产品设计技能篇1
关键词：计算机辅助设计；工业产品CaD；技能大赛；inventor
计算机辅助设计（工业产品CaD）赛项自举办已有6年时间。参加全国技能大赛的江苏省代表队，每年在这个项目中获得的金牌数量首屈一指。谈到这个项目，不得不提到一款软件———autodeskinventor。这款软件是由autodesk公司开发的，一种基于自适应技术的三维可视化实体模拟设计软件。与其他同类产品相比，inventor具有设计环境直观、装配显示快速、装配自适应、辅助协作设计和易学易用的特点，目前已推出最新版本autodeskinventorprofessional（aip2016）。2016年该赛项国赛使用的即时inventor2016版。工业产品设计（CaD）大赛具有涉及面广、培训（集训）难度大、学习方式灵活、对参赛选手的要求高等特点。所以，教师在指导学生训练时，除了要考虑到软件的使用操作、产品设计外，更重要的是懂得如何选拔学生及教师各方面综合水平的提高。
1.软件与制图方面
正所谓磨刀不误砍柴工，只有软件使用熟练了，才能很好地掌握软件的使用精髓，才能快速对图纸进行建模。一开始可以先从软件本身入手，熟悉软件的下载/安装/激活/启动、软件的工作界面、简单的功能运用，培养学生的学习兴趣。其次可以通过软件中快速入门一栏里的视频与教程进行初步学习，对该软件有一定基础的学生可以去autodeskinventor官网查看2016版新特性或在web中访问帮助与资源，也可以借助网络查找相关视频或观看配套书籍资料进行软件的学习。关于软件的学习不是单方面的，根据CaD基础图纸要求，需要初步熟悉三维实体模型的基本技能，如：绘制草图、平面创建、拉伸、旋转、圆角、倒角、偏移、放样、抽壳、打孔、凸雕、环形阵列、矩形阵列、镜像、分割、贴图、加强筋、螺旋扫掠、螺纹、拔模、加厚/偏移、删除面等。在三维零件的建模中，要特别强调约束：重合约束、共线约束、同心约束、平行约束、垂直约束、竖直约束、相切、平滑、对称、相等约束的使用。另外，了解投影几何图元与投影切割边之间的区别在哪里，能够很快速地创建多边形、槽、圆弧、圆、椭圆、样条曲线、直线。除了能够创建二维草图，三维草图中建模也很重要，尤其是相交曲线、分模线投影到曲面、点、线、面的高层次使用。对软件慢慢熟悉之后，就可以对高阶的技能进行学习，如：创建自由造型。曲面中缝合、嵌片、灌注、面转换等。对于一些产品造型，可以通过增加栅格孔、凸柱、支撑台、止口、卡扣式连接增强设计合理性。最后通过对技能的熟练，熟练完成零件造型、部件装配、钣金设计、工程及表达视图、拆装动画、三维仿真、配色渲染等。
2.产品设计方面
好的设计不是模仿出来的，而是将相关的知识与技能掌握到一定程度，通过灵感点燃后创造的。对于初学者来讲，首先要对产品设计的基础知识进行学习；其次学习优秀的设计产品，如获得德国设计红点设计大奖的产品，获得中国红星设计奖的产品，日本g-mark设计奖、金点设计奖、iF设计奖、CaD中国设计奖等的产品。对这些优秀作品的建模进行构思，然后通过软件进行模仿建模，也就是所谓的仿形。一开始可能花费的时间很长或建模的质量较差，这都是正常的。练习得多了，速度和质量自然就上去了。对于一些常见的“标准件”，如：游戏把手、吸尘器把手、吹风机鱼形嘴、电源开关/按钮等要多加练习。还有一些产品之间可以进行转换，如：车载空气净化器跟无线路由器，儿童温度扫描枪或手握式二维码扫描枪、电子体温计与录音笔等。产品设计方面除了要遵循人机工程美学及产品功能结构合理性外，还要遵循实用性原则、创新性原则、美观性原则、经济性原则、合理性原则、环保性原则，这些原则是精神功能和物质功能的完美结合。
3.自主创新与国际接轨
随着工业4.0的到来，我国制造业面临升级转型。由原来的完全依靠人工设计图纸、控制机床生产，到用可编逻辑控制器（pLC）控制所有生产环节，将生产线自动化。在“大众创业，万众创新”和“中国制造2025”的政策下，我国工业产品设计紧跟世界步伐，国内CaD大赛逐步与世界技能大赛接轨。引入世界CaD大赛中机械设计技能标准，制定计算机辅助设计CaD技师鉴定标准，开展CaD竞赛，这对于江苏省乃至全国各类院校、企业CaD从业人员的机械CaD教育起到了导向和示范作用。通过大赛提高江苏省CaD水平，培养与世界技能大赛接轨的CaD高技能复合型创新人才队伍，提高我省企业的自主创新能力。以产品设计为核心的现代工业设计，其发展方向应与产品设计制造的整体发展趋势保持一致，创新性突出表现在以下几个方面：（1）创新的机会总是存在，科技进步总是为创新设计提供新机会。充分利用各种新兴技术、新式能源、新型材料及新科技成果，结合市场需求，发挥设计师潜能，实现标新立异的设计创新。（2）一方面，富有创意的作品不仅有用，而且能够带来美感；满足功能、心理学和美学标准，强调产品的有用性。另一方面，产品的美学特点与其有用性是统一的整体。创意设计并不会改变产品自有的创新性、力量和价值，因此永远也不会看上去过时。（3）所谓好的设计，不仅要关注每一个细节，体现出设计过程对产品的用心设计及消费者的尊重，而且要考虑产品尽量简单不要繁琐。简单就是要体现在更少、更好，专注于核心方面，没有非核心因素带来的负担，也就是让产品体现出纯粹和简单。
4.结语
产品设计技能篇2
关键词：空调结构设计；提高产品性能；影响；分析
空调可以调节夏季的高温，可以驱赶冬天的寒冷，让人们可以随着自己的心愿任意地调节自己喜欢的温度，使人们的生活和工作的环境更加的舒适。随着人们环境保护意识的增强，空调设备在结构设计中也做了很大的调整，空调生产厂家为了迎合市场经济的发展，研发出更加节能、环保类型的新型产品。对空调的内部结构进行了更好的技术改进，达到提高空调的性能，降低了能源的消耗，提高了能源的高效利用率，推动空调产业的向前发展。
1优化空调性能的优点
现在的空调与电脑、电视、洗衣机、冰箱一样是人们日常生活中，家用电器的重要组成部分，其中空调的消耗能量是最高的，对人们的生活环境影响也最大。在空调的生产过程中，使用了非金属元素氟，非金属元素氟可以对大气外层的臭氧层进行破坏作用，臭氧层具有隔离太阳紫外线的功能，保护地球生物不被紫外线直接照射；一旦臭氧层出现空洞，紫外线就会通过空洞直接进入到地球表面，给地球生物造成重大的伤害。例如：紫外线直接照射到地表或是人体上，可以产生强烈的辐射，导致海洋生物的死亡或是灭绝，使农作物大量的减产，使人们的皮肤出现红肿、皱纹、色素沉积等问题。空调使用的数量越多，产生的氟元素就会越多，破坏臭氧层的几率就越大，对人体造成的伤害就越强。空调的运转是由电能带动的，电能是由煤炭资源经过燃烧释放出的热能，或是由石油、天然气等不可再生资源的消耗产生的热能带动。如果有一天这些不可再生资源消耗完了，人类生存的环境将不可想象。因此，只有优化空调的性能，改善空调的内部结构，加强空调的能源使用效率，生产出符合社会经济发展的新型产品，才是节约能源的最好做法。
2优化空调的各个组成部分
2.1空调换热器的优化
换热器是空调的重要组成部分之一，要想提升空调的能源利用率，改变空调的内部结构，首先，就要优化空调的换热器。空调的重要组成部分中包括换热器和压缩机，它们是空调消耗能源最大的组成部分，要想优化空调的结果设计，就要先将空调的换热器更换成比当前使用更大的。更大的换热器可以促进空调更好的调节环境的温度，降低空调的能源消耗。当然，优化换热器的同时，还要兼顾生产成本的考虑，既要选择最适合的换热器，优化空调的结构设计，又要提高空调的使用性能。
2.2空调压缩机的优化
