曲軸銑端面打中心孔機床總體設計及夾具設計
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外文翻譯
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名 錢 俊
班 級 B機制077
學 號 0710101715
指 導 教 師 袁 健
外文資料名稱： Series Design of Large-Scale NC
Machine Tool
外文資料出處：J China Univ Mining & Technol 2007, 17(2): 0272–0276
附 件： 1.外文資料翻譯譯文
2.外文原文
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
大型數(shù)控機床的系列設計
TANG Zhi
東華大學,工程及機械研究所、中國,上海201620
錢俊 譯
摘 要: 在西方發(fā)達國家,產品體系的設計是一個成熟的概念.在上個世紀，它已應用于軍工業(yè)。然而到目前為止, 在中國，功能組合仍是產品系統(tǒng)設計的主要方法。因此,就產品概念的生成和產品相互作用而言，我們和全球市場的要求相比處于弱勢。今天，這個系列產品設計的想法已經引起了人們對設計領域和產品一代的定義及其參數(shù)標準化的關注。雖然一臺大型數(shù)控機床的設計是很復雜的，但是系列產品牢固地設計了平臺建立的概念，它可以由配售對象設計的精確演練進一步優(yōu)化。一臺大型數(shù)控機床的設計過程詮釋了系列產品設計的本質。
關鍵詞:大型數(shù)控機床；系列產品設計；優(yōu)化設計
1 前言
大型機床的設計管理需要許多不同科目的參與包括工程學，運動學，色彩研究學，工效學和企業(yè)標識。目前，在中國強調功能設計，然而在西方國家，多彩識別系統(tǒng)和系列產品定義已經進入工業(yè)設計領域。在中國模仿臺灣和其他一些地區(qū)的產品是很普遍的，這就導致了市場中的產品質量相同的現(xiàn)象。不同工廠制造的大型數(shù)控機床基本上沒有區(qū)別。所以，引進系列產品設計對中國的生產過程很重要。
早在19世紀30年代，美通用公司的設計者們采用了一種新的設計模式，即計劃性淘汰。根據這個計劃，汽車的風格至少每2年有一個小的變化，每3-4年有較大的變化，這樣就能定期提供新款式的汽車。這個計劃的目的就是說服客戶放棄他們的舊汽車來追趕新的風格。理論上，根據計劃廢除已經建立的系列產品設計，引進新的系列產品設計提高了公司內部的管理決策水平和銷售。從19世紀30年代到60年代，系統(tǒng)設計由于金融危機和第二次世界大戰(zhàn)沒有得到太多的改善。然而，戰(zhàn)爭的需求激發(fā)了消費者產品的大規(guī)模生產，在產生了大量廉價的工業(yè)產品后，戰(zhàn)爭的另一種危害出現(xiàn)了。第二次世界大戰(zhàn)之后，系統(tǒng)設計和系列產品設計在美通用汽車公司和一些其他出現(xiàn)在意大利，英國和德國的汽車制造商。這發(fā)展到先進水平，許多注意力被用來指導公司間的合作。很明顯，這種變化的影響非常顯著，例如BRAUN。從1960年到1970年，日本開始在多國公司進行產品開發(fā)，與此同時，日本政府設立工業(yè)產品出口規(guī)范。在最近20年，許多機構和組織忙于設計過程，設計方法和設計管理的研究。目前，就大型數(shù)控機床的系列設計而言，重要的是保持對公司的內部特色，這是系列設計系統(tǒng)的核心。圖1是中國一個特定公司的大型數(shù)控機床的原型。
