現(xiàn)代機械制造工程(第二章)

1、2u產品是企業(yè)的生命線u產品滿足消費者的需求，是社會繁榮的標志u產品是社會制造技術水平的體現(xiàn)u產品也是技術發(fā)展的推動力u新產品 采用新技術原理、新設計構思研制生產的全新型產品，或應用新技術原理、新設計構思，在結構、材質、工藝等任一方面比老產品有重大改進，顯著提高了產品性能或擴大了使用功能的改進型產品。 據(jù)有關資料統(tǒng)計，產品設計成本約占產品成本的據(jù)有關資料統(tǒng)計，產品設計成本約占產品成本的1010，但卻決定了，但卻決定了產品制造成本的產品制造成本的70%80%70%80%，在產品質量事故中，約有，在產品質量事故中，約有50%50%是由于不良設計是由于不良設計所造成的。比如飛機水平尾翼的控制螺桿長期

2、磨損失效導致的飛行事故所造成的。比如飛機水平尾翼的控制螺桿長期磨損失效導致的飛行事故。3u源于市場，歸于市場u新產品開發(fā)過程涉及企業(yè)內部眾多部門，不僅受到企業(yè)內部各種因素的影響，同時還要受到企業(yè)外部各種條件的制約。這些內部因素包括：企業(yè)本身的人員素質、管理水平、技術水平、經濟實力等。外部條件包括：相關技術的現(xiàn)實發(fā)展水平，當時當?shù)厮芴峁┑募夹g手段(材料、元件、設備等)，以及國家的有關政策、法律等。u因此，新產品開發(fā)是一個技術科學、管理科學、人文科學的綜合作用過程。 立邦漆，中國盤龍柱事件 “光腳島”賣鞋45 設計是人類高級而復雜的創(chuàng)造性思維活動，它是運用已有的知識和技術解決問題或創(chuàng)造出新事物以

3、滿足社會需要的一種技術活動，是創(chuàng)造人為事物的科學。 現(xiàn)代設計技術是根據(jù)產品功能要求和市場競爭(時間、質量、價格等)的需要，應用現(xiàn)代技術和科學知識，經過設計人員創(chuàng)造性思維、規(guī)劃和決策，制定可以用于制造的方案，并使方案付諸實施的技術。 涉及范圍 相關支撐科學技術 系統(tǒng)工程技術 虛擬現(xiàn)實技術 人工智能技術 多媒體技術 數(shù)據(jù)標準與接口技術 數(shù)據(jù)庫技術 人機工程學 設計方法學 決策支持系統(tǒng) 計算機網(wǎng)絡技術6傳統(tǒng)設計技術的繼承和發(fā)展，多專業(yè)和多學科交叉，綜合性技術?，F(xiàn)代設計技術靜態(tài)、經驗、被動、手工傳統(tǒng)設計技術7主體技術基礎技術支撐技術應用技術傳統(tǒng)設計理論與方法各產品領域知識與技術計算機輔助設計技術現(xiàn)代設

4、計方法學可信性設計技術設計試驗技術相關學科與技術先進制造工藝材料科學自動化技術系統(tǒng)管理技術自然科學政治經濟文化社會科學市場營銷學.現(xiàn)代設計技術體系結構8現(xiàn)代設計技術體系結構u基礎技術u主體技術 CADu支撐技術現(xiàn)代設計方法學可信性設計設計試驗技術u應用技術9方法維產品規(guī)劃方案設計技術設計施工設計分析綜合評價決策時間維邏輯維可靠性設計優(yōu)化設計 模塊化設計 10u產品規(guī)劃-需求分析、市場預測、可行性分析、總體參數(shù)、制約條件和設計要求；u方案設計-功能原理設計，確定原理方案；u技術設計-將產品的功能原理具體化為機器產品及其零部件的具體結構；u施工設計-指工程圖繪制，工藝文件編寫，說明書編寫等?，F(xiàn)代設

5、計技術的時間維現(xiàn)代設計技術的時間維11分析-明確設計任務本質；綜合-綜合各種因素，探求解決方案；評價-對多種方案進行比較和評定，方案調整和改進；決策-確定最佳的設計方案12核心因素 質量、時間、成本（T,Q,C）1314設計過程數(shù)字化(CAD)并行設計 集成地、平行地處理產品設計制造及其相關過程的系統(tǒng)方法。 特征：信息資源共享，即時交互、協(xié)同。協(xié)同設計 不同的設計人員之間，不同的設計組織之間，不同部門的工作人員之間，均可實現(xiàn)資源共享，實時交互，協(xié)同參與，合作設計。以提高設計效率，避免不必要的重復性工作。面向環(huán)境與生態(tài)的綠色設計 綠色材料 綠色能源 綠色設計（可回收） 綠色制造綜合智能優(yōu)化設計