空调的压缩机比换热器的重要性更高，属于是空调结构的核心技术，压缩机的性能决定了空调的使用性能，优化空调的压缩机是提高空调节能的最佳途径。空调的压缩机大多数采用的旋转式压缩机，这种压缩机的制冷量与空调的整体制冷量不同，当压缩机的制冷量过高时，就会增加空调的耗能，降低了空调的性能；当压缩机的制冷量过低时，就会损失制冷的数量，使空调的整体制冷量降低，起不到空调节能的效果。因此说，压缩机的能效决定了空调的能效，是空调能效的重要参考数值，能效高的比能效低的更加节能。与换热器一样，优化压缩机要考虑生产的成本控制，推动空调事业的发展。
3影响空调性能的送风方式
空调的使用是为了更好的改善人们生活和工作的环境，更换室内的空气，保证室内空气的流通和清新，使人们生活在轻松、愉悦的环境之中，提高生活环境的质量。
3.1置换通风
置换通风是新兴起的一种空调换气方式，他是将新鲜的气流从空调的散热器中释放出来。这些新鲜的气流由于没有受到外界的污染，所以质量比较轻，是从室内的底部上升到室内的顶部，在气流上升的过程中，底部的空气比较新鲜，上面的空气由于杂物比较多，空气的质量不是很好。因此，空调的散热器一般安装在室内的底部，确保空调通风的顺利进行。
3.2工位送风
工位送风是非常特殊的送风方式，包括设备通风、区域通风、人员的自动调节。工位送风的方式就是将送风的出口安装在人们可以呼吸的位置，通过特殊的管道把送风口与空调的送风设备连接在一起。空调的送风口的位置可以根据人们的需要进行位置的调换，气流的速度、流量、流向、温度的调节，从而提高空调设备的使用性能。工位通风更加适合现代的办公环境，满足不同人对生活环境的要求，更好地发挥空调设备的性能。
3.3地板送风
地板通风属于混合形通风方式，空气经过处理之后要经过地板下的静压箱，传输到送风散流器，再由送风散流器输送到室内，与室内的空气混合在一起。地板送风将新鲜空气由下至上地在室内进行流通，带走室内的热量和湿气，通过屋顶的排风口排除，保持室内温度和湿度的均衡。地板式的送风方式带有一定的局限性，受到地板高度的限制，送风的数量有限。适合安置在散热设备比较多、人员集中、建筑密集的地方使用，促使空调设备的效果达到最好。
4结束语
综上所述，空调是人们日常生活和工作必不可少的电器设备，空调的耗能也是众多电器中最大的一个。随着社会经济的不断发展，环保节能越来越受到人们的重视，只有提高空调设备的使用性能，才能推动空调设备市场的向前发展。调节空调设备的结构，优化空调设备的压缩机和换热器，提高空调的使用性能，使空调的性能发挥到最大值。在生产空调时，设计师要了解空调结构设计的重要性，设计出更好、更符合人们需要的空调，切实地改善人民的生活和工作的环境。
参考文献
[1]龙剑秋.空调结构设计对提高产品性能的影响[J].科技经济市场,2014(5):79-80.
[2]张志明.空调结构设计对提高产品性能的影响[J].科技视界,2015(15):77.
产品设计技能篇3
【关键词】Cae；产品设计；有限元分析；应用
1、引言
随着世界经济全球化进程的不断加快以及市场竞争的激烈程度不断提高，生产制造企业迫切需要缩短产品研发的周期和成本投入，Cae技术的大规模普及正式满足了这样的要求。Cae（计算机辅助工程）的实质就是为工程设计提供一种用于计算和仿真的平台。目前的Cae应用领域覆盖了电子设计、飞机、汽车等大量的工程领域，Cae技术在这些领域的大规模应用大大的缩短了产品的设计周期，加快了产品研发的速度，而且通过Cae虚拟模拟技术的应用，大大降低了产品研发的成本，也为企业提高经济效益带来了条件。
2、Cae内涵及设计
通常情况下的产品设计采取的是首先进行产品的设计，然后通过Cae（计算机辅助工程）技术对设计的产品进行后期的基于软件平台的分析，在这种意义来讲，Cae技术是CaD（计算机辅助设计）技术的后续过程。然而，随着经济社会的快速发展以及市场竞争的不断激烈，同时也是为了满足公司降低产品开发成本、缩短产品开发周期的需要，将Cae技术在产品开发中的应用进行了新的调整，更加倾向于将Cae技术置于CaD技术的前一阶段，即首先通过基于计算机的软件仿真技术对产品就行仿真，可以大幅度的缩短产品的开发周期，同时对于降低产品开发成本也有着显著效果。Cae技术本身就是一种典型的设计方法，它的应用对于产品设计的整个流程都有着重要影响。一般情况下，传统的经验设计思路虽然能够取得一定的效果，但是如果加入Cae技术的理性元素，就会使得产品设计的周期更短、质量更好。而且可以通过计算机软件的仿真大幅度的降低产品实验过程中的成本，对提高公司产品的竞争力、增加公司经济效益有着显著的作用。而且Cae技术的应用不仅仅是在提高制造企业的创新能力，同时对于理论研究和结论的验证有着重要的作用，对于推动我国的制造行业的快速成长意义重大。目前，Cae技术已经成为了很多行业进行产品验收的重要依据，足见其在产品设计中的应用越来越广。
3、Cae在产品设计中的作用
Cae技术的应用贯穿于企业产品开发的整个流程，并且在各个环节都发挥着重要作用，给企业带来了巨大的经济利润。其中，Cae技术的计算机软件仿真能力主要体现在产品开发的初期，同时也可以为产品的材料采购、机床准备等环节提供重要参考，对于保证产品设计的可靠性和正确的方向有着重要作用。因此，可以说Cae技术为产品的整个开发过程提供了十分重要的参考依据，大大缩短的产品设计的周期。
（1）产品设计初期的仿真
在企业产品的初期阶段，企业需要结合市场的实际需求情况、产品能够完成的功能、产品的商业价值等因素对所设计的产品进行综合的规划设计以及产品设计方案的确定，在此阶段采用Cae技术可以对产品的初期设计思路进行验证，同时还能够通过Cae技术对不同的后续方案进行筛选，以使得产品的设计方案更好的满足产品性能、市场的要求，而且还能够通过Cae的仿真结果为企业公司高层进行决策提供一定的参考。总的来说，初期阶段Cae技术的应用主要解决的是产品的可行性以及产品功能性要求的满足情况的仿真分析，对于企业合理确定产品设计方案有着重要指导意义。
（2）产品设计阶段的仿真
产品设计阶段是Cae技术应用的核心阶段，主要是应用计算机软件的辅助仿真技术完成产品的设计，包括产品的整体设计、零部件设计、图纸、用料、加工工艺等各个方面。根据对Cae技术的设计思路可知，在这个阶段的Cae技术应用主要是对不同的零部件功能性进行验证，以确定其是否能够满足产品的功能要求，而且仿真可以既可以是系统级的也可以是某个单独的零件。这些仿真的结果能够为产品设计师提供很好的参考，对于加快产品设计速度有着重要作用。
（3）产品试验阶段仿真
在整个产品的设计周期中，产品性能的试验是最为关键的环节。以往传统的产品设计流程中，大都是采用先行制造产品的样品，然后对样品进行试验验证，一旦样品的某个方面不能够满足产品设计要求，就需要对样品重新进行设计、加工、试验，整个阶段需要反复进行数次，这种传统的实际方法极大的浪费了产品设计的时间，同时增加了产品设计的成本。
目前，Cae技术的大规模应用对于降低产品试验阶段的时间和试验次数有着显著效果。其主要原因是可以在产品的计算机软件仿真过程中就可以发现产品中存在的问题，及时的对产品的设计进行修改，有效的避免在实际产品试验阶段的复杂修改，可以大幅度的节约产品设计的周期，提高产品的市场竞争力。同时，Cae技术的应用对于产品成功完成试验阶段有着重要意义，设计人员可以在产品的实际试验前就通过Cae技术完全的掌握产品的实际特点，可以在产品的试验阶段加快产品的性能分析，缩短产品试验阶段所需的时间。
（4）产品制造阶段的仿真
产品的实际制造阶段是产品设计的最后一个流程。在产品制造阶段的计算机仿真主要是对产品制造的工艺进行分析，通过Cae技术的应用可以有效的简化产品的加工工艺，同时可以有效的避免产品设计中的缺陷问题，使得产品具有实际的产品化特点，降低产品制造中的成本支出。
4、提高Cae分析效果的措施
