第3章 产品开发与技术选择

工艺规程繁简程度与生产类型的关系：
生产类型 单件小批 生 产 成批生产 大量生产 过程卡 全部零件 全部零件 全部零件 工艺卡 关键零件 全部零件 重要零件 全部零件 全部零件 工序卡
4、工艺装备的设计和制造：
（1）什么叫工艺装备？ 工艺装备是界于设备和工人随身工具之间的劳 动工具。 （2）工艺装备分类： 通用工装——直接向外订购； 专用工装——必须专门设计制造。 （3）工艺装备系数：专用工装的配备水平 专 工 种 用 装 数 工 系 装 数= 专 零 种 用 件 数 提高工装继承性，尽量采用通用化标准化工装。
企业实施并行工程带来的好处： 减少产品设计中出现错误的概率； 节省修补失误所消耗的时间； 缩短开发周期，提高响应速度。 在产品设计不同阶段所采用的不同措施
需求 阶段 采取 的措 施 顾客参与 质量功能 部署 设计阶段 CAD/CAPP VRP、GT 制造 阶段 DFM DFA 营销 阶段 价值工 程CE 使用 阶段 工业工 程IE 终止 阶段 绿色 制造
考虑 顾客需求 的因素 产品功能
易制造 竞争力 易装配 （低成本、 标新立异）
并行工程
并行工程是一种强调各阶段领域专家共同参加的系 统化产品设计方法，其目的在于将产品的设计和产品的 可制造性、可维护性、质量控制等问题同时加以考虑， 以减少产品早期设计阶段的盲目性，尽可能早地避免不 合理因素的影响，缩短研制周期。
4.3.4 并行工程的人员构成
质量人员 制造人员 环保人员
开发小组 设计人员
供应商
营销人员
顾客
第3章 思考题：
1、简述产品开发的基本程序。 2、产品结构设计工作包括哪几个阶段？如 何提高产品设计工作的速度？ 3、论工艺设计在产品开发中的地位并简述 工艺设计的主要工作内容。 4、简述并行工程的概念、主要思想和实现 技术。
3、工艺文件的编制：
工艺文件包括：工艺规程、检验规范、工装图纸、 劳动定额和消耗定额。 工艺规程：指导制造过程和工人操作的技术规定。 工艺规程的四种形式： （1）工艺过程卡（工艺路线卡）：按零件编制； （2）工艺卡片：按每个零件的每个工艺阶段编制； （3）工序卡片（操作卡片）：按每个零件的每道工 序编制； （4）工艺守则（操作规程）：对具有共性的一类操 作工人长期适用的操作要领和基本注意事项。
3.2.3 工艺设计过程
工艺设计
工艺设计是指按产品设计要求，安排或规 划出从原材料加工成产品所需要的一系列 加工过程、工时消耗、设备和工艺装备需求 等的说明。 是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。 工艺设计的结果一方面反馈给产品设计部门 用以改进产品设计，另一方面作为生产的依 据。
工艺设计的内容：
第3章
产品/ 产品/服务设计和技术选择
3.1 产品开发的概念与分类
3.1.1 产品开发与设计的背景特征
20世纪90年代以来，企业所处的市场竞争环境日 趋严峻，正面临着前所未有的压力： 新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要； 技术进步越来越快； 用户的要求越来越苛刻，用户需求呈现出多样 化、个性化的特点； 产品研制开发的难度越来越大； 可持续发展的要求。
3.1.2 新产品开发的重要性
重要性
产品更新换代的需要 有利于增强企业的市场竞争力 有利于扩大市场份额 适应个性化定制生产的需要
3.1.3 现代企业的研究与开发
研究与开发的分类
研究与开发（Research and Development，简称 R&D）包括基础研究、应用研究和技术开发。 基础研究进行的是探索新的规律、创建基础性 知识的工作； 应用研究是将基础理论研究中开发的新知识、 新理论应用于具体领域； 技术开发是将应用研究的成果经设计、试验而 发展成为新产品、新系统和新工程的科研活动。
结构设计过程
开始 市场需求分析 资料和图形库 总体设计 初步设计 Y 原型修改 N 结构设计 N 评估决策 Y 工作图设计 有限元设计 优化设计 计算机绘图 CAD 原型产品 三维几何造型
总体设计
通过市场需求分析，确定产品的性能、设计原则、技 术参数、概略计算产品的技术经济指标和进行产品设计 方案的经济效果分析。
概念设计
结构概 念方案
工艺概 念方案
初步设计 产品初 步方案 工艺初 步方案
详细设计 产品详 细方案 工艺详 细方案
3.3.3 并行工程技术
虚拟设计技术
面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的 集成过程； PDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成 平台； Internet使设计集成的范围更加广泛； STEP标准作为设计开发集成的标准接口。
产品数据管理（Product Data Management） PDM 对CAD、CAPP、CAM等单元技术的集成 产品系列化、零部件标准化、通用化 成组技术（Group Technology， GT） 减少变化的方案（Variety Reduction Program，VRP） 固定/可变技术、模块化技术、功能复合和 集成技术、范围划分技术、趋势分析技术
