產品設計的案例
產品設計的重要性與面向產品總體質量的綜合設計法（一）
一、前 言
機械設備在國內外市場中競爭力的強弱，在很大程度上取決于產品的質量(這里所指的是廣義質量，即包括QCTES等用戶對產品的各種要求)，而產品的質量又在很大程度上取決于產品的設計，產品的設計質量可賦予某種產品“先天性優劣”這種至關重要的本質特性。因此對絕大多數產品來說，產品的設計在保證產品質量的過程中起著頭等重要的作用。
長期以來，科技工作者試圖通過各種設計方法來滿足用戶對產品廣義質量的要求，盡最大努力來提高所研制產品的質量。到目前為止，已提出了數十種設計方法，諸如概念設計、可靠性設計、動態設計、優化設計、智能設計、虛擬設計、綠色設計等。這些設計方法可以從不同角度來滿足用戶對產品廣義綜合質量的要求。但是在產品設計中全面采用所有這些設計方法，是不現實的，只能選擇對產品廣義質量有重要影響的少數幾種方法進行產品設計，而對其他設計方法所能實現的對產品質量的要求，只能在設計過程中進行適當的考慮，對產品質量影響不大的設計方法甚至不予考慮。據此，作者提出一種基于“產品質量功能化設計、動態優化設計、智能化設計和可視化設計”的綜合設計法，試圖應用這種綜合設計法對產品進行設計，以便在較大程度上使產品獲得良好的廣義綜合質量，進而滿足用戶對產品的各種要求。
二、現代機械的發展方向及現代設計理論與方法的種類
（一）現代機械的發展趨向與產品設計方法的主要種類
機械設備正在向大型化（或微型化）、高速化、高效化、精密化、集成化、綜合（指功能）化、模塊化、自動化、智能化、數字化、網絡化、綠色化方向（即大（或微）、高（1）、高（2）、精、集、綜、模、自、智、數、網、綠等十二字方向）發展。
因此，對產品質量的要求也愈來愈高。
展開 產品設計的重要性與面向產品總體質量的綜合設計法（三）
機械裝備功能化設計問題
這個問題通常在產品設計的第一個階段，即概念設計或方案設計階段對產品的綜合質量加以全面考慮，即首先考慮的是機械設備的綜合質量：機器的結構性能、工作性能的制造性能。
這一階段要對產品的綜合質量的功能化問題進行全面考慮，進而確定機器各部分的結構及整個工作系統，以滿足機械設備綜合質量的要求。這是產品設計十分重要的工作階段，因為在這一階段方案的好壞，會對產品產生收發室性的影響。所以要多方面了解用戶的要求，及機器具體工作的條件；然后建立起產品的幾個主要質量屋；再根據這些質量要求，確定機器的可以實現產品的各種質量功能的工作原理及具體結構，包括各組成部份的結構。這一階段可以參照基于產品質量功能配置或展開的設計方法，即QFD方法。
2. 機械裝備的動態設計問題
這是機械設計內容中最重要最具廣泛性的問題。而當前機械裝備設計中的絕大多數產品設計仍以靜態設計為主，最多應用的是傳統的線性動態設計。這在當前大型機械裝備，特別是大型旋轉機械設備的設計中是遠遠不夠的。國內外對此都特別重視。近十幾年來，國際上機械系統的非線性動力學是研究的熱點，許多原來根本認識不清的問題現在可以用非線性動力學理論來解決，因此，對重大機械裝備進行高層次的動力學設計，引入現有非線性動力學成果和進一步擴展研究成果，這是十分必須的。
動態可靠性是機電設備產品的主要質量特征。可靠性問題起于20世紀40年代，源于軍工電子設備。60年代進入機電產品設計領域，使機械設計和機電產品設計發生了深刻的變化，特別是近些年來，國內外一些有代表性的機電產品（如數控機床、汽車、儀表等）在設計上更加強調可靠性指標。進入80年代后，美國開始把可靠性工作放在與產品性能、成本和開發周期同等重要的位置，并頒布一系列管理措施，推動可靠性技術的研究與應用。