通过对以上Cae技术在产品设计中的应用分析可以发现，做好Cae分析对于产品的设计具有重要意义。因此，需要根据实际的市场情况和产品设计情况，加强Cae在产品设计中的效果。Cae分析看似简单，实际上却包含着巨大的工作量。通过Cae技术确定合适的产品设计参数是十分复杂的过程，需要对Cae软件的特点、产品设计的特点等进行详细的分析后才能够得出较为合理的结论，最后还需要通过Cae技术对计算结果等进行合理性验证。加强Cae分析的应用能力，经验和理论都占有重要的位置。首先专业的Cae分析设计人员要通过相关的专业学习以及培训，对产品开发的各个环节、Cae软件特点等熟练掌握，同时在实际的应用中要不断的积累和总结，通过经验更好的指导今后的工作。
产品设计技能篇4
【关键词】现代设计；机电产品；优化设计
机电行业的产品，其技术来源是机电一体化技术，而机电一体化技术又是一门新兴的交叉学科。它所涉及的主要技术科学领域既包括有：传统的机械设计、微电子技术、经典控制理论等内容，同时包括了现代信息处理技术、现代设计方法、软件工程，以及自适应控制、模糊识别、系统仿真、人工智能等现代控制技术。而且随着现代科学技术的发展，这些学科之间以及这些学科与其他学科之间的相互渗透将会越来越多，它们之间的界限将越来越模糊。
一、现代机电产品的发展趋势
随着相关学科的发展，与传统的机电产品相比，现代机电产品发展总的趋势呈现为：1.正向着智能化方向发展。随着计算机技术的迅速发展，人工智能已在各学科广泛采用，而人工智能技术与机电一体化技术的结合，导致了智能机械（如机器人、智能仪表）的出现。不少工厂也逐步实现了工厂管理、生产的自动化和无人化；2.正向着小型化、轻量化方向发展。由于微电子技术和纳米技术的发展，加速了机电一体化技术发展的进程，机电产品也越做越小、质量也越来越轻；3.正向着综合化方向发展。由于现代机电产品涉及的领域越来越多，不仅涵盖了机、电、磁、声等领域，也实现了与信息论、控制论、系统论的集成。技术含量也越来越高，产品的结构越来越复杂、功能越来越齐全；4.正向着高可靠性方向发展。机电产品集机械产品和电子产品于一体，而且使用机电产品的场合也越来越多，环境也越来越复杂，对于现代的机电产品而言，势必要求其具有较高的可靠性和抗干扰能力。
传统的机电产品正日益为现代机电产品所代替，单纯的机械产品和电子产品应用的领域将会越来越少，直至退出历史的舞台。
二、现代设计方法与机电产品设计相结合
在市场发展越来越成熟的今天，现代机电产品所涉及的学科和工业门类众多，用传统的设计方法很难达到设计的要求。因此，对现代的机电产品来说，其设计思想和设计方法都将会有一些全新的内容。本文正是基于这样的出发点，用发展的眼光，把现代设计方法与机电产品的设计相结合，着重介绍了并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计在机电产品设计方面的应用。
1.并行设计
并行设计是一种对产品及其相关过程（包括设计制造过程和相关的支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类：
（1）基于人员协同和集成的并行化。就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体（企业）协同起来。机电产品的特殊性要求是：团队成员的知识面较广是跨领域的、善于理解他人观点的能协同的人员。所有成员都能相互交流，可以通过利用日益完善的通信技术和计算机技术，建立一套完善合理的使用于机电产品的人员管理体系，加强不同设计团队（企业）工作的协调性。
（2）基于信息、知识协同和集成的并行化。该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。可以采用面向制造（DFm）和面向装配
（DFa）的设计方法，涉及CaX技术（即CaD/Cam/Capp一体化技术）、产品信息集成（pDm）技术以及与人员协同集成有关的信息技术。
当然，这两种机电产品并行设计方法并不是相互独立的。在实际应用过程中，它们往往是紧密结合在一起的。如现代企业所实行的eRp，不仅企业人员管理机制，还集成了CaX、pDm以及其他的相关技术，通过采用这样的方式来全面实现企业及企业间的并行工程。
2.虚拟设计
在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。所谓的虚拟制造（也叫拟实制造）指的是利用仿真技术、信息技术、计算机技术和现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，发现制造过程中可能出现的问题，在真实制造以前，解决这些问题，以缩减产品上市的时间，降低产品开发、制造成本，并提高产品的市场竞争力。正是依托这样的虚拟制造技术，建立与产品设计有关的计算机虚拟设计现实系统（VRS），在这个软环境中从事产品设计的技术叫做虚拟设计。
虚拟设计能实现在产品加工制造之前，建立产品的功能、结构模型，并能对其进行修改和评审，以满足不同客户的要求。它不仅继承了传统CaD设计的优点也具备了仿真技术可视化的特点，更能支持协同工作和并行设计，从而缩短了产品开发周期并通过各先进技术的利用和补充，使产品保持技术上的优势。机电产品的虚拟设计要以计算机技术（尤其是计算机网络、通信技术）为基础。对机电产品虚拟设计平台的建立应该包括三个层次的内容：一是产品模型的建立以及产品设计的优化；二是对产品（包括各部件）的评价和验证，比如产品性能评价、可制造性的评价；三是产品模型以及相关信息的传输。要实现虚拟设计过程中产品信息的共享，一般采用了Step（产品模型数据交换标准）的格式。在这些基础上可以建立机电产品虚拟设计系统，该系统集成了CaD/Cam系统、pDm系统、专家系统以及网络、通讯等系统。
3.绿色设计
绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程，其基本思想就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳人产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。我国在机电产品的绿色设计方面的研究尚处于起步阶段，目前的产品绿色设计只停留在简单的材料回收上，往往忽视了对产品零部件深层次的重复利用。产品的绿色设计主要包括以下内容：
（1）产品材料的选择和管理。产品的材料不仅要满足传统设计的使用和性能要求，也包括对环境约束准则的考虑。
（2）产品可拆卸性和可回收性设律列。可拆卸性设计是将废弃淘汰产品的连接按照需要和回收目标拆开而将零部件相互分离，及用利于产品拆卸的连接方式代替传统的连接方式；可同收性设计则是将产品中的可重用零部件及材料按照其性质进行分类，以便实现零部件重用或材料循环的一种设计思想和方法。
（3）绿色产品成本分析和设计数据库的建立。对产品的成本分析不仅包括了产品原始成本的分析，还包括产品环境成本的分析，以便设计出更绿色、成本更低的产品。而产品绿色设计数据库包括与产品寿命周期中环境、经济等有关的基础数据，以及各类评判标准。
（4）产品的绿色包装设计。除了设计出能满足客户要求和喜爱的产品造型和样式之外，还要充分考虑包装对环境的影响因素。
三、可靠性设计
机电产品的可靠性设计可定义为：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论为数学基础，从统计学的角度去观察偶然事件，并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律，而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性（概率）之间的关系。用来描述这种关系的模型很多，如正态分布模型、指数分布模和威尔分布模型。可靠性常用的数值标准有：可靠度（Reliability）、失效率（FailureRate）平均寿命（meanLife）。机电系统的可靠性不仅与组成系统单元（机械单元、电气单元或混合单元）的可靠性有关，还与组成该系统各单元间的组合方式和相互匹配有关。通常机电产品的可靠性设计包括以下几个方面的内容：