6、基于知識的人工智能建模和尋優(yōu) 引入新的數(shù)學方法和理論 依托多媒體虛擬現(xiàn)實技術建立人機一體化智能綜合優(yōu)化技術體系15新產品設計要求概念設計產品模型描述分析計算和仿真設計結果 滿意否？詳細設計工程數(shù)據(jù)庫產品數(shù)據(jù)模型圖紙及有關文件CAPP、CAD圖形終端及交互設備人機交互市場預測YNCAD技術流程圖1需求分析2問題定義3綜合設計4分析、優(yōu)化5評價6表示7幾何造型8工程分析1需求分析2問題定義3綜合設計4分析、優(yōu)化5評價6表示9產生設計結果并評價10自動繪圖CAD系統(tǒng)的組成 實時輸入輸出裝置實時輸入輸出裝置 圖形顯示終端圖形顯示終端圖形輸入設備圖形輸入設備主主 機機 外外 存存 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫程序庫程序

7、庫圖形庫圖形庫 輸輸 入入 設設 備備 數(shù)字終端數(shù)字終端數(shù)字終端數(shù)字終端數(shù)字終端數(shù)字終端 外外 圍圍 設設 備備 硬拷貝硬拷貝裝裝 置置打印機打印機硬拷貝硬拷貝裝裝 置置磁帶機磁帶機磁帶機磁帶機紙紙 帶帶穿孔機穿孔機繪圖機繪圖機數(shù)控機床數(shù)控機床CAM20外存儲器外存儲器磁帶磁盤優(yōu)盤計算機計算機（主機）通訊接口通訊接口輸入設備輸入設備鍵盤、數(shù)字化儀、光筆、鼠標器圖形顯示器設備圖形顯示器設備字符終端圖形顯示器輸出設備輸出設備打印機自動繪圖機21 零件造型、產品裝配 產品渲染、動態(tài)顯示、運動仿真 工程分析，如有限元分析、優(yōu)化設計、可靠性設計 繪制工程圖樣、編制物料清單（BOM)計算機輔助設計的基本概

8、念CADCAD技術主要功能技術主要功能22 計算機的支持和參與 利用計算機信息存儲、邏輯推理、長時間重復工作、快速精確的計算等能力和特長，提高產品設計效率和質量； 設計者的主導作用 計算機不可能完全取代人進行設計作業(yè)； 主要輔助完成技術設計 不可能也沒有必要涉及產品設計的所有環(huán)節(jié)。CAD技術特征20世紀50年代CAD技術的萌芽期 1950：圖形顯示設備；1958：滾筒式繪圖儀、平板繪圖儀20世紀60年代CAD技術的成長期 Sketch PAD圖形系統(tǒng)；CADAM、GRAPHIC1軟件系統(tǒng)；60年代末美國安裝的CAD工作站已達200多臺套20世紀70年代CAD技術的發(fā)展期 線框模型、曲面模型成熟

9、；各種CAD功能模塊基本形成20世紀80年代CAD技術的普及期 PC微機、工作站CAD系統(tǒng)得到廣泛使用；實體建模成熟；1988年美國CAD系統(tǒng)達63000套 20世紀90年代CAD技術集成化期 24 線框模型：以頂點和棱邊描述三維形體，為兩表結構； 表面模型：以表面描述形體方法，為三表結構； 實體建模：能完整表示三維的幾何信息和拓撲信息，有 掃描表示法、邊界表示法、構造實體幾何法等結構形式； 特征造型：以具有工程語義的各類特征來定義描述形體的方法，便于CAD/CAM技術的集成。計算機輔助設計的關鍵技術產品的造型建模技術產品的造型建模技術25單一數(shù)據(jù)庫：與設計相關數(shù)據(jù)來自同一數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)產品相關

10、性設計，提高設計質量，縮短開發(fā)周期。相關性設計：任何設計改動，都將及時反映到其它相關環(huán)節(jié)上。如：零件圖-產品裝配圖-零件數(shù)控程序-二維工程圖；左視圖-主視圖-俯視圖-三維實體模型； 單一數(shù)據(jù)庫與相關性設計單一數(shù)據(jù)庫與相關性設計NURBS（Non-Unifrom Rational B-Splines）可統(tǒng)一自由曲線/曲面和規(guī)則曲線/曲面的數(shù)學模型，簡化系統(tǒng)結構，有利于曲線、曲面操作和修改。NURBSNURBS曲面造型技術曲面造型技術26CAD與CAX集成涉及建模技術、工程數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交換接口等技術。包括如下集成： CAD/CAE/CAPP/CAM-工程設計領域集成； CAD/ERP-與管理系統(tǒng)

11、集成； 異地、異構系統(tǒng)企業(yè)間CAD集成，如全球化設計、虛擬設計、虛擬制造及虛擬企業(yè)等。CADCAD與與CAXCAX集成技術集成技術目的：支持異構、跨平臺的工作環(huán)境。如：IGES（Initial Graghical Exchange System)原始圖形交換標準；STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)產品數(shù)據(jù)模型交換標準。標準化技術標準化技術 27 計算機輔助產品的概念設計 難題：建模和推理 計算機支持的協(xié)同設計 難題：信息實時可靠交換；異構環(huán)境下可靠運行；通訊方法與手段 海量信息處理 存儲、管理和檢索技術 智能CAD技術：將

