曲轴铣端面打中心孔机床总体设计及夹具设计
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外文翻译
专 业 机械设计制造及其自动化
学 生 姓 名 钱 俊
班 级 B机制077
学 号 0710101715
指 导 教 师 袁 健
外文资料名称： Series Design of Large-Scale NC
Machine Tool
外文资料出处：J China Univ Mining & Technol 2007, 17(2): 0272–0276
附 件： 1.外文资料翻译译文
2.外文原文
指导教师评语：
签名：
年 月 日
大型数控机床的系列设计
TANG Zhi
东华大学,工程及机械研究所、中国,上海201620
钱俊 译
摘 要: 在西方发达国家,产品体系的设计是一个成熟的概念.在上个世纪，它已应用于军工业。然而到目前为止, 在中国，功能组合仍是产品系统设计的主要方法。因此,就产品概念的生成和产品相互作用而言，我们和全球市场的要求相比处于弱势。今天，这个系列产品设计的想法已经引起了人们对设计领域和产品一代的定义及其参数标准化的关注。虽然一台大型数控机床的设计是很复杂的，但是系列产品牢固地设计了平台建立的概念，它可以由配售对象设计的精确演练进一步优化。一台大型数控机床的设计过程诠释了系列产品设计的本质。
关键词:大型数控机床；系列产品设计；优化设计
1 前言
大型机床的设计管理需要许多不同科目的参与包括工程学，运动学，色彩研究学，工效学和企业标识。目前，在中国强调功能设计，然而在西方国家，多彩识别系统和系列产品定义已经进入工业设计领域。在中国模仿台湾和其他一些地区的产品是很普遍的，这就导致了市场中的产品质量相同的现象。不同工厂制造的大型数控机床基本上没有区别。所以，引进系列产品设计对中国的生产过程很重要。
早在19世纪30年代，美通用公司的设计者们采用了一种新的设计模式，即计划性淘汰。根据这个计划，汽车的风格至少每2年有一个小的变化，每3-4年有较大的变化，这样就能定期提供新款式的汽车。这个计划的目的就是说服客户放弃他们的旧汽车来追赶新的风格。理论上，根据计划废除已经建立的系列产品设计，引进新的系列产品设计提高了公司内部的管理决策水平和销售。从19世纪30年代到60年代，系统设计由于金融危机和第二次世界大战没有得到太多的改善。然而，战争的需求激发了消费者产品的大规模生产，在产生了大量廉价的工业产品后，战争的另一种危害出现了。第二次世界大战之后，系统设计和系列产品设计在美通用汽车公司和一些其他出现在意大利，英国和德国的汽车制造商。这发展到先进水平，许多注意力被用来指导公司间的合作。很明显，这种变化的影响非常显著，例如BRAUN。从1960年到1970年，日本开始在多国公司进行产品开发，与此同时，日本政府设立工业产品出口规范。在最近20年，许多机构和组织忙于设计过程，设计方法和设计管理的研究。目前，就大型数控机床的系列设计而言，重要的是保持对公司的内部特色，这是系列设计系统的核心。图1是中国一个特定公司的大型数控机床的原型。
图1中原始机床原型的风格实际上与20世纪中期的设计系统相符合。它有一些问题：1)无辅助设备发动机；2)尖锐的角落风格；3)配件不匹配的主机；4)线路安排并非有序；5)开放式的门已经过时了；6)单一的颜色，缺少鉴定；7)整体风格过时，与先进产品识别系统不相符合。因此，这样的风格在表达产品形态和功能方面太直接。系列产品的设计与其基本功能特点相符合是很重要的。
图1原始车床原型
2 产品识别系统
一般的，产品识别因素决定了特定公司的运作，这是产品识别系统的本质即清楚地鉴定特定的产品。因此，产品识别系统应该1)尽可能地吸引社会关注，2)同意公司的视觉概念标准，3)提供一个特有的标志，4)能给人留下深刻印象，5)满足不同类型产品的需求，6)符合审美情趣，7)不会显著增加新的设计开发带来的生产成本。
从产品鉴别的观点来看，这是为了提高产品价格和满足市场竞争的需求。类似于飞利浦标签上的“精于心简”，其核心价值观的体现是一个公司获得公众热情接受的关键。其平台的建立，优化设计和模块化管理应作为系列产品的主体被引进来支持公司层面上的产品识别系统。
图2是设计平台图表。
在建立识别系统之前，需要提供一个大型系列数控机床的通用平台，然后为了确定哪个平台适合特定产品的设计而进行优化。因此，该平台是未来系列产品的关键。
图2 平台设计的介绍
3 建立产品平台
3.1 平台的建立过程
为了产品集成的不同构架，该平台通常能最有效的确定成本。设计时间可以减少，生产率可以提高因为变形产品来自同一个平台。特别的，对大型数控机床来说，特定地区的定制产品采用已经建立的产品平台简单而且有效，这很重要。
建立一个平台的目的不是为了产品功能，而是专注于系列产品的设计和对其他系统有关的产品技术。就平台而言，工程团队应该建立产品的系统模型，包含了精确描述产品的系统框架，然后汇报给设计师作为建立平台的参考（图3）。
