第4章 产品的开发设计和工艺管理

1第4章产品的开发

设计和工艺管理

广义的开发狭义的开发设计工艺试制商品化whathow（构思）本章结构框架2什么是新产品？新产品可分为哪几种？新产品开发的动力模式分几种？产品开发有哪几个基本步骤？说明新产品设计的程序和内容。说明标准化、系列化、通用化的内容。说明生产工艺管理的内容和程序。新产品试制的程序一般包括哪几个阶段?3新产品开发面临的压力：1.新产品开发面临着费用高、风险大、成功率低、回报下降等压力。2.失败原因:无潜在需求、新产品与当前需求不匹配、营销不利。3.开发动力:技术推动、市场牵引、同行竞争。4.新产品开发的关键:找到需求,用技术实现需求.5.原则:技术与市场匹配.3000原始想法300提议125小项目9项开发4项重大1.7启动1成功1234567**产品死亡率：98.2%44.1新产品的开发

4.1.1新产品的概念和发展方向1.新产品的概念新产品应在产品性能、材料、和技术性能等方面（或仅一方面）具有先进性和独创性，或优于老产品。新产品分类：（1）全新产品；（2）改进新产品；（3）换代新产品；（4）本企业新产品。

54.1.2新产品开发的动力模式1.技术推动型：

按照被称为原始理论（seedtheory）的方式进行新产品开发，也就是说从最初的科学探索出发开发新产品。技术推动型的产品也被称为产品导向型（productionoriented）产品，是以“技术→生产→市场”的模式出现，即“将研究结果推向市场”

62.市场导向型：是按照所谓需求理论（needtheory）方式，从市场需求出发进行新产品开发。这种被称为市场导向型（salesoriented）产品，是以“市场→研究与开发→生产→市场”的模式出现，即“把市场需求带入研究”。74.1.3新产品开发策略1.从消费者需求出发2.从挖掘产品功能出发3.从提高新产品竞争力出发84.1.4新产品开发方式和开发步骤1、新产品开发方式（1）完全采用新技术、新材料。（2）新技术与现有技术的综合。（3）改进技术或改进技术与现有技术的综合。（4）现有技术或现有技术的综合（包括引进技术）。94.1.4新产品开发方式和开发步骤2、新产品开发步骤（1）构思、计划阶段；（2）先行开发阶段；（3）设计开发阶段；（4）生产准备阶段（包含工艺设计）；（5）生产阶段（进入市场）。104.2新产品的设计4.2.1新产品设计的重要性决定产品的可靠性；控制成本；控制质量。

11产品开发的时间构成据统计，产品设计时间占产品开发时间的近60%（如图）。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的创新速度。产品开发时间100%设计时间55%制造22%装配23%12产品成本的决定一般产品成本的70%以上由设计阶段决定,而这一阶段本身所占用的费用仅为产品成本的6%以下(如图)。70%6%20%36%7%40%3%18%设计阶段制造阶段材料采购其它阶段费用成本的决定因素实际成本消耗134.2.2新产品设计的程序和内容设计的程序：编制设计任务书、技术设计和工作图设计，称为“三段设计”。1.设计任务书又称“技术任务书”，是设计的基础文件。主要任务是对新产品进行选型，确定最佳设计方案…142.技术设计根据批准的设计任务书，确定新产品的具体结构、技术经济指标和零部件结构、尺寸以及确定总体和部件的结构、尺寸配合关系和技术条件等。3.工作图设计设计和绘制施工所需要的全套文件和使用的技术文件。154.2.3新产品设计的标准化、系列化、通用化1.标准化标准化：指产品标准和零部件标准。产品标准是为某一类产品或某一种产品的型式、尺寸、主要性能参数、质量指标、检验方法以至包装、贮存、运输、使用、维修等方面所制订的标准。零部件标准是对通用程度高，或需要量大的零部件规定的标准。标准化系数=标准件/零件总数162.系列化系列化是标准化的高级形式。是对相同的设计依据、相同的结构性和相同使用条件的产品，将其基本尺寸和参数按一定规律编排，建立产品系列型谱。

系列化工作的内容有以下三个方面：（1）制订产品基本参数系列①选择主参数②确定主参数和基本参数的上下限。17③确定参数系列a.等差数列Nn—Nn-1=d式中Nn为数列中第n项的值，d为级数公差相对差=优点是构成简单，便于分级，但主要缺点是相邻两项的相对差不均匀。18b.阶梯式等差数列可使等差数列中的各数值段有不同的公差

。如：螺纹直径系列：1~1.4~2.6~3~6~12~24各数值段公差0.20.30.40.512阶梯式等差数列可使数值大的参数之间的差值增大，从而使整个系列保持适当的密度。19c.几何级数（等比级数）几何级数的特点是任意相邻二项之比为一常数，即：又可证得：所以：即相对差：