12、人工智能技術與CAD技術融為一體，難題：解決人類思維模型建立和表達 CAD與虛擬現(xiàn)實（VR）技術的集成 VR向設計者提供視覺、聽覺、觸覺等直觀、自然、實時的感知，目前VR所需軟硬件價格昂貴，技術開發(fā)難度大 計算機安全 技術保密，防病毒感染計算機輔助設計的研究熱點28u可靠性設計u系統(tǒng)動態(tài)設計u摩擦學設計u優(yōu)化設計29u二次大戰(zhàn)美國空軍由于故障而損失飛機達21000架，比被擊落的飛機多1.5倍。u可靠性是由美國航空部門提出，到了20世紀50年代電子產品平均使用失效率達到了11010-11012（1/h）水平。u60年代末建立了以強度應力為基礎的機械產品可靠性模型。u目前，機械產品的可靠性設計已趨

13、成熟。u國產大飛機安全性能如何？經測算，人在各種最精密的儀器間工作出錯的概率是10的-6次方，也就是每百萬飛行小時會有一次人為失誤，由于這個人為的失誤，會釀成飛機的故障甚至災難。uC919副總設計師黎先平介紹，在飛機制造環(huán)節(jié)，中國商飛的要求比這個數(shù)更苛刻。u在關鍵的核心技術上，商飛要求防出錯概率達到10的-9次方，最高的地方，也就是有可能造成機毀人亡的重大項目是10的-11次方，達到每千億個小時的保障。3031u理論基礎概率統(tǒng)計學u可靠性的概念產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間區(qū)間內，完成規(guī)定功能的能力,當用數(shù)值來表示時，就稱為可靠度?？煽啃栽O計就是在滿足產品功能、成本等要求的前提下，使產品可靠地運行

14、的設計過程。它包括確定產品的可靠度、失效率、平均無故障的工作時間(平均壽命)u系統(tǒng)的可靠性設計 建立可靠性模型 串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)、備用冗余系統(tǒng) 可靠度預測 可靠度分配32可靠性設計的主要內容可靠性設計的主要內容u故障機理和故障模型研究 研究產品元件材料老化失效機理，掌握老化規(guī)律，揭示影響老化因素，建立失效機理模型。 u可靠性試驗技術研究 試驗是取得可靠性數(shù)據(jù)主要來源，發(fā)現(xiàn)產品設計和研制階段的問題，恰當?shù)脑囼灧椒ㄓ欣诒ＷC和提高產品的可靠性，能夠節(jié)省人力和費用。u可靠性水平的確定 制定相關產品的可靠性水平等級，為產品的可靠性設計提供依據(jù)。 33 產品的工作能力 產品完成規(guī)定功能所處的狀態(tài)； 可靠

15、度 產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間區(qū)間內，完成規(guī)定功能的能力,當用數(shù)值來表示時，就稱為可靠度R(t)，可靠度愈大，工作愈可靠，0R(t)1； 失效率 表示產品工作到某一時刻后，在單位時間內發(fā)生故障的概率(t)，失效率愈低，產品愈可靠。 平均壽命 不可修復產品-發(fā)生失效前的工作時間（MTTF） 可修復產品 -相鄰兩故障間工作時間（MTBF） 可靠度的許用值 災難性的：R（t）1 經濟性的：損失重大時：R（t）0.99 損失不大時，R（t）0.90 無后果： R（t）00zRPFz50 大型優(yōu)化u按約束條件： 無約束優(yōu)化和有約束優(yōu)化；u求解方法： 準則法、數(shù)學規(guī)劃法 線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃。

16、53優(yōu)化設計數(shù)學模型優(yōu)化設計數(shù)學模型目標函數(shù)： min F（X）設計變量： X= x1, x2, xn T 設計約束： gu(x)0 u=1,2,m hv(x)=0 v=1,2,p0g（X）0非可行域可行域x1x2054常用優(yōu)化求解方法常用優(yōu)化求解方法u遺傳算法u神經網(wǎng)絡法常用優(yōu)化求解方法常用優(yōu)化求解方法56u設計對象的分析u設計變量和設計約束條件的確定u目標函數(shù)的建立u合適的優(yōu)化計算方法的選擇u優(yōu)化結果分析57優(yōu)化設計步驟 58u是根據(jù)產品總的功能要求，創(chuàng)造出相應的原理方案來。u方法功能分析法 通過將總功能分解為相互獨立的功能元，對于每一個功能元列出所有可能的可行方案，再按一定的規(guī)則將這些元

17、方案組合起來形成總方案，然后對這些總方案進行篩選和評估，最后確定實現(xiàn)總功能的最佳總體方案 可由計算機輔助完成創(chuàng)造性思維法59u總體方案車削，磨削，拉削，套料鉆，拉拔，滾壓u車削方案設計母線：主軸回轉導線：刀架直線運動 齒輪、齒條，絲杠、螺母，四連桿，曲柄滑塊，凸輪，帶輪，鏈輪，液壓、氣動等60如圖對稱兩桿桁架： 2P300KN，2L1500mm，H900mm， E2.1105N/mm， 7.85103Kg/m3， s350N/mm2，D25-60mm、B3-8mm。求解：滿足強度前提下桁架重量最輕時的管徑D及壁厚B。61BDxx21X設計變量：確定目標函數(shù)： DBHLDBWXF0578. 02