技术设计
将技术任务书中确定的基本结构和主要参数具体化，根 据技术任务书所规定的原则，进一步确定产品结构和技 术经济指标，以总图、系统图、明细表、说明书等总括 形式表现出来。
工作图设计
根据技术设计阶段确定的结构布置和主要尺寸，进一步 作结构的细节设计，逐步修改和完善，绘制全套工作图 样和编制必要的技术文件，为产品制造和装配提供确定 的依据。
功能 可制造性 并行设计 可靠性 质量保证 顾客满意 环境保护
可装配性
并行工程的主要思想 设计时同时考虑产品生命周期的所有 因素。 设计结果产生产品设计规格和相应的 制造工艺和生产准备文件。 设计过程中各活动并行交叉进行。 不同领域技术人员的全面参与和协同 工作。 高效率的组织机构。
并行产品开发的流程特点 产品设计的各阶段是一个递阶渐进的 连续过程。 产品设计过程和产品信息模型经历从 定性到定量、从模糊到清晰的演化。 产品设计过程和工艺设计过程并行展 开，同时进行。
新产品的概念
在一定地域范围内（省级以上）第一次试 制生产（经有关权威部门鉴定并确认）， 在原理、用途、性能、结构、材质、工艺 技术的某一方面或几方面有明显改进， 具备独创性、先进性、实用性的产品。
新产品的分类
分类 标志 新 产 品 类 别 创新改进 程 度 全新产品 地域特征 决策方式 按所处 开发阶段 实验室新产 品 试制新产品 试销新产品 正式生产 新产品
3.3 产品设计与开发的组织方法 3.3.1 串行的产品设计方法
需求 结构设计 工艺设计 制造
a)串行过程
需求 结构设计 工艺设计 制造
b)并行过程
串行的产品设计方法
串行设计：从需求分析、产品结构设计、 工艺设计一直到加工制造和装配是一步步在 各部门之间顺序进行。 产品开发工作流程：
市场人员 提产品构想 设计人员 完成产品定义 制造工程师 确定工艺工程
国际新产品 自主研制
换代新产品 国家新产品 协作开发 改进新产品 地区新产品 技术引进 企业新产品 用户订货 开发
3.2 产品设计与开发过程
3.2.1 新产品开发程序（串行过程）
创意 构思 市场调查 技术调查 评审并作 开发决策 研究制 定计划 新结构新工艺 新元件研究 评审并作产品 设计决策
第一阶段 开发决策 技术 任务书 技术 设计 工作图 设计
3.3.2 并行的产品设计方法
并行的产品设计方法
并行设计方法是对产品及其相关过程，包括制造过程 和支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方法。 该方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生 命周期从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、 成本、进度和用户需求。
过程 需求阶段 设计 阶段 减低成本 提高效率 制造 阶段 营销 阶段 使用 阶段 可靠性 可维护性 操作简便 终止 阶段 环境 保护
典型产品的工装系数：
产 品 名 称 航空喷气发动机 汽车发动机 中型载重汽车 特种轻型汽车 普通数控车床 特种车床 生产类型 成批 大批 大量 成批 大批 小批 工装系数 22 19 10 5 5.5 2.2
5、产品试制和鉴定
（1）样品试制 目的：考核产品的结构、主要性能和关键工艺。 工艺准备特点：力求简单。 样品鉴定：重点在于基本功能的实测和运转试验。 （2）小批试制 目的：考核验证工艺，掌握生产规律。 工艺准备特点：力求完备。 产品鉴定：除检查产品实体的结构、性能和技术经 济指标外，还要检查工艺文件的准确性、完整性。
质量控制人员作 质量保证计划
确定产品总费 用和生产周期
关于串行产品开发过程 存在的首要问题是以部门为基础的组织机 构严重地妨碍了产品开发的速度和质量。 存在问题的原因主要有： 各下游开发部门所具有的知识难以加入 早期设计，加入设计的阶段越早，降低 费用的机会越大。 各部门对其他部门的需求和能力缺乏理 解，目标和评价标准的差异和矛盾降低 了产品整体开发过程的效率。
第二阶段 机能研究 样品试制 工艺准备 样品 试制 样品 鉴定
第三阶段 结构设计 小批试制 工艺准备 第五阶段 小批 试制 小批试制
第四阶段 工艺设计与样品试制 产品 鉴定 评审并作 投产决策 商业性 投产
试销
第六阶段 投产决策
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பைடு நூலகம்
3.2.2 结构设计过程
产品结构设计过程包括从明确设计任务 开始，到确定产品的具体结构为止的一 系列活动； 结构设计阶段决定了产品的性能、质量、 成本； 产品结构设计一般分为总体设计、技术 设计、工作图设计三个阶段。
1、产品图纸的工艺分析和审查： 站在制造的角度分析和审查产品的设计图纸。 工艺性好的产品有三个要求：制造难度小、制造 成本低、制造中不易出废品。 2、工艺方案的制定：是工艺准备的总纲，内容有： （1）工艺路线、关键工艺解决方案、工艺规程形式； （2）生产组织的形式； （3）工艺装备的配备原则； （4）产品试制和过渡阶段的内控质量指标。