（1）明确机电产品中机械部件和电气部件的设计制造要求。
（2）系统可靠性建模。系统常用的可靠性建模方式有：串联系统建模、并联系统建模、混联系统建模、k/n系统建模和储备系统建模。可通过这些数学模型并采用适当的算法来计算出机电系统的可靠性。
（3）可靠性可预测。预测单元（机械单元、电气单元或混合单元）的可靠性，首先要确定单元的基本失效率，它们是在一定的环境条件下得出的，设计时可以从相关的手册、资料中查得。然后根据公式λ=kλb来确定各单元的应用失效率，k为修正系数，可由专门的资料中查得。对于不同的机电系统，其可靠性预测的方法也不同，常用的有元器件统计法、数学模型法和故障树分析法等方法。
（4）可靠性的分配。目的是提高产品设计质量、节约产品设计制造费用和时间。分配的原则根据机电产品各单元技术水平、复杂程度、重要程度以及相关费用等条件来决定，总的来说都是为了获取系统最高的可靠性。现在常用的分配方法有等分发、再分发、agree分配法和相对失效法和相对概率法。
四、智能优化设计
随着与机电一体化相关技术不断的发展，以及机电一体化技术的广泛使用，我们面临的将是越来越复杂的机电系统。解决复杂系统的出路在于使用智能优化的设计手段。智能优化设计突破了传统的优化设计的局限，它更强调人工智能在优化设计中的作用。智能优化设计应该以计算机为实现手段，与控制论、信息论、决策论相结合，使现代机电产品具有自学习、自组织、自适应的能力，而实现的手段有：
（1）模糊设计。模糊设计是以模糊数学为理论基础，它首先通过对设计对象的各项性能指标建立满足某些模糊集合的隶属度函数，并按其重要性乘以不同的加权引子，然后按一定的算法得到综合模糊集合的隶属函数，再通过优化策略，把模糊问题向非模糊化转化，从而实现寻优的过程。现在机电产品中涉及到模糊理论的场合很多，如模糊冰箱、模糊洗衣机、模糊微波炉，它们正悄然地改变着人们的生活方式。
（2）神经网络优化设计。神经网络是一种模仿人类大脑结构、功能的信息处理智能系统，一般由多输人单输出非线性单元组成神经元，各神经元按一定的模式连接，并构成各种连接模型。它通过反复的训练和学习以及自身的适应能力来完成对复杂信息的处理，使输出达到最优。神经网络的重要特征就是具有很强的自适应、自组织、自学习的能力和强容错性。
产品设计技能篇5
关键词：虚拟制造技术；飞行器；立体建模
中图分类号：tH166文献标识码：a文章编号：1009-2374（2014）02-0041-02
很多企业为了提高自己的竞争力，把虚拟技术应用于产品制造中，使虚拟技术充分发挥作用。目前，虚拟技术已经被广泛应用于各个行业。通过它，管理者可以从中了解到产品的具体制作过程，并及时发现制作中存在的问题，便于对产品进行改造，有利于提升企业的经济效益。
1虚拟制造技术概述
虚拟制造技术是一种新型的仿真与建模技术，目前，人们对它并没有一个明确的定义。虚拟制造技术具备多种功能，它能够把制造信息融于工艺与产品设计之中，计算机对数据进行处理后，可生成产品制造模型，模拟不同产品、不同类型的制作方案。除此之外，它还能够分析数字化产品的可制造性、可装配性、性能等，便于生产者进一步了解产品。其应用领域非常广，主要有运动学分析、容差分析、造型设计等。虚拟制作技术最初在德国、美国等工业发达国家较为流行，随后，我国也跟上了时展的步伐，将这种技术引入产品的设计与制造过程中。
1.1虚拟制造技术的功能
虚拟制造技术的基本功能就是仿真，它可以将仿真融入产品生产中，可迅速对产品加工过程进行评估，另外，通过它还可以了解到产品的具体工艺流程、产品性能、生产效率等，便于生产者随时优化产品，给产品制造创造一个合理的环境。其最主要的支持技术主要有两种：一是嵌入式仿真技术，二是虚拟现实技术，这两种技术主要适用于工业生产技术与产品设计中。生产者使用仿真技术，可建造一个产品设计的虚拟环境，优化并合理控制产品制作过程。
1.2主体技术群
虚拟制造技术的软件设计非常复杂，对虚拟现实技术的依赖性较强，它的主体技术群主要三种，分别为仿真技术群、控制技术群与建模技术群。就仿真技术群而言，它能够以虚拟技术的重点部分为依据，对生产规划、产品性能与产品制作过程进行仿真，为产品的可制造性与生产技术提供条件。控制技术群主要指仿真与建模过程中的组织、管理方法和技术。除此之外，它还能监控仿真的信息与工作流程，估算产品设计的成本。按照模型层次可将建模技术群分为三个部分，分别为企业级、车间级和产品级。企业级模型包括多个组成部分，主要有市场预测、成本分析、风险与效益评估、生产决策等；车间级模型主要包括布局模型、监控模型、调度模型、设备模型等；产品级模型表现为工艺模型、产品模型。
2虚拟制造技术在飞行器中的应用
目前，虚拟制造技术在飞行器中的应用非常广泛，它为飞行器的零件设计与加工创造了良好的条件。
2.1合理对产品设计进行布局
利用先进的计算机技术，对飞行器进行虚拟设计，有利于使产品设计效率得到提升，帮助我们及时发现设计过程中存在的具体问题，优化其设计结构。以往的飞行器在设计上习惯以塑料作为工具建立外形模型，这种模型的修改与测评难度非常大，需要耗费大量的时间和精力，且会造成财力的浪费。
利用虚拟技术可弥补传统塑料模型中的不足，它便于生产者及时发现产品设计过程中存在的问题，对不合理的地方进行测评与修改。计算机会为产品建模生成相应数据，将其应用于冲压模具的加工、设计与仿真过程中。飞行器的布局较为复杂，虚拟技术可将其简化，对产品设计进行合理布局。
2.2调节产品的动力性能
在设计飞行器的过程中，利用虚拟制造技术可对产品行为进行仿真，以动态形式表现产品性能。产品在设计过程中需要解决很多问题，例如明确运动设计范围、动力学性能、运动协调关系、产品刚度和强度等。它能够有效调节产品动力性能，通过仿真技术，可在直观条件下观察产品的设计与配置，确保产品设计的合理与科
学性。
2.3了解加工生产的具体过程
产品设计中的很多问题都需要进行分析、仿真与处理。利用虚拟技术，可对零件的工艺流程、参数、装备、连接件等通过仿真技术以动态形式表现出来，及时发现加工过程中存在的问题，并完善设计中存在缺陷的地方，使加工效率得到提升。产品生产是一个非常复杂的过程，它主要包括资源制造、生产规划、生产调度等，这些都可以利用虚拟制造技术对其进行优化，并预测产品设计所需的资金和未来的市场发展空间。有利于为生产者节约成本，使产品生产周期缩短。
2.4完成部件装配
飞行器的设计与生产都需要很多附件原型，在实际工作中，无法将所有配件准备安装，一旦配件在安装过程中出现错误，便会导致零件报废，给生产厂家造成严重损失。利用二维图样完成对产品的线性设计，在这个过程中通常无法及时发现装配对产品设计的干扰问题，致使大量设计材料被浪费。通过虚拟技术可避免发生这种意外情况，它可使用三维图样为产品建立一个立体模型，其精确度非常高，从中可了解到产品的质量、重心、性能等。它具备一个装配模拟软件，这个软件可监测产品设计过程中的干扰因素，除此之外，利用它还可以与加工前的模型进行对比，便于修改产品中的不足，生成新的模型。
3结语
目前，虚拟制造技术被广泛应用于各个行业中，其在飞行器中的应用非常典型。通过虚拟技术，生产者能够迅速了解到产品设计中存在的问题，并做出相应改正，有利于实现产品设计的科学与合理性。本文首先对虚拟制造技术进行了详细阐述，然后具体分析了这种技术在飞行器生产中的应用，便于生产厂家在直观条件下观察产品制造过程，了解产品性能，评估生产成本，为企业的生产规划提供依据。
参考文献
[1]马国城.基于虚拟制造技术的电容器氧化处理夹具
的研究[D].中北大学，2011.