18、min226203313xBXg08814xBXg0252525xDXg0606026xDXg強度約束條件強度約束條件壓應力不大于屈服極限s： 穩(wěn)定性約束條件穩(wěn)定性約束條件壓應力不大于壓桿穩(wěn)定的臨界應力k： 邊界約束條件邊界約束條件限制尺寸取值的約束條件： 確定約束條件求解結果：B=4mm, D=44.4mm W=10.26KgsDBHHLP22035062152)(211xxXg0189. 062152)(2221212xxxxXg)(8)(22222HLHDEk63u創(chuàng)新設計技術 u快速響應設計技術u智能設計技術u仿真與虛擬設計技術u工業(yè)設計技術64u概述 無重要新技術，但在形式上翻新 含

19、有（開發(fā)了）新技術u創(chuàng)新與設計思維 創(chuàng)造性思維形式 直覺思維（靈感） 邏輯思維 根據(jù)所提出的創(chuàng)造目標，進行邏輯推理式的思維，把目標展開、分解和綜合，尋求各層分目標的解，然后找出最終整體解，用主動的可按部就班的工作方式向目標逼近。 創(chuàng)新思維法則 外部因素 激發(fā)創(chuàng)造激情 增強信息獲取方式 促進知識融合 思維形式 創(chuàng)新工作方法 人的創(chuàng)造力65u快速響應設計技術提出背景 據(jù)估計，近30年來出現(xiàn)的新技術、新產品，己遠遠超過了過去兩千年的總和。一種新產品從構思、設計、試制到商業(yè)性投產，在19世紀大約要經歷70年的時間，在20世紀兩次世界大戰(zhàn)之間則縮短為40年，戰(zhàn)后至60年代更縮短為20年，到了70年代以后

20、又進一步縮短為510年，而到現(xiàn)在許多新產品的更新周期只需23年甚至更短的時間。66u建立快速捕捉市場動態(tài)需求信息的決策機制u實現(xiàn)產品的快速設計u追求新產品的快速試制定型u推行快速響應制造的生產體系 在企業(yè)內部，應改變傳統(tǒng)的以注重規(guī)模和成本為基礎建立起來的生產管理系統(tǒng)和組織形式，按照快速響應制造的戰(zhàn)略思想，探索一套全新的組織生產方式。例如將生產部門從以功能為基礎的工序組合改變?yōu)橐援a品為對象的加工單元，并且盡量采用各種先進制造技術手段等等。 從面向全局的視野出發(fā)，以產品為紐帶，以效益為中心，不分企業(yè)內外、地域差異，實行動態(tài)聯(lián)盟，有效地組織產品的設計、制造和營銷。企業(yè)在確定產品目標后，可以只先進行總

21、體設計，即功能設計、方案設計和經濟分析，然后通過公共信息網(wǎng)絡，尋找最佳的零部件供應商和制造商，進行跨地區(qū)、跨行業(yè)的合作，實行生產資源的優(yōu)化組合。67u重用產品信息資源在新產品的設計、研制和制造過程中，盡量重用已有的信息資源(尤其是機電產品中的成熟零部件)，對于那些確實必須新作的產品信息(如新技術、新結構、新零部件)，也盡量通過先期的開發(fā)活動加以創(chuàng)建，實現(xiàn)快速設計。u虛擬制造將有關產品制造過程的信息從實際制造過程中抽取出來，依靠計算機的高速大規(guī)模信息處理能力，實行由計算機試驗(仿真)、虛擬制造和智能優(yōu)化組成的一個相對獨立的軟過程，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的樣機(模型)制作、實物試驗、反復修正的硬過程，達到在產

22、品正式投產之前，就能通過在計算機上的試驗、改進和優(yōu)化，迅速完成對產品的性能預測和設計定型。68u用變型設計實現(xiàn)快速響應設計的策略 利用成熟產品的設計，利用企業(yè)的產品信息資源，最大限度的控制新零件的種類和數(shù)量，并在加快整個生產周期的同時，有效地控制成本和保證質量。業(yè)務過程重組信息資源重組產品結構重組u逆向工程69u智能設計 提高人機系統(tǒng)中計算機的智能水平，使計算機更好地承擔設計中各種復雜任務，成為設計工程師得力的助手和同事。 傳統(tǒng)設計 現(xiàn)代設計：部分使用專家系統(tǒng) 先進設計u設計分類及其與智能設計的聯(lián)系 常規(guī)設計 創(chuàng)新設計：迫切需要智能設計的實現(xiàn)u智能CAD系統(tǒng)的關鍵技術 設計過程的再認識 設計知

23、識的表示 多方案的并行設計 多專家系統(tǒng)協(xié)同合作以及信息處理 再設計與自學習機制 多種推理機制的綜合運用 智能化的人機接口和設計過程中人的參與 設計信息的集成化70u不管按照何種標準，確定大約12個基因在1個酵母細胞中扮演的角色都只能是一項較為“初級”的發(fā)現(xiàn)，但如果上演這一發(fā)現(xiàn)的并不是人類科學家而是一個機器人，這一發(fā)現(xiàn)便是一項重大突破了。2009年4月，威爾士阿貝里斯特威茲大學設計的機器人“亞當”成為第一個能夠在不借助人類智慧情況下上演科學發(fā)現(xiàn)的全自動系統(tǒng)。u長久以來，機器人便被用于進行各種實驗，它們強大的計算能力曾經幫助科學家完成人類基因組排序工作。與其它同類不同的是，亞當是第一個能夠在沒有人