展開 產品設計的重要性與面向產品總體質量的綜合設計法（二）
三、產品設計在保證產品質量過程中的重要作用
（一） 產品廣義綜合質量的基本內容
產品廣義綜合質量或總體質量應該包括哪些呢？我們認為從廣義的角度來看，最主要的有以下13點，可以稱它為13性：①系統可靠性；②人機安全性；③環境無害性；④工作耐久性；⑤ 造型藝術性⑥運行穩定性；⑦工效實用性；⑧指標優越性； ⑨操作宜人性； ⑩制造工藝性；⑾結構和零部件的規范性; ⑿生產周期性；⒀產品經濟性（包括設計經濟性、使用經濟性和制造經濟性）等。
前面所提出的這些質量要求都十分重要，歸納起來大體可分為以下三個主要方面：①結構性能：安全、可靠、耐用、外形美觀；②工作性能：有實際的工效、工作穩定、指標優越； ③制造性能：較好的工藝性、較短的生產周期、較低的制造成本等。
如果在新產品開發中，充分考慮用戶的需求，使產品具有良好的質量（Q）（這里的Q，所指的質量是狹義的，主要是指的產品的結構性能（如工作可靠性）和工作性能（如技術性能等），合適的價格（C）、較短的交貨時間或生產周期（T）、（可把前兩者作為制造性能來考慮）、優良的工作環境（E）及良好的售后服務（S）（最后兩項與三種性能都有關系），應該說滿足上述三種性能的產品是優良的產品，它在市場中應該具有較強的競爭力，這是所有設計工作者所追求的目標。
50多年來，我國制造業有了很大的發展，現在我國已能自行設計和生產各種機械設備，如冶金設備、發電設備、化工設備、數控設備等諸多的工業裝備，有的設備已達到國際先進水平，在國際市場中具有較強的競爭力。但還有許多設備的設計質量和制造質量與國外產品相比，有較大的差距。產生這些差距的主要原因是產品設計水平較低。如果能在下面一些問題上加以考慮，將會在較大程度上提高產品的設計質量。
1.
展開 Moldex3D模流分析之仿真分析成功克服產品開發挑戰，實現優化產品設計
因此，閥式澆口熱澆道的技術逐漸地應用于擋泥板的生產制造中，此技術有利于控制注塑的流量、時間、縫合線的位置和模具內的壓力，進而達到輕量、省料又符合產品質量要求的目標。此案例中我們使用閥式澆口技術和不同厚度的導流設計，以幫助塑料在對象不同區域內流動能夠平衡，同時可以降低射出機高噸數的需求。
為了進一步了解此注塑過程，Shape 使用Moldex3D Shell網格快速模擬多組不同的設計變更，Shape將不同厚度的導流設計加入于對象上不同的區域，希望可以藉此消弭縫合線的產生和達到塑料流動平衡狀態。透過模擬取得設計變更組的條件加入最后的產品設計，并同時與Moldex3D eDesign 3D網格技術進行模擬交互比對。Shell和3D網格的模擬結果比對中，可以發現Moldex3D Shell是可靠、又適合短時間內必須做出多組設計變更的工作流程的迅速分析方式；而Moldex3D eDesign的分析則可以提供更全面精準的分析結果，進一步在開模前驗證產品設計，為產品質量嚴格把關。
挑戰
Shape在產品與模具設計過程中，遇到了不少挑戰：
找出理想的閥式澆口設計，以達到流量均衡狀態
加入導流設計以達到流動平衡，同時把產品重量控制于理想范圍之內
原始設計所需要的鎖模力超過原射出機的負荷
節省試模次數和避免開模后模具設計修改
解決方案
此案例必須透過多次的設計變更，如調整澆口數量及位置、導流厚度設計與位置，加上經過多次的模擬分析，進而克服產品設計挑戰，最后達到設計優化狀態。
展開 
Proe/Creo產品結構設計，產品造型設計