[2]赵华，蔡兴隆.虚拟制造技术及其在船舶制造中的
应用研究[J].民营科技，2011，（8）.
[3]范丽芳.虚拟制造技术在农机产品设计制造中的应
用[J].农业科技与装备，2011，（10）.
[4]舒利益.虚拟制造：让梦想照进现实―记中国首
家虚拟制造技术企业上海沪江虚拟制造有限公司
产品设计技能篇6
绿色设计是指利用产品制造中经济性、环境协调性与技术应用等方面的信息，采用优化技术措施方式以提高产品的经济合理性、技术先进行和环境协调性的过程。将绿色设计理念引入到煤矿机械制造中，可有效提高煤矿机械开发产品的再利用性、可维护性和经济性，从而满足煤矿生产的低能耗、低污染、小体积要求。因此，加强有关煤矿机械绿色设计与制造工艺的分析，对于改善煤矿机械的制造水平与质量具有重要的现实意义。
1.煤矿机械的绿色设计
1.1.可回收性设计
可回收性设计是指在对煤矿机械产品进行设计时应全面考虑零部件及材料的处理工艺、处理方法、回收价值、回收可能性等问题，以尽可能完成对材料能源、零部件、资源的有效利用，从而最大程度的降低回收过程对环境影响的理念与方法。在产品可回收性评价体系中主要包括对产品级、材料级、零件级与部件级四个方面的回收和填埋级与能量级两层次上的环境污染分析，相应提出的产品回收性能指标与规范可以用于对产品设计进行指导。在煤矿机械可回收性设计中可先全面评估产品的回收价值与可回收性，利用评估结果制定相应的可回收性建议，以此为机械设计提供调整性分析。
1.2.材料选用
传统的煤矿机械产品设计中，在对材料选用时常关注材料的成本水平与技术性能，而不重视材料对环境的影响。而产品材料的环保性能将直接关系着机械产品的绿色程度，所以在材料选用时，应在材料符合规定功能标准的基础上尽量选择具有高环境兼容性的材料。在煤矿机械产品材料选用过程中应注意以下两个要点：（1）环境友好性，在选择材料时应尽可能选择环境兼容性高、低能耗、污染少、无辐射、无毒无害的材料；（2）可持续性，材料选择时应尽量考虑使用可回收材料和再生材料，材料应方便进行再制造、再利用或回收。
1.3.绿色CaD设计
现代工业产品设计中多采用CaD技术进行，在开展产品设计时，CaD技术能够根据提供信息量形成参数化的产品模型，并能依据模型分析产品的工艺特征、强度刚度、结构空间等。目前使用的CaD软件同时具有Cae技术功能，可以采用模块化方式对煤矿机械的工作环境进行真实模拟，从而进行抗冲击性、刚度、强度试验等。将CaD软件技术应用到煤矿机械绿色设计中，可建立并行设计平台，有效改善产品设计效率，提高零件模型在各部门间的共享水平，对于改善产品的绿色设计质量具有重要作用。
1.4.可拆卸性设计
可拆卸性设计是指在产品设计过程中，采用多种优化改进措施使产品的连续结构间能够方便维护、拆卸与制造，且在产品回收时仍能有效利用各部分零件的过程。拆卸是保证产品有效回收的重要手段，其设计质量的好坏将直接关系到材料的再制造与回收效果。由于煤矿机械产品结构复杂、体积较大、零件较多，在加工设计是应充分考虑其合理的结构要素，以改善机械产品的可拆卸性。
具体措施有：（1）注意在部件拆卸部位应尽可能降低紧固件的用量，以提高拆卸效率和方便性；最好采用一致的紧固件类型，以减少拆卸工具类型、优化拆卸流程；（2）由于煤矿机械产品的零件之间需要较多的连接构件，常用的有铆接、螺纹连接、搭钩式连接、销接、焊接、键连接等方式。采用合理的连接方式可有效提高产品的可拆卸性。在机械产品设计时应尽可能采用破坏性小的、简捷连接方式；在金属零部件间应采用键连接、销接、螺纹连接方式，以降低产品回收时的拆卸分离工作量（3）在选择制造材料时应尽量选用利用分类和分离的材料类型，并考虑材料之间的兼容性与材料种类；（4）在设计过程中应尽可能降低零件的用量和组合数量，减少拆卸时间、工作量和拆卸工具的复杂程度。
2.煤矿机械绿色制造工艺技术
2.1.煤矿机械产品的再制造
再制造技术的主旨在于全面提升废旧机电产品的性能，其以机电产品的寿命周期管理与设计作为主要依据，按照节能、优质、环保、节材、高效等基本原则，采用先进产业化生产技术手段，对废旧机电产品进行有效的改造和修复。再制造过程不仅仅是废弃品的再利用过程，其采用的表面工程技术既能准确改善产品尺寸，还能全面提高产品性能，且具有能耗低、利用率高、节能效果好等优点。再制造中所采用的关键技术主要有：废弃产品回收利用与高效拆卸技术、再制造零部件与废气零部件的寿命检测技术、表面工程技术、数字化成行平台关键技术、再制造部件检测与质量控制技术等。将再制造技术应用到煤矿机械零部件的制造中，可有效提升机械产品的环保、节材、节能优势。
2.2.虚拟制造
虚拟制造技术是一种集成生产管理、Cam、CaD的软件技术，其能够创造一种真实有效的建模与仿真环境，实现了产品装配、规划、制造、设计的计算机化发展，且能控制产品生产的基本过程，并提供虚拟企业、虚拟生产与虚拟开发等功能。在煤矿机械产品设计中采用虚拟制造技术可有效改善生产效率、提高生产效益。利用信息化技术建立有关切削刀具、切削用量的基本数据信息煤机数据库，并采用自动化技术对高速切削、硬切削、干切削等制造技术进行虚拟制造，可有效简化制造过程，改善机械产品制造效果。另外将虚拟技术与CaX技术相结合可充分提高产品制造的虚拟化程度、降低机械制造中材料与资源浪费、降低产品制造与设计周期等。
2.3.集成化技术
按照系统与集成优势对煤矿机械产品的绿色制造过程进行分析，将产品工艺设计与材料选用集成和产品使用与设计需求集成充分结合，重点考虑绿色制造过程的信息集成，从而形成具有环境影响评估、绿色设计、质量检测、制造过程分析等功能的集成式制造系统体系。
3.结束语
绿色设计与制造工艺水平的应用质量将直接影响着煤矿机械产品的整体质量和性能，因此，相关技术与设计人员应加强有关煤矿机械产品的绿色设计与制造技术研究，总结绿色设计要点及制造技术措施，以逐步提高煤矿机械产品的绿色设计质量。
参考文献：
[1]王昱.浅谈煤矿机械的绿色设计及制造[J].科技致富向导.2012，13（14）：7475
产品设计技能篇7
[关键词]数字化设计机械设计机械产品CaD技术
中图分类号：tp391.7文献标识码：a文章编号：1009-914X（2016）17-0350-01
1引言
随着全球经济一体化的进程加快以及信息技术的迅猛发展，现代制造业环境发生了重大的变化。与此同时，现代制造业随之出现了适应这种发展的新模式和新哲理，其核心在于：在制造企业中全面推行数字设计与制造技术，通过在产品全生命周期中的各个环节普及与深化计算机辅助技术，系统及集成技术的应用，促进传统机械产业在各方面的技术革新，使企业的设计、制造、管理技术水平全面提升，在全球市场竞争环境中生存发展并不断地扩大其竞争优势。
2？数字化设计的概念