24、類干預情況下完成從假設到實驗再到重新形成假設這一過程的機器人。亞當?shù)膶嶒灴窃诳茖W雜志上。u發(fā)明人羅斯金表示人工智能幾乎擁有無限的科研潛力。在將來的某一天，一臺計算機便可以上演能夠與愛因斯坦狹義相對論相提并論的發(fā)現(xiàn)。他說：“我們找不到這種事情為何無法發(fā)生的任何內在理由。計算機能夠成為一名出色的象棋選手，也能夠做一些特殊的事情。在我看來，這就是將在科學界發(fā)生的事情。”71 以計算機系統(tǒng)為工具，以相似原理、信息技術和控制論以計算機系統(tǒng)為工具，以相似原理、信息技術和控制論為基礎，根據(jù)系統(tǒng)實驗的目的，建立實際或聯(lián)想的系統(tǒng)模型，為基礎，根據(jù)系統(tǒng)實驗的目的，建立實際或聯(lián)想的系統(tǒng)模型，并在不同條件下，對模型

25、進行動態(tài)運行（實驗）的一門綜合并在不同條件下，對模型進行動態(tài)運行（實驗）的一門綜合性技術。性技術。u虛擬現(xiàn)實（VR）：飛行員駕駛系統(tǒng)、汽車駕駛系統(tǒng)u仿真與虛擬設計技術發(fā)展前景與發(fā)展趨勢u仿真與虛擬設計技術發(fā)展特點仿真與虛擬設計（Virtual Design）技術逐步融合發(fā)展VD與CAD/CAM/CAE密不可分VD與RP技術結合將真正搭起設計與制造的橋梁7273u芬蘭公司Senseg的E感覺技術不僅可以讓用戶觸摸屏幕上的圖片，還能感覺到摸的是什么。觸覺象素利用電場和震動，可以模擬從干燥到濕潤，從粗糙到潤滑的大量的質感。從理論上說，這樣的界面可以在小到智能手機，大到銀幕的屏幕上工作。 7475u概

26、述 從解決人造物和人之間的關系問題出發(fā)，從工業(yè)產品美學的角度來考慮。 從人造物與人的關系出發(fā)，尤其是從人的需求、市場的需求，從人的生活和工作方式與質量的角度出發(fā)，全面提高產品的設計質量，提高產品的宜人性。而不像工程設計那樣，主要是解決人造物中“物與物”之間的關系問題(如機械、設備、交通工具)等。 例：老年人用手機u技術前沿 影響因素：現(xiàn)代技術條件、現(xiàn)代生產條件、現(xiàn)代經濟和市場狀況、現(xiàn)代文化藝術風格、現(xiàn)代社會價值標準u技術發(fā)展趨勢76u概述u全壽命周期設計技術u并行設計技術u面向制造的設計技術u綠色設計u再制造技術77u概念 不僅是設計產品的功能和結構，而且要設計產品的全壽命周期，即要不僅是設計

27、產品的功能和結構，而且要設計產品的全壽命周期，即要考慮產品的規(guī)劃、設計、制造、經銷、考慮產品的規(guī)劃、設計、制造、經銷、 運行、使用、維修、保養(yǎng)直到回運行、使用、維修、保養(yǎng)直到回收再用處置的全過程。意味著在設計階段就要考慮到產品生命歷程的所收再用處置的全過程。意味著在設計階段就要考慮到產品生命歷程的所有環(huán)節(jié)，以求產品全壽命周期設計的綜合優(yōu)化。所以全壽命周期設計旨有環(huán)節(jié)，以求產品全壽命周期設計的綜合優(yōu)化。所以全壽命周期設計旨在時間、質量、成本和服務方面提高企業(yè)的競爭力。在時間、質量、成本和服務方面提高企業(yè)的競爭力。u技術特點 是一個系統(tǒng)集成過程，以并行方式設計產品及相關過程 面向制造的設計是其重要

28、組成內容 分布式設計環(huán)境 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，統(tǒng)一的知識表達模式。產品數(shù)據(jù)管理（PDM）是實現(xiàn)該技術的關鍵u應用優(yōu)點 縮短了產品投放市場的時間 提高質量 降低成本 增強市場競爭力78u汽車召回(RECALL) 就是投放市場的汽車，發(fā)現(xiàn)由于設計或制造方面的原因存在缺陷，不符合有關的法規(guī)、標準，有可能導致安全及環(huán)保問題，廠家必須及時向國家有關部門報告該產品存在問題、造成問題的原因、改善措施等，提出召回申請，經批準后對在用車輛進行改造，以消除事故隱患。目前實行汽車召回制度的國家有美國、日本、加拿大、英 國、澳大利亞等 我國自2004年10月1日正式實施缺陷汽車產品召回管理規(guī)定。 據(jù)國家質檢總局缺陷產品管