=r-1

20以为公比形成的等比数列：R5数系：以1.60为公比形成的数系,R10数系：以1.25为公比形成的数系,R20数系：以1.12为公比形成的数系,R40数系：以1.06为公比形成的数系,以上称为基本系列。R80数系：以1.03为公比形成的数系，称为补充系列，仅在参数分级很细、基本系列不能适应实际情况时，才可考虑采用。21（2）编制产品系列型谱（3）产品的系列设计①首先在系列内选择基型；②对基型产品进行技术设计或施工设计；③向横的方向扩展，设计全系列的各种规格；④向纵的方向扩展，设计变型系列或变型产品。223.通用化通用化的含义是指同一类型不同规格或不同类型的产品和装备中，用途相同、结构相近似的零部件，经过统一以后，可以彼此互换的标准化形式。通用化要以互换性为前提，互换性有两层含义，即尺寸互换性和功能互换性。通用化系数=234.2.4新产品设计方法及其选用1、常用的设计方法①模块化设计是以企业的标准件、通用件和过去生产过的零部件为基础，用组合方式或称为堆积木方式来设计新产品。容易实现产品设计自动化。②内插式设计（半经验性的设计）内插式设计主要用于新产品规格处于两种既有产品规格之间的产品设计上。在已知领域内设计新产品。24③外推式设计外推式设计是将实践和技术知识外推，设计比它规格大的类似产品。是在未知领域内设计新产品。252.先进设计方法CAD（ComouterAidedDesign，计算机辅助设计）；CAM（ComputerAidedManufacturing，计算机辅助制造）；CAE（ComputerAidedEngineering，计算机辅助工程）其中，CAD的主要机能是设计计算和制图。作为其附带机能，还可以用来制作管理零件一览表，进行成本估算等等。264.3生产工艺管理

4.3.1生产工艺管理的内容及意义实施生产工艺管理的程序（1）产品图纸的工艺分析和审查要考虑工艺上的经济性和可能性。继承性系数=部件装配系数=27（2）工艺方案的制订工艺方案是工艺准备工作的总纲，其内容包括产品试制中的技术关键和解决方法，以及装配中的特殊要求。（3）工艺规程的编制工艺规程的编制是工艺准备中的一个主要内容，是指导生产的重要工具，也是安排计划、进行调度、确定劳动组织、进行技术检查和材料供应等各项工作的主要技术依据。28工艺规范编定以后，应将有关内容分别填入各种不同的卡片以便执行。各种卡片总称为工艺规范文件。①工艺过程卡。这是一种最简单和最基本的工艺规程形式，它对零件制造全过程作出粗略的描述。②工艺卡。一般是按零件的每一工艺阶段分别编写，包括工艺过程卡的全部内容，更详细地说明了零件的加工步骤。③工序卡。这是一种最详细的工艺规范，它是以指导工人操作为目的进行编制的，一般按零件分工序编号。29一般而言，单件小批生产的一般零件只编制工艺过程卡，内容比较简单，个别关键零件可编制工艺卡；成批生产的一般零件多采用工艺卡片，对关键零件则需编制工序卡片；在大批大量生产中的绝大多数零件，则要求有完整详细的工艺规范文件，往往需要为每一道工序编制工序卡片。30（4）工艺装备的设计和制造①工艺装备的概念工艺装备是指为实现工艺规范所需的各种刃具、夹具、量具、模具、辅具、工位器具等的总称。使用工艺装备的目的；有的是为了制造产品所必不可少的，有的是为了保证加工的质量，有的是为了提高劳动生产率，有的是为了改善劳动条件。工艺装备按它的使用范围，有专用的和通用的两类。专用的由企业自己设计和制造，而通用的则由专业厂制造。31专用工装的数量采用专用工装系数来计算确定，即：专用工装套数=专用工装系数╳专用零件种数（专用零件种数＝全部零件数－标准件数—继承件数－通用件数）324.3.2实施生产工艺管理的原则和程序1.实施生产工艺管理的原则2.实施生产工艺管理的程序334.3.3计算机辅助生产工艺管理计算机辅助工艺过程设计（ComputerAidedProcessPlanning，缩写CAPP）（1）CAPP的基本原理简单地说，计算机辅助工艺过程设计，就是在工艺过程设计中应用计算机，帮助提高其标准化和自动化的一种技术，目的是将产品的设计信息和企业的生产数据归并到一个计算机系统中，使该系统能产生可用的工艺规范。34（２）CAPP的主要构成形式CAPP系统大致可分为四种基本形式：①检索式（RetrialMethodSystem）或派生式（VariantSystem）系统的开发较为容易，比较实用，但开发工作量大且系统一般，没有决策功能。

35②创成式（GenerativeSystem）是一个能综合零件加工信息，自动为一个新零件创造工艺规范的系统。计算机在这里完全替代了一个熟练的工艺设计人员的工作。然而由于系统的自动化要求高，因此系统的实现较为困难。36③混合式或半创成式（Semi-GenerativeSystem）。综合了检索式与创成式CAPP系统的特点，采用检索与自动决策相结合的方法生成工艺规范。这种形式的系统的开发工作量不如检索式大，难度没有创成式高，还有一定的决策能力，有很强的实际应用性。目前，国内外大部分的CAPP系统均属于这种半创生成式的CAPP系统。37④智能型CAPP系统是一种基于人工智能技术的CAPP系统，也称为CAPP专家系统。智能型CAPP系统也以自动方式生成工艺规范。目前，把专家系统的概念和方法应用于CAPP已成为制造工程中颇受关注的课题之一。38

4.3.4新产品试制新产品试制的程序一般包括如下四个阶段：1.产品设计（包括老产品改进设计）设计是试制产品的第一步工作，要根据用户要求来设计，提供工作图纸。