Proe/Creo產品結構設計，產品造型設計,Top-Down練習作品
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優化驅動的產品設計流程
1．產品設計流程的變化
傳統的產品設計流程是一個人工反復的過程，工程師借助CAD工具進行產品的設計，然后提交到工廠進行加工制造，接著對產品進行實物試驗，如果產品不能滿足功能要求或者失效，就需要對產品設計進行修改，甚至重新設計，如此反復，直到產品在實物試驗中滿足全部要求。這是一個周期長，耗費高的過程，已經完全不能滿足現代產品設計的要求。
隨著計算機軟硬件技術的發展，CAE技術日趨成熟，各種數值仿真方法，如有限元、多體動力學、計算流體力學等技術在產品設計中得到大量的應用。產品在初步設計完成后，可以基于CAD模型進行產品性能的虛擬試驗，初步考察其工作應力、運動過程、產品壽命等。如果產品不能滿足要求，可以立即返回設計人員進行修改或重新設計，從而大大減少實物試驗的周期和費用。
2．優化驅動的產品設計過程
然而，今天被眾多企業所廣泛應用的CAE技術仍然有其局限性，其表現在于CAE技術仍然僅被用作在產品設計后期對設計方案的校核。不幸的是，如果在這一階段發現了問題，設計者已經沒有足夠的自由度對結構做出全面的改進，我們所能做的僅僅是局部的調整并祈禱這種調整不會造成別的問題。根本問題在于，在設計的早期——即我們擁有最大的設計自由度的概念設計階段——我們所能憑借的完全是經驗和想象力，很難同時把產品的所有性能精確的考慮進來，并且往往由于經驗所限，不能給出創新的設計。我們最有效的CAE技術似乎從來無法在這個階段幫助我們。
今天，CAE技術中一個非常重要的組成部分——結構優化技術已經發展成熟并成功地被用于產品的設計，它以其天生的優勢正在改變傳統的設計流程。
展開 以PLM為基礎的產品信息管理系統的設計與開發探討
對于這類企業而言，自身企業的產品種類相對較少，產品之間相似度較高，在進行產品數據設計時對于工作量沒有較高的要求，企業內部的人員構成為相對簡潔。
(2)產品生命周期鏈不夠完善，但產品存在著顯著的特點。例如，一個企業在進行產品數據的設計時，企業內部的設計人員將企業的研究重心關注在產品的設計環節，而忽略對于產品加工生產的步驟，在產品的實際生產中，加工環節則委托第三方進行設計完成，作為企業只需要執行監管的職能，企業會定期從產品中進行抽檢，檢驗其是否符合企業的設計要求和標準。
(3)有異地協同需求，但要求不高。對于這類企業來說，其產品的設計與研發往往與多方機構進行合作和交流，最終產品的生產需要結合多家單位的合作，在設計任務劃分上，企業占據產品設計的主導地位，其他單位以輔助的形式進行合作，并不影響企業對于產品生產設計的主導地位。
3 產品管理系統設計方案
3.1 產品結構模型
產品信息模型是以企業模型為限制條件，根據設計人員對于產品的修改需求進行總結性的表述模型，在產品的結構管理中，確定產品信息模型是完成產品設計的先決條件。PLM系統中為了確保產品信息模型的實用性，將采取建模原則作為產品信息設計的標準，不僅如此，產品信息管理應當同工作流管理相結合，產品的設計應當同其設計過程緊密相連，就目前而言，產品設計的方法有兩種，分別是，(1)綜合考慮設計過程中的復雜性，產品設計結合實際的生產需求進行；(2)信息系統的設計完全按照模塊化的標準進行，設計流程采取分離模型的方法。
展開 設計仿真 | CAEfatigue助力產品穩健性設計提升