“数字化”是指信息（计算机）领域的数字（二进制）技术向人类生活各个领域全面推进的过程。“数字化设计与制造技术”是指利用计算机软硬件及网络环境，实现产品开发全过程的一种技术，即在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造不仅贯穿企业生产的全过程，而且涉及企业的设备布置、物流物料、生产计划、成本分析等多个方面。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高农业机械产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本、实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在最短时间内组织全球范围的设计制造资源共同开发出新产品，大大提高企业的竞争能力。
3？机械产品领域的数字化设计
3.1机械产品数字化设计的一般过程
机械产品的数字化设计形象直观，干涉检查、强度分析、动态模拟、优化设计、外观及色彩设计等采用数字样机实现，设计错误少，设计周期短、成本低。
（1）总体方案设计是根据希望达到的目的或应实现的功能，考虑已知约束，进行机械产品的全局设计，构思形成比较完善的设计方案。
（2）建立参数化运动模型是指进行机械各部分的具体设计，首先确定各零件的形状、结构、尺寸和公差等，并在计算机上进行参数化建模。
（3）虚拟装配是通过装配模块完成各零件的组装，形成整机。装配是运动仿真的前提保障，装配关系的正确与否直接影响着运动仿真的结果，装配前首先要确定运动的各构件以及各构件之间的运动副。确定好各构件及各构件之间的运动副之后，即可通过选择构件和运动副组成机构，最后由各机构组成整机，并为仿真做准备。
3.2机械产品数字化设计的主要技术
机械产品的数字化设计与制造技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术，包括三维建模、装配分析、优化设计、系统集成、产品信息管理、虚拟设计与制造、多媒体和网络通讯等，是一项多学科的综合技术。其核心技术主要有：
（1）CaD/Cae/Capp/Cam/pDm。CaD/Cae/Capp/Cam分别是计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助制造的英文缩写，它们是制造业信息化中数字化设计与制造技术的核心，是实现计算机辅助产品开发的主要工具。pDm技术集成是管理与产品有关的信息、过程及人与组织，实现分布环境中的数据共享，为异构计算机环境提供了集成应用平台，从而支持CaD/Capp/Cam/Cae系统过程的实现？。
（2）异地、协同设计。在因特网和企业内部网的环境中，进行产品定义与建模、产品分析与设计、产品数据管理及产品数据交换等，异地、协同设计系统在网络设计环境下为多人、异地实施产品协同开发提供支持工具。
（3）基于知识的设计。将产品设计过程中需要用到的各类知识、资源和工具融到基于知识的设计系统之中，支持产品的设计过程，是实现产品创新开发的重要工具。
（4）虚拟设计、虚拟制造。综合利用建模、分析、仿真以及虚拟现实等技术和工具，在网络支持下，采用群组协同工作，实现产品设计、制造的本质过程，包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，并进行过程管理与控制等。
（5）绿色设计。是面向环保的设计，包括支持资源和能源的优化利用、污染的防止和处理、资源的回收再利用和废弃物处理等诸多环节的设计。
4机械产品数字化设计的应用现状及发展趋势
机械产品门类广，种类多，市场需求潜力巨大。目前，我国机械领域的数字化程度在具体行业中存在较大差距。如农机企业普遍采用传统设计方法，在应用现代设计方法上远远落后于航天、汽车等其他行业，农机企业之间重复型设计多，企业信息资源利用率低。
同时，在同一行业的不同企业中，产品的数字化也有一定程度差别。虽然有些企业具备一般制造业运用CaD技术的能力，且已达到一定的水平，但由于技术储备、装备水平以及新产品的研发能力等方面相对落后，三维CaD软件在机械制造企业中的应用还不够普遍。尽管有些领先的企业已经探讨“数字样机”、“并行工程”、“虚拟仿真”等前沿课题，但总体来说离大规模推广应用还有很大距离。再次，机械产品的整体技术水平、质量、生产规模、企业素质与发达国家相比差距也很大，特别是新产品品种不多，发展滞后，可靠性、使用寿命满足不了用户要求。
5？结语
目前，数字化设计与制造技术已经成为制造企业提高产品竞争力的重要手段。在计算机上完成产品的开发，通过对产品模型的分析，改进产品设计方案，在数字状态下进行产品？的虚拟试验和制造，然后再对设计进行改进或完善的数字化产品开发技术变得越来越重要。加快科技进步，提高技术创新能力，将数字化设计技术引入机械行业是改变传统机械产品生产方式，用新技术改造传统制造业，支持新兴技术，提高中国机械产品竞争力的重要手段。它将会对传统的机械行业的设计水平、机械产品制造业的水平起到重要的推动作用，将会使传统的机械设计、制造技术发生革命性的变化。
参考文献
〔1〕李文泽，单玉梅.？机械产品的数字化设计特点与技术进步[J].民营科技，2010（6）？〔2〕郑立，李志忠等.先进制造技术与数字化制造[J].机械制造，2008（7）
〔3〕漆向军，刘明丹.？数字化设计技术在农业机械化领域中的应用及展望[J].农业网络信
产品设计技能篇8
关键词：机械产品；变形；设计
中图分类号：tH166文献标识码：a文章编号：1009-2374（2013）18-0013-02
机械产品变形设计的关键在于：能够在快速变化的市场需要中快速做出反应，捕捉市场信息；对企业已有的技术资料和信息资源进行整合，对企业原有生产线进行调整；通过对产品内部结构分析，利用各结构和部件的互通性，通过简易变形，在减少新系统、部件的开发下实现结构重组，完成产品设计。
1利用整合产品信息的关系型系统工具
产品信息是产品变型设计的基础，对丰富的产品信息资源进行对比分析能够快速准确地找到产品的突出特点和潜在特征，为保质保量的产品变型设计提供可能。
企业已有的技术资料和信息资源在信息收集中本身就是一个信息宝库，对产品的技术信息的筛选、改良，对产品的信息资源进行深挖掘和多整合，为机械产品变型设计创造更多可能。既然是变型设计，在设计中更多是对已有部件的优化重组，通过生产线的调整来完成必要的新技术信息的开发。
通常建立产品模型都是通过计算机技术形成虚拟模型，在变型产品的模型构建理论指导下还要有充足的产品数据、系统、结构等信息来支撑。在产品的变型设计所需信息中，类似产品大小、材质、生产方式等容易获取的信息分为一类；另一类是需要对第一类信息进行精确计算整合，对其他有关信息进行分析和筛选才能得到的。正是另一类信息的复杂性为产品变型开发提供更多可能，使得产品的变型设计更具有市场竞争力。
关系型Cam系统在传统Cam系统的基础上优化升级，对过程关系和数值关系进行分别记录，并且支持各种复杂信息间的关系建立，系统会对一项信息的改变根据指令更改其他相关信息来减少手动信息处理量。关系型Cam系统高效清晰处理各种设计关系的能力，为实现产品变型设计中对企业已有技术资料和信息资源的优化整合提供高效服务，提升对已有信息的利用率，节约企业的个别劳动力。