29、理中心的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2004年召回32萬余輛；2005年召回6萬余輛；2006年召回34萬余輛。 截至2007年11月，國內已累計召回缺陷汽車130萬余輛，涉及45家國內外企業(yè)的107種車型，召回次數(shù)達103次。79u2009年，豐田在華兩家合資企業(yè)廣汽豐田、一汽豐田宣布，由于零部件出現(xiàn)缺陷，自8月25日開始，召回部分凱美瑞、雅力士、威馳及卡羅拉轎車，涉及車輛總計688314輛。這是我國2004年實施汽車召回制度以來，數(shù)量最大的一項召回。 u此次召回的車輛分別有：2006年5月15日至2008年12月31日生產的凱美瑞384736輛、2008年5月15日至2008年12月31日生產的雅力士227

30、67輛、2008年2月18日至2008年12月25日生產的威馳35523輛、2007年5月17日至2008年12月25日生產的卡羅拉245288輛。u根據(jù)召回報告，召回的原因是同一供應商供應給兩家企業(yè)的零部件出現(xiàn)缺陷，因駕駛員側的電動車窗主控開關控制模塊在制造過程中潤滑脂涂抹過多，可能導致內部短路，引起開關發(fā)熱、熔損，操作時有卡滯感，車窗無法正常升降，極少部分會導致車門內飾板熔損。 80u概述 并行設計是一種對產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程) 進行并行和集成設計的系統(tǒng)化工作模式。其思想是在產品開發(fā)的初始階段，即規(guī)劃和設計階段，就以并行的方式綜合考慮壽命周期中所有后續(xù)階段，包括工藝規(guī)劃

31、、制造、裝配、試驗、檢驗、經銷、運輸、使用、維修、保養(yǎng)直至回收處置等環(huán)節(jié)，降低產品成本，提高產品質量。最重要的問題是如何處理各個任務間的耦合及協(xié)調并行設計群體的活動方式，因此，有效建立并行設計模型和優(yōu)先順序是并行設計技術發(fā)展的突破點。 u優(yōu)點 使早期生產中工程變更次數(shù)減少50以上 產品開發(fā)周期縮短4060 制造成本降低3040 產品的報廢及返工率減少758182838485868788u某鐵路機車制造(集團)公司原有的產品開發(fā)過程是串行的，串行的產品開發(fā)過程形成了產品設計、工藝會簽、生產準備、樣機試制、實驗、運用考驗大循環(huán)，從而導致的缺陷有：產品開發(fā)周期長；產品開發(fā)的信息流是單向的，下游的設計

32、結果不能及時反饋給上游進行設計評價和修改，產品設計質量差；產品設計與工藝準備的好壞直接反映在最終產品上，這種大循環(huán)不易控制產品質量，造成實物修改次數(shù)和產生廢品的可能性增大，從而增加了產品的開發(fā)成本。u采用并行工程方法可以有效地克服這些缺陷，帶來的諸多益處包括產品開發(fā)周期被縮短35%；產品設計修改請求偶爾來自于工藝裝備制造、樣機試制、鑒定性試驗、運用考驗階段，可以降低實物制造、修改次數(shù)以及產生廢品的可能性，進而降低產品的開發(fā)成本等。 89u并行環(huán)境下的信息抽象與建模技術建立能夠表達和處理有關產品生產周期各階段所有信息的統(tǒng)一的產品模型(STEP，QFD) STEP從多種角度對產品的綜合屬性做出了定

33、義，這種定義遍及了產品的全部生命周期，還包括產品的每個組成部分，能夠對產品在整個生命周期內進行完整一致的描述，它就提供了產品數(shù)據(jù)在并行設計環(huán)境下共享的基礎。u計算機輔助設計評價和決策DFMA與RPM 在設計中必須保持產品及零部件功能的獨立性 在設計中必須使產品及零部件的信息量為最少 如：使構成產品的零件數(shù)量最少，使單個零件的功能盡量多，使裝配方向最少，發(fā)展模塊化的設計，使設計標準化，選擇易于裝配的緊固件，在裝配中盡量減少調整，使設計的零件易于定位等等。u支持并行設計的分布式計算機環(huán)境（協(xié)同設計）9091概述面向制造的設計DFM(Design For Manufacturing)是全壽命周期設計

34、的重要研究內容之一，也是產品設計與后繼加工制造過程并行設計的方法。在設計階段盡早考慮與制造有關的約束，全面評價和及時改進產品設計，可以得到綜合目標較優(yōu)的設計方案，并可爭取產品設計和制造一次成功，以達到降低成本、提高質量、縮短產品開發(fā)周期的目的。92u主要內容 零件的可加工性，定性的衡量該零件是否能加工出來，并預估零件的加工成本、 加工時間及加工成品率。 部件和整機的可裝拆性。 零部件加工和裝配質量的可檢測性。 零部件和整機件能的可試驗性。 零部件和整機的可維修性。 零部件及材料的可回收性。 產品成本的70以上決定于產品的設計u技術發(fā)展特點 經驗方法大多采用少量幾個指標（時間、費用等）來定性評價