圖1中原始機床原型的風格實際上與20世紀中期的設計系統(tǒng)相符合。它有一些問題：1)無輔助設備發(fā)動機；2)尖銳的角落風格；3)配件不匹配的主機；4)線路安排并非有序；5)開放式的門已經過時了；6)單一的顏色，缺少鑒定；7)整體風格過時，與先進產品識別系統(tǒng)不相符合。因此，這樣的風格在表達產品形態(tài)和功能方面太直接。系列產品的設計與其基本功能特點相符合是很重要的。
圖1原始車床原型
2 產品識別系統(tǒng)
一般的，產品識別因素決定了特定公司的運作，這是產品識別系統(tǒng)的本質即清楚地鑒定特定的產品。因此，產品識別系統(tǒng)應該1)盡可能地吸引社會關注，2)同意公司的視覺概念標準，3)提供一個特有的標志，4)能給人留下深刻印象，5)滿足不同類型產品的需求，6)符合審美情趣，7)不會顯著增加新的設計開發(fā)帶來的生產成本。
從產品鑒別的觀點來看，這是為了提高產品價格和滿足市場競爭的需求。類似于飛利浦標簽上的“精于心簡”，其核心價值觀的體現(xiàn)是一個公司獲得公眾熱情接受的關鍵。其平臺的建立，優(yōu)化設計和模塊化管理應作為系列產品的主體被引進來支持公司層面上的產品識別系統(tǒng)。
圖2是設計平臺圖表。
在建立識別系統(tǒng)之前，需要提供一個大型系列數(shù)控機床的通用平臺，然后為了確定哪個平臺適合特定產品的設計而進行優(yōu)化。因此，該平臺是未來系列產品的關鍵。
圖2 平臺設計的介紹
3 建立產品平臺
3.1 平臺的建立過程
為了產品集成的不同構架，該平臺通常能最有效的確定成本。設計時間可以減少，生產率可以提高因為變形產品來自同一個平臺。特別的，對大型數(shù)控機床來說，特定地區(qū)的定制產品采用已經建立的產品平臺簡單而且有效，這很重要。
建立一個平臺的目的不是為了產品功能，而是專注于系列產品的設計和對其他系統(tǒng)有關的產品技術。就平臺而言，工程團隊應該建立產品的系統(tǒng)模型，包含了精確描述產品的系統(tǒng)框架，然后匯報給設計師作為建立平臺的參考（圖3）。
圖3 機床平臺的設計過程
3.2平臺設施的評價
以下是四個基本評價標準：
1) 材料成本和生產成本（這將影響到產品的最終價格）。
2) 庫存成本。
3) 視覺的需求。
4) 工效學。
這些標準的列舉是系列產品差異化的基礎。圖4顯示了該系列產品四個備選項目的清單。這些產品都列在圖標的頂部，并列為介紹。為了方便分析，該系列產品分為幾個部分。四個不同的平臺提出四個不同的系列，其中A系列包含一個電源供應器，B系列包含電源，石油槽和電線，C系列包含電源，底座和一條線控制器，D系列包含電源和油過濾器。它們的分數(shù)根據以下規(guī)則記錄：1)基本設計，“0”； 2)好于基本設計，“+”； 3)差于基本設計，“X”。
圖4 產品平臺及系列產品選擇圖表
在評價之后，我們獲得一個總得分，這是優(yōu)化平臺的基本項目。對像大型數(shù)控機床這樣的項目來說，為產品零件建立一個部分優(yōu)化設計是至關重要的。
4 產品優(yōu)化設計
優(yōu)化產品設計的通常的目的不是在于平臺，而是在于特定產品和結構設計，它應該遵循一些功能就像我們機床門風格的改善。平臺和單一的產品優(yōu)化設計通常被大型設備所采用。通過利用基本平臺，新型產品很容易被開發(fā)出來。模塊化開發(fā)，電樞板技術和快速成形技術變得很容易并足以滿足市場的需求。然而，基本平臺也有一些缺點。一般來說，一個系列中只有一樣產品在材料，開發(fā)費用，外觀要求和人為因素方面都較為成功的。對于其他低等級的系列產品來說，這就是所謂的旗艦產品。
假設某產品是一個單一的設計，不是基于平臺，因此它可以表示為一個優(yōu)化問題?，F(xiàn)在讓我們來嘗試一下優(yōu)化以為結構變量的目標函數(shù)，受限于函數(shù)，成本和其他方面的限制，然后我們得到
