90%的汽车都存在车内空气甲醛或苯含量超标问题，而且大部分车辆甲醛超标都在五六倍以上。u车内空气污染主要来自于皮革、纺织品、塑料配件、胶合剂等内装饰材料，它们散发出的苯、甲醛、二甲苯等有毒气体，对人体肝、肾、呼吸系统、造血器官、免疫功能等会造成严重危害。u我国于2012年3月开始正式实施乘用车内空气质量评价指南，目前实施的乘用车内空气质量评价指南

45、明确规定了车内空气中有关苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛8种常见的车内挥发性有机物浓度的限值。而我们平时所说的车内空气污染，大多是指上述这8种物质。112113u主要的突破性材料技术是更多地使用复合材料，占机身总重量的50%，其中最引人注目的是复合材料机身。复合材料并不是一种新材料，但波音是第一家将复合材料制造方法运用到先进水平的大型民用喷气运输机制造商。114u定义以机电产品全寿命周期设计和管理为指导，以废旧机电产品实现性能跨越式提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧机电产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称。u内

46、容再制造加工过时产品的性能升级115u典型技术高速电弧喷涂技术微纳米等离子喷涂技术纳米复合电刷镀技术微纳米表面损伤自修复技术特型面的微脉冲冷焊技术激光再制造技术再制造毛坯快速成形技术116u典型应用汽车发动机再制造废旧拖拉机再制造机床再制造复印机再制造117118u中国经济网济南2010年10月12日讯，山东省经济和信息化委员会、省科学技术厅、省财政厅、省环境保护厅、省工商行政管理局、省质量技术监督局、省级机关事务管理局、省人民政府节约能源办公室八部门，日前共同下发关于加强和规范废旧硒鼓回收再利用工作的通知，要求加强和规范全省废旧硒鼓回收再利用工作，引导和鼓励社会各界规范回收废旧硒鼓，积极使用再制造硒鼓，