35、零件的可制造性，而且僅憑經驗確定權值，不能正確反映零件的可制造性。 定量方法一般采用經驗公式評價可制造性，只能近似估計。 對系統(tǒng)進行DFM對零件DFM效果更好。 應綜合考慮產品的結構工藝性、加工工藝性、裝配工藝性、成本等影響因素，建立全面合理的產品可制造性評價體系。9394u關鍵技術 計算機輔助概念設計(CACD) 產品可制造性模型及其評價方法的研究：可制造性相對于一定的制造資源(加工設備、刀具、夾具、量具)而言 并行設計過程建模，本質是反復迭代的過程 設計試驗技術u技術發(fā)展突破點系統(tǒng)總結面向制造的機械零部件結構設計知識，建立面向制造的機械零部件結構設計專家系統(tǒng)建立面向制造的機械零部件結構信息

36、特征模型建立面向制造的機械部件和整機裝配設計的專家系統(tǒng)建立面向制造的機械部件結構的并行設計支持系統(tǒng)9596u定義 綠色產品是指以環(huán)境和環(huán)境資源保護為核心概念而設計生產的可以拆卸并分解的產品。其零部件經過翻新處理后，可以重新使用。 綠色產品從生產到使用乃至回收的整個過程都符合特定的環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，以及利用資源再生或回收循環(huán)再用的產品。對資源利用率最高，對能源消耗最低。u內涵 優(yōu)良的環(huán)境友好性。產品從生產到使用乃至廢棄、回收處理的各個環(huán)節(jié)都對環(huán)境無害或危害甚小。這就要求企業(yè)在生產過程中選用清潔的原料，清潔的工藝過程，生產出清潔的產品；用戶在使用產品時不產生環(huán)境污染或只有微小

37、污染；報廢產品在回收處理過程中產生的廢棄物很少。 最大限度地利用材料資源。綠色產品應盡量減少材料使用量，減少使用材料的種類，特別是稀有昂貴材料及有毒、有害材料。這就要求設計產品時，在滿足產品基本功能的條件下，盡量簡化產品結構，合理使用材料并使產品中零件材料能最大限度地再利用。 最大限度地節(jié)約能源。綠色產品在其生命周期的各個環(huán)節(jié)所消耗的能源應最少 97 人類應享有以與自然相和諧的方式過健康而富有生產成果的生活的權利，并公平的滿足今世后代在發(fā)展與環(huán)境方面的需要。98u在美國，西歐主要國家以及日本之間，展開了建立汽車貿易壁壘的新較量 ， 這 標 志 著 世 界 汽 車 三 大 市 場 之 間 的 貿

38、 易 摩 擦 又 將 升 級 。由于日本轎車在美國和歐洲市場上長期受到顧客的歡迎，日本轎車在美歐市場的份額是美歐企業(yè)在日本市場份額的幾倍。歐盟試圖通過制訂和實施新的汽車排放標準來限制日本汽車在歐洲市場的增長。新的環(huán)境保護標準要求，到2008年。歐洲市場銷售的所有轎車的二氧化碳排放量要比1995年下降25%，這無疑是沖著日本和韓國企業(yè)而來的。對此，韓國的汽車企業(yè)認為在技術上難以達到而反對；日本汽車工業(yè)協(xié)會則表示與歐洲企業(yè)共同努力。但是不明確表示保證屆時達標。歐盟準備在各成員國一致通過新的排放標準之前，先拿日本和韓國企業(yè)開刀，即首先強制要求日韓企業(yè)先達標，否則不能向歐洲市場出口。據(jù)分析，由于在歐洲

39、市場上，從日本進口的轎車以高級休閑車和大型轎車為主，其平均的二氧化碳排放水平比歐洲當?shù)厣a的車要高出近10%。若要達標，日本車就要平均減少31以上的二氧化碳排放量。99u日本政府也不示弱，在1999年3月19日，日本政府與歐盟就汽車廢氣排放標準談判破裂后，日本立即采取了針鋒相對的策略：實施“歧視性”節(jié)能修正法新法案。在 1999年 4月l日實施的該法案規(guī)定，到2010年，在日本市場上銷售的不同質量和用途的汽車必須達到相應的節(jié)能標準，以減少汽車的廢氣排放。具體規(guī)定是：兩人（按110千克計）乘坐時總質量在1000千克以下的汽油轎車，到2010年要比1995年的相當車型節(jié)能17.7%；同期10001

40、249克的轎車，要節(jié)能25.7%；12501499千克的轎車，要實現(xiàn)30%以上的節(jié)能；15001749千克以上的轎車，到2010年要 1995年分別實現(xiàn)節(jié)能 24和9.7。由于美國和歐洲生產的轎車在日本市場有近90%屬于1250于克以上的范圍，即幾乎所有的美歐轎車都要在日本市場上受到更加嚴格的節(jié)能要求；而日本車在國內市場由于主要是輕型和微型車，因此受此修正法案的影響就沒有外國企業(yè)那樣大。 美國政府向世貿組織提交了一份意見書，該意見書指出，日本單方面提高汽車節(jié)能標準是直接阻礙國外汽車進口的不正當行為。要求世貿組織正式調查。100u綠色產品設計的主要內容及評價標準綠色產品設計的概念及其評價標準 在