限制函數(shù)，
預算限制 ，
其中g代表限制函數(shù)，cost代表系列產品，B代表預算。
計劃工作已平臺能夠構建一個優(yōu)化模型為基礎。在選擇產品平臺之前，我們首先必須確定什么是公用部分和什么事專用部分。當專用部分的成本降至最低時，整個系列的成本也隨之降為最低。所以優(yōu)化需要在兩個層面是進行，即平臺和專用部分?；谄脚_的產品的功能取決于變量，共用同一平臺的產品功能取決于變量的設置。同樣這個準則也可以用于單一產品的設計。在平臺上控制相關變量，不同的優(yōu)化過程可以變得靈活。優(yōu)化問題由
函數(shù)極限，
預算極限所決定。
其中B為系列產品的預算。
這個數(shù)學表達式是優(yōu)化過程的一個簡單描述。事實上，我們在細節(jié)方面仍然采用小規(guī)模的模塊化設計。對于這些大型數(shù)控機床，模塊化設計非常適用，它可以處理產品內部零件的細節(jié)，使研究和開發(fā)成本降低。此外，優(yōu)化設計可以應用在功能模塊組合，就像不同尺寸的機床在結構和門的數(shù)量上有很大差異。然而，優(yōu)化設計需要在控制臺的安裝，接線設置和應用方面進行一定的調整。
5 產品模塊化設計
配件的標準化和快速成形是模塊化設計的兩個主要特點?；谶@兩個特點，在一個系統(tǒng)中，模塊化產品一般可以分為幾個層次。然而，由于不同角度的理解，模塊化的標準和結果并不是唯一的；子函數(shù)的最終關系很可能是整體或模塊化的結構。有兩種產品模塊：一種基于功能模塊，另一種基于生產模塊。第一種是根據一般產品功能設置并由子功能來表達。對于第二種，考慮到生產過程中一些配件的結合，形成組裝模塊（圖5）。此處提到的模塊化是在概念層次的，它的功能特性有生產和組裝。
圖5 產品系統(tǒng)結構的設計模塊
6 系列產品的參數(shù)集
6.1 尺寸參數(shù)
在像大型數(shù)控機床的復雜產品方面，參數(shù)的確定是很重要的。當我們調節(jié)相對量的時候，產品的功能性是我們首先要考慮的?，F(xiàn)在，毫無疑問，產品受到全球競爭，越來越多的經典產品成為世界范圍內的首選。
對一個來自系列產品設計的旗艦產品來說，冗雜，復雜的和反人性的細節(jié)已經根據一定的標準消除。在設計過程中，審美，結構和相互作用必須加以考慮。顯然，機床的底座和電源可以是三維特性標準（圖6），即新產品的標志設計。所以，大小和比例參數(shù)是可調的。關于不同種類的比例參數(shù)，見圖7，介紹了門的比例，移動門和電源。所有參數(shù)都根據人體工程學確定，特別鑒于亞洲人的身體比例。
圖6 新機床概念
圖7 工程圖設計標準
6.2 參數(shù)設置圖表
有四種類型的產品，每個都有四個名叫A，B，C和D的平臺。工程師們被要求選擇出適合任一產品的平臺。他們還被要求對應于每一類產品評估剩余的四個因素：材料成本，開發(fā)成本，視覺需求和人體工程學要求。
7 結論
真正的產品是系列產品設計的必然結果。在最后組裝過程中調整參數(shù)唧是很有必要的。
任何能夠占據目標市場的單一產品會在不久的將來變得眾所周知，系列產品的發(fā)展方向必定將贏得世界個地的美譽。每一個在產品方面的改進并不意味著徹底改變。開始時有一個好的計劃設計方向是項目管理的關鍵。在市場經濟指導下，滿足系列產品設計的期望是很必要的，如果我們不能有效地利用新產品的發(fā)展和設計過程，我們將會失去系列產品設計所用的資源。
參考文獻
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