图3 机床平台的设计过程
3.2平台设施的评价
以下是四个基本评价标准：
1) 材料成本和生产成本（这将影响到产品的最终价格）。
2) 库存成本。
3) 视觉的需求。
4) 工效学。
这些标准的列举是系列产品差异化的基础。图4显示了该系列产品四个备选项目的清单。这些产品都列在图标的顶部，并列为介绍。为了方便分析，该系列产品分为几个部分。四个不同的平台提出四个不同的系列，其中A系列包含一个电源供应器，B系列包含电源，石油槽和电线，C系列包含电源，底座和一条线控制器，D系列包含电源和油过滤器。它们的分数根据以下规则记录：1)基本设计，“0”； 2)好于基本设计，“+”； 3)差于基本设计，“X”。
图4 产品平台及系列产品选择图表
在评价之后，我们获得一个总得分，这是优化平台的基本项目。对像大型数控机床这样的项目来说，为产品零件建立一个部分优化设计是至关重要的。
4 产品优化设计
优化产品设计的通常的目的不是在于平台，而是在于特定产品和结构设计，它应该遵循一些功能就像我们机床门风格的改善。平台和单一的产品优化设计通常被大型设备所采用。通过利用基本平台，新型产品很容易被开发出来。模块化开发，电枢板技术和快速成形技术变得很容易并足以满足市场的需求。然而，基本平台也有一些缺点。一般来说，一个系列中只有一样产品在材料，开发费用，外观要求和人为因素方面都较为成功的。对于其他低等级的系列产品来说，这就是所谓的旗舰产品。
假设某产品是一个单一的设计，不是基于平台，因此它可以表示为一个优化问题。现在让我们来尝试一下优化以为结构变量的目标函数，受限于函数，成本和其他方面的限制，然后我们得到
限制函数，
预算限制 ，
其中g代表限制函数，cost代表系列产品，B代表预算。
计划工作已平台能够构建一个优化模型为基础。在选择产品平台之前，我们首先必须确定什么是公用部分和什么事专用部分。当专用部分的成本降至最低时，整个系列的成本也随之降为最低。所以优化需要在两个层面是进行，即平台和专用部分。基于平台的产品的功能取决于变量，共用同一平台的产品功能取决于变量的设置。同样这个准则也可以用于单一产品的设计。在平台上控制相关变量，不同的优化过程可以变得灵活。优化问题由
函数极限，
预算极限所决定。
其中B为系列产品的预算。
这个数学表达式是优化过程的一个简单描述。事实上，我们在细节方面仍然采用小规模的模块化设计。对于这些大型数控机床，模块化设计非常适用，它可以处理产品内部零件的细节，使研究和开发成本降低。此外，优化设计可以应用在功能模块组合，就像不同尺寸的机床在结构和门的数量上有很大差异。然而，优化设计需要在控制台的安装，接线设置和应用方面进行一定的调整。
5 产品模块化设计
配件的标准化和快速成形是模块化设计的两个主要特点。基于这两个特点，在一个系统中，模块化产品一般可以分为几个层次。然而，由于不同角度的理解，模块化的标准和结果并不是唯一的；子函数的最终关系很可能是整体或模块化的结构。有两种产品模块：一种基于功能模块，另一种基于生产模块。第一种是根据一般产品功能设置并由子功能来表达。对于第二种，考虑到生产过程中一些配件的结合，形成组装模块（图5）。此处提到的模块化是在概念层次的，它的功能特性有生产和组装。
图5 产品系统结构的设计模块
6 系列产品的参数集
6.1 尺寸参数
在像大型数控机床的复杂产品方面，参数的确定是很重要的。当我们调节相对量的时候，产品的功能性是我们首先要考虑的。现在，毫无疑问，产品受到全球竞争，越来越多的经典产品成为世界范围内的首选。
对一个来自系列产品设计的旗舰产品来说，冗杂，复杂的和反人性的细节已经根据一定的标准消除。在设计过程中，审美，结构和相互作用必须加以考虑。显然，机床的底座和电源可以是三维特性标准（图6），即新产品的标志设计。所以，大小和比例参数是可调的。关于不同种类的比例参数，见图7，介绍了门的比例，移动门和电源。所有参数都根据人体工程学确定，特别鉴于亚洲人的身体比例。
图6 新机床概念
图7 工程图设计标准
6.2 参数设置图表
有四种类型的产品，每个都有四个名叫A，B，C和D的平台。工程师们被要求选择出适合任一产品的平台。他们还被要求对应于每一类产品评估剩余的四个因素：材料成本，开发成本，视觉需求和人体工程学要求。
7 结论
真正的产品是系列产品设计的必然结果。在最后组装过程中调整参数唧是很有必要的。
任何能够占据目标市场的单一产品会在不久的将来变得众所周知，系列产品的发展方向必定将赢得世界个地的美誉。每一个在产品方面的改进并不意味着彻底改变。开始时有一个好的计划设计方向是项目管理的关键。在市场经济指导下，满足系列产品设计的期望是很必要的，如果我们不能有效地利用新产品的发展和设计过程，我们将会失去系列产品设计所用的资源。
参考文献
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