2利用产品数据管理系统
机械产品的变型设计的扩大需要一个高性能的数据平台，产品数据管理系统能对产品信息进行有效管理。在不同的机械产品变型设计中能快速找到具有可利用性的信息资源，使得变型生产过程中的许多环节能够在虚拟网络环境中进行，并且产品数据管理系统的强大信息处理量充分满足灵活多变的变型设计的要求。
产品数据管理系统在当今机械产品变型设计市场竞争中，是企业化险为夷、持续发展的关键，对产品变型设计的各环节逐个优化，缩短变形产品更新周期，高效高质，降低产品变型设计投入，在售后等环节提供优质服务。对企业已有的技术资料的重新整合是产品变形设计行业的重要手段，对技术资料和信息资源的整合，利用机械产品数据管理系统的智能分析能够形成虚拟的产品变形设计样品，使得产品变型设计的各环节能够更立体、更直观地呈现，节省技术人员数据分析计算时间，提高机械产品变型设计效率。
产品数据管理系统扩大了信息来源，使企业在产品变型设计中不仅可以对技术资料和信息资源做良好归类整合，还可以对其进行系统化的管控，具体来看具有以下三种功能：首先是对各项与产品变形设计有关资料的储存归档，这是数据管理系统运转的基础功能；其次是针对不同产品设计需要，产品数据管理系统还具有为使用者带来便利的调节、查找、管控功能；最后是与整个产品数据管理系统相并联的一项功能，支持移动办公，将数据导入设计层，并将此功能与使用者利用的查找管控等功能分开。
3利用基于实例推理的智能技术工具
基于实例推理的智能技术在一定程度上是与产品变型设计要旨相契合的，都是对已有资源的创新型再利用，是对具有相同点的实例进行智能化的推理。将这一技术与机械产品变型设计相结合，满足了变型设计需要大量类似技术、信息的要求，也为变型设计工作人员对实例有效分析提供重要索引。
对有效实例的查找、筛选工作是完成基于实例推理操作过程中十分重要的环节，从确定变型设计的机械产品开始，就要分析分类产品变型设计的部件、系统等，此时可以利用基于实例的智能技术工具对变型中待解决问题整合、解构，从实例存储空间中查找有效条件和信息，与待解决问题进行对比，智能筛选和重组信息，使之能最大限度地利用到变型设计的实际操作中去，对于经过智能筛选和重组的信息进行二次储存，增加变型设计信息占有量，并为下一次的相似产品变型设计提供更实用的信息。
基于实例的智能推理技术与机械产品变形设计的结合，充分发挥了其实例推理的优势，为机械产品变型设计的升级创造可能。基于实例的推理技术对数据要求的精准性减低，更加注重在有效信息的收集上，对信息的的重要特点的突出减少了新创造一个样品和样品信息的工作量，在众多复杂信息的归类整合上和智能存储上的优势，使得这种推理技术具在产品变型设计领域中具有不可比拟的优越性。
总之，利用技术优势成为机械产品变型设计的主要的取胜策略，关系型Cam系统高效清晰处理各种设计关系的能力，为实现产品变型设计中对企业已有技术资料和信息资源的优化整合提供高效服务；对企业原有生产线进行调整；通过对产品内部结构分析，利用各结构和部件的互通性，通过简易变形，在减少新系统、部件的开发下实现结构重组，完成产品设计。利用机械产品数据管理系统的智能分析能够形成虚拟的产品变形设计样品，使得产品变型设计的各环节能够更立体、更直观地呈现；基于实例智能推理技术与机械产品变形设计的结合更是具有强大的发展潜力。
参考文献
[1]张乃强，徐鸿.汽轮机高压内缸径向变形趋势的探讨[a].中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C].2005.
产品设计技能篇9
关键词：虚拟设计 新产品开发 人机工程学
1．虚拟设计在新产品开发中的特征
由于当今市场竞争日益激烈与科学技术进步的加快，使得产品开发的技术含量与复杂程度日益增加，同时也由于产品的生命周期不断地缩短，因此，缩短新产品开发的周期、提高新产品开发的技术水平、降低新产品开发的成本，并保证上市后产品的上市周期，是当前新产品开发着重要解决的问题。
虚拟设计（virtualdesign）属于多学科交叉技术，涉及众多的学科和专业技术知识，它是随着科学技术的发展，特别是计算机辅助cax技术的发展，开始广泛地应用于企业的生产与制造之中。由于虚拟设计技术在新产品开发过程中的应用，使产品设计实现更自然的人机交互，采用并行设计工作模式，系统考虑各种因素，使相关的人员之间相互理解、相互支持，把握了新产品开发周期的全过程，提高了产品设计的一次性成功。从而缩短产品开发周期，降低生产成本，提高了产品质量，给企业带来了更多的商机。
2．虚拟设计在新产品开发中的应用
2．1虚拟产品设计
近几年来，caid技术为企业在新产品开发过程中提供了有力的支持，但目前在虚拟产品设计中多使用软件组合来完成产品设计过程。例如复杂曲面的产品造型，多采用rhino和pro/engineer等软件的组合使用来完成虚拟产品设计模型，其实质并没有把设计人员从二维鼠标与键盘上解放出来，设计人员也并没有真正参与到虚拟产品设计中来，在某种角度上限制了设计人员的积极性与创造性的发挥。
随着虚拟现实（virtualreality）技术与多媒体技术的发展，虚拟现实技术与多媒体技术有机结合在新产品开发过程中的使用，以及科技人员在不断提高的计算机操作的人机界面综合技术，改善了虚拟产品设计中人与计算机的交互方式。目前，所采用的将虚拟现实技术引入cad环境，这将便于模拟新产品开发中产品的某些性能，又便于设计人员对产品的修改。技术条件好的公司，在进行虚拟产品设计时，设计人员可以先利用现有的cad系统建模，再转换到vr环境中，让设计人员或准客户来感知产品。设计人员也可以利用vr-cad系统，直接在虚拟环境中进行设计与修改。例如在对汽车的设计时，设计人员在具有全交互性的设计环境中，利用头盔显示器、具有触觉反馈功能的数据手套、操纵杆、三维位置跟踪器等装置，将视觉、听觉、触觉与虚拟概念产品模型相连，不仅可以进行虚拟的合作，产生一种身临其境的感觉，而且还可以实时地对整个虚拟产品（virtualproduct）设计过程进行检查、评估，实地解决设计中的决策问题，使设计思想得到综合。在交互性的虚拟环境快速成型设备上，设计人员对虚拟产品设计模型的直接设计，提高了设计人员积极性与创造性的发挥。
有的企业在新产品开发设计时，还建立了物理试验模型pmu（physicalmock-up），如油泥模型（claymodeling）等已逐步被计算机和仿真代替，在此基础上进行产品设计建模和仿真设计，以达到改进产品方案设计的目的。虚拟产品也就是最初的数字试验模型dmu（digitalmock-up），虚拟产品设计初级阶段的虚拟油泥建模（virtualclaymodeling），可以适应创造性设计过程所提出的直观要求，设计人员可以在虚拟环境空间中，利用轨迹跟踪系统可以削掉和涂抹虚拟的油泥材料。所设计的产品可得到精确的描述，物理模型能通过快速原型方法被迅速的制作出来。例如：美国波音公司777飞机的虚拟原形机，就利用虚拟产品设计对该产品进行全数字化三维描述，实现了产品设计的虚拟油泥模型和无纸工程等，这个模型可为产品开发不同的阶段和设计原则提供参考。同时，虚拟产品设计在造船等其他新产品开发方面也得到了成功的应用。