41、市場層面上的標準：產品在使用過程中用少量能源和資源且不污染環(huán)境，使用后可以易于拆卸、回收和翻新或能夠安全廢置并長期無慮。綠色產品設計的主要內容及方法 材料的選擇與管理 可回收性設計可回收材料及其標志可回收工藝與方法可回收性經濟評估可回收性結構設計 可拆卸性設計 成本分析 設計數(shù)據(jù)庫u綠色產品設計特點u綠色產品設計關鍵技術101u在產品整個生命周期內，優(yōu)先考慮產品環(huán)境屬性（可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等），并將其作為設計目標，在滿足環(huán)境目標的同時，保證產品應有的基本性能、使用壽命、質量等。102u面向環(huán)境的設計技術(DFE)在產品的整個生命周期內，以系統(tǒng)集成的觀點考慮產品環(huán)境屬性（

42、可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性和人身健康及安全性等）和基本屬性，并將其作為設計目標，使產品在滿足環(huán)境目標要求的同時并保證應有的基本性能、使用壽命和質量等。u面向能源的設計技術用對環(huán)境影響最小和資源消耗最少的能源供給方式支持產品的整個生命周期，并以最少的代價獲得能量的可靠回收和重新利用的設計技術，從而全面指導、優(yōu)化產品設計過程。u面向材料的設計技術u人機工程設計技術依據(jù)人的心理和生理特征設計產品，使之符合人的使用要求，改善環(huán)境，優(yōu)化人機系統(tǒng)，使之達到最佳配合，以最小的勞動代價獲取最大的經濟成果。103104105106107懸在貨輪上方的巨型高科技風箏提供輔助動力。懸在貨輪上方的巨型

43、高科技風箏提供輔助動力。108109110u傳統(tǒng)設計的缺點 所用材料種類繁多 較少考慮材料的加工過程及其對環(huán)境的影響 較少考慮材料報廢后的回收處理 切屑 較少考慮所用材料本身的生產過程 火箭燃料u以材料為對象，在產品的整個生命周期（設計、制造、使用、廢棄）中的每一階段，以材料對環(huán)境的影響和有效利用作為控制目標，在實現(xiàn)產品功能要求的同時，使其對環(huán)境污染最小和能源消耗最少的設計技術。111u據(jù)日經BP社報導，馬自達為汽車內飾專門開發(fā)了一種外觀品質、強度、耐熱性俱高的生物塑料。這種生物塑料采用玉米和石油為原料，前者占88%，后者占12%；生成后的生物塑料主要成分為聚乳酸。與以往的生物塑料比較，新開發(fā)

44、的生物塑料耐沖擊性高出約3倍，耐熱性提高約1/4，可以用來制造很薄的產品?？梢宰⑺艹尚?，因此可以量產。此外，生產這種生物塑料的過程耗能量僅為聚丙烯的30%。 u中國室內裝飾協(xié)會室內空氣監(jiān)測中心曾對200輛車進行檢測，結果發(fā)現(xiàn)，若參照室內空氣質量標準，近90%的汽車都存在車內空氣甲醛或苯含量超標問題，而且大部分車輛甲醛超標都在五六倍以上。u車內空氣污染主要來自于皮革、紡織品、塑料配件、膠合劑等內裝飾材料，它們散發(fā)出的苯、甲醛、二甲苯等有毒氣體，對人體肝、腎、呼吸系統(tǒng)、造血器官、免疫功能等會造成嚴重危害。u我國于2012年3月開始正式實施乘用車內空氣質量評價指南，目前實施的乘用車內空氣質量評價指南

45、明確規(guī)定了車內空氣中有關苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛8種常見的車內揮發(fā)性有機物濃度的限值。而我們平時所說的車內空氣污染，大多是指上述這8種物質。112113u主要的突破性材料技術是更多地使用復合材料，占機身總重量的50%，其中最引人注目的是復合材料機身。復合材料并不是一種新材料，但波音是第一家將復合材料制造方法運用到先進水平的大型民用噴氣運輸機制造商。114u定義以機電產品全壽命周期設計和管理為指導，以廢舊機電產品實現(xiàn)性能跨越式提升為目標，以優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準則，以先進技術和產業(yè)化生產為手段，對廢舊機電產品進行修復和改造的一系列技術措施或工程活動的總稱。u內

46、容再制造加工過時產品的性能升級115u典型技術高速電弧噴涂技術微納米等離子噴涂技術納米復合電刷鍍技術微納米表面損傷自修復技術特型面的微脈沖冷焊技術激光再制造技術再制造毛坯快速成形技術116u典型應用汽車發(fā)動機再制造廢舊拖拉機再制造機床再制造復印機再制造117118u中國經濟網(wǎng)濟南2010年10月12日訊，山東省經濟和信息化委員會、省科學技術廳、省財政廳、省環(huán)境保護廳、省工商行政管理局、省質量技術監(jiān)督局、省級機關事務管理局、省人民政府節(jié)約能源辦公室八部門，日前共同下發(fā)關于加強和規(guī)范廢舊硒鼓回收再利用工作的通知，要求加強和規(guī)范全省廢舊硒鼓回收再利用工作，引導和鼓勵社會各界規(guī)范回收廢舊硒鼓，積極使用再制造硒鼓，