另外，虚拟产品设计与其它设计过程进行数字连接，可实现新产品开发过程的集成，使并行工程(concurrentengineering)得到充分体现与实施。从而缩短开发时间，降低开发成本，发挥设计人员的创造性潜能。
2．2虚拟装配设计（virtualassemblydesign）
虚拟装配设计（virtualassemblydesign）是虚拟设计在新产品开发方面具有较大影响力的一个领域。虚拟装配（virtualassembly）采用计算机仿真与虚拟现实技术，通过仿真模型在计算机上进行仿真装配，实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试，它是实际装配的过程在计算机上的本质体现。目前，就其技术而言，已经成熟，虽尚没有商用虚拟装配系统，也尚未充分地应用于新产品开发的分析和评价，但这项技术在新产品开发中已得到肯定，并具有很重要的意义。
过去传统的产品开发，常需要花费大量的时间、人力、物力来制作实物模型进行各种装配实验研究，力求在产品的可行性、实用性和产品性能等方面进行各种测试分析。现代设计要求设计人员在虚拟产品开发早期就应考虑装配问题，在进行虚拟装配的同时创建产品、分析装配精度，及时优化设计方案。
虚拟装配的第一步是在cad系统创建虚拟产品模型，然后进入并利用虚拟装配设计环境（virtualassemblydesignenvironment）系统，产品开发人员在vade系统中开展工作，借助虚拟装配设计环境系统，设计人员可以在虚拟环境中使用各种装配工具对设计的机构进行装配检验，帮助设计人员及时发现设计中的装配缺陷，全面掌握在虚拟制造中的装配过程，尽可能早地发现在新产品开发过程中的设计、生产和装配工艺等问题。利用这个虚拟环境，评价产品的公差、选择零部件的装配顺序、确定装拆工艺，可将结果进行可视化处理。
实验表明，虚拟装配设计的完善将有效缩短新产品开发的周期，减轻设计返工的负担，加快了引入高级设计方法和技术的速度，提高新产品开发的质量与可靠性，同时也降低新产品开发的成本。
2．3虚拟人机工程学设计
虚拟人机工程学设计是借助虚拟样机（virtualprototype）系统，也有人称其为虚拟人机工程学环境，将它引入虚拟人机工程学评价系统，设计人员可以精确研究产品的人机工程学参数，并且在必要时可以修改虚拟部件的位置，重新设计整个产品的构造。另外，它还允许不同技术背景的人直接与设计的产品进行交互及评价产品的性能，有助于满足不同用户的特殊要求。
英国航空实验室研究人员研制了一个虚拟人机工程学评价系统。通过这个系统设计人员可以精确研究轿车内部的人机工程学参数，适时修改轿车虚拟部件的位置，对整个轿车的内部构造重新设计。这项技术为新产品开发在产品的人机工程学研究方面提供了新的方法，可以不断地利用该系统来验证假设，既减少开发费用，又缩短了制造模型的时间，同时又可以满足产品多样化的要求。
2．4虚拟设计在新产品开发中应用前景dolcn.com
随着多媒体技术软硬件飞速发展，特别是虚拟现实技术与多媒体技术有机结合，加快了设计人员从键盘和鼠标上解脱下来的速度，使虚拟设计技术在新产品开发应用方面也得到提升。虽然目前仅是起步阶段，在通过多种传感器与多维的信息环境进行自然的交互方面，及实现全方位的认识方面还有待于进一步提高，但在新产品开发设计应用方面具有很大的潜力，而且应用前景广阔。应该深入开发研究，使虚拟设计技术更好地帮助设计人员在新产品开发中提升设计创新思维能力与产品设计水平。
3、虚拟设计在新产品开发中应用使科学与艺术更好地得到融合
虚拟设计技术与新产品的开发都是建立在科学技术进步的基础之上，都需要科学技术的支持。新产品开发以科学技术理论为基础，然而在新产品开发中的虚拟产品设计等问题上，虚拟现实技术又为设计人员提供了有艺术创造性思维的空间，扩展了设计人员的艺术设计思维，使设计人员能够从理论认识到感性认识对产品进行设计、分析和评价。使设计人员在精神世界的存在中获得心灵自由，让设计更趋人性化、艺术化。
虚拟设计在新产品开发中的应用，使科学的思维方式和艺术的思维方式悄悄地相互侵入和占有着。科学的发明和创造溶入了艺术的想象和品格，艺术的创造和对产品形态美的探索又渗入科学的理论和品质，虚拟设计在新产品开发中的应用是科学与艺术的融合。
4、结束语
虚拟设计技术为新产品开发提供了数字设计平台，使新产品开发的周期减少、费用降低，提高了新开发的产品质量。但是如何更有效地利用虚拟设计技术为新产品开发服务，还有待于我们在实际的设计中进行探索。
参考文献：
[1]柳冠中.科学×艺术的时代,
卢新华.科学与艺术——互溶的两个世界,
中央工艺美术学院艺术设计论集北京工艺美术出版社,1996.10
[2]刘宏增,黄靖远编著.虚拟设计.北京：机械工业出版社,1999.12
产品设计技能篇10
一、以“产品设计周期论”构建核心课程平台
在全面进入信息化时代的现代社会，产品设计专业的研究对象也发生了变化，如服务设计、人机交互界面设计、信息艺术设计等，已经成为产品设计专业新的研究内容。但从狭义的产品设计概念上讲，批量化生产的工业产品依然是产品设计专业的主要研究对象。一个新产品的开发要经过产品规划、设计构思、设计表现、结构设计、手板模型、营销推广等几个阶段，作为应用型的产品设计专业培养方案应在新产品设计开发周期的每个阶段都有相应的课程与之匹配。当然对于不同产品而言，设计周期模块也会不同，例如信息艺术设计，它的产品输出应该是一套信息手册或者一套信息系统，但设计的前期也需要产品的规划和构思以及设计的表达。在产品规划阶段，需要对产品的用户进行研究和定位，对产品整体的盈利模式进行分析等，这就需要在课程中设置例如用户研究与产品定义、设计管理等课程。而作为应用型人才培养的终极目标是就业，相应的设计阶段在这个体系中也对应了相应的职位，如产品企划师、产品经理等职位；在设计创意阶段，需要进行概念设计、草图构思、CmF分析等，这需要对应产品表现技法、计算机辅助设计、材料与工艺等课程，同时对应了iD设计师、产品建模师等职位；在营销推广阶段，需要对产品进行包装推广、开拓市场、进行产品识别设计，需要设置包装设计、展示设计、Vi设计等课程，对应了包装设计师、平面设计师等职位。
二、专业软件技能的培养体系
作为应用型人才的培养体系，学生具备良好的设计表现能力是最基本的要求，如果没有良好的表现力，其他专业课程的开展都无法进行。在当今信息化时代，计算机的应用非常普及，对于设计专业的学生来讲，掌握计算机设计软件更是从事本行业必不可少的技能。因此在产品设计专业的培养体系中，计算机软件技能的培养要放在专业学科平台部分展开。软件技能包括平面软件技能、三维软件技能、工程软件技能，以及进行产品动态表现的二维、三维动画软件表现技能。软件技能培养已经形成一个子体系，即从产品二维表现到三维表现，从概念造型设计到参数化设计，从产品静态表现到动态表现的课程体系，在这个体系中，每门课程都可以为相应的课程提供技术支持。
三、学科交叉体系的构建