通過穩健性設計分析，觀察模型輸出響應的分散性，檢驗產品的設計質量；工程師可以改變對輸出響應影響最大的變量參數，提高產品設計達到預期目標的潛力。
隨機設計改進是一種快速有效的改進產品設計的能力，通過將輸出響應移動到更接近一個或多個目標來幫助用戶改進設計，從而使產品設計最可能出現的性能達到或接近指定的目標值。
設計仿真 | CAEfatigue助力產品穩健性設計提升
通過穩健性設計分析，觀察模型輸出響應的分散性，檢驗產品的設計質量；工程師可以改變對輸出響應影響最大的變量參數，提高產品設計達到預期目標的潛力。
隨機設計改進是一種快速有效的改進產品設計的能力，通過將輸出響應移動到更接近一個或多個目標來幫助用戶改進設計，從而使產品設計最可能出現的性能達到或接近指定的目標值。
科技前線 | 如何開啟產品設計新未來？
一直以來，CAD技術都處于不斷發展與探索之中，企業通過應用CAD技術，起到了提高設計效率、優化設計方案、減輕設計人員的勞動強度、縮短設計周期、加強設計標準化等作用。但在產品設計飛速發展的今天，企業的CAD工具不應只局限于提供基本功能，而應成為產品創新的秘密武器，讓設計變得更為輕而易舉，進而為企業提供強有力的競爭優勢。
那么，在產品設計中，如何幫助設計師改進概念設計探索，提高工程效率，更快地交付更好的產品？如何克服設計過程中仿真專業的高技術門檻和傳統工具計算時間長等問題？多體設計有哪些妙用？在如今這種快節奏的世界里，如何高效設計與生產？通過對這些問題的探討，希望窺見產品設計發展的新未來、新方向、新趨勢。
1、創成式設計正在顛覆產品設計
什么是創成式設計？不同于傳統CAD的建模方法，創成式設計是基于算法和程序，從一系列系統設計要求中自動創建最佳設計的方法。當然，創成式設計也可以簡單理解為一個人機交互、自我創新的過程。經過多年的發展，創成式設計已經成為一個新的交叉學科，通過與人工智能、高性能計算等先進技術的深度結合，使得很多先進的算法都應用到產品設計中來，從而可以處理超出人類能力的復雜性，使計算機成為設計工程師的智能助手。
正如創新的思維會讓產品更富魅力，創成式設計方法是對產品設計的徹底顛覆。尤其在工業領域，無數的工程師都在期盼通過創成式設計軟件的“超能力”，提高產品設計的質量、可制造性和差異化。
展開 【設計思路】你知道電子產品整機結構設計嗎?它有什么要點?
在開篇之前，先分享給大家一本書，希望對大家產品設計有一定的設計啟發。下載鏈接，請見文后小編留言！
關于電子產品整機結構設計，你知道多少?電子產品的設計通常包括電路設計和結構設計。電路設計就是根據產品的功能要求和技術條件，確定總體方案并設計原理框圖，并在此基礎上進行必要的計算和試驗，最終確定詳細電路設計圖紙并選定元器件及其參數。結構設計則是根據電路設計提供的資料和數據，結合電子產品的性能要求、技術條件等，合理布置元器件、使之組成部件或電路單元，同時進行機械設計和防護設計，將各零部件或電路單元互連，最后給出齊套的技術圖紙。
設計和制造電子產品，除滿足工作性能的要求外，還必須滿足加工制造的要求，電路性能指標的實現，要通過具體的產品結構體現出來。電子產品是隨著電子技術的發展而發展的，其結構和構成形式也隨之發生變化。初期的電子產品功能比較簡單，設計考慮的主要問題是電路設計。到 20 世紀 40 年代后，隨著電子產品功能越來越多，出現了將復雜產品分為若干部件、樹立結構級別的先進想法;為防止氣候影響，研制出密封外殼;為防止機械過載而研制出減振器，產品結構功能進一步完善，此時，結構設計才正式成為電子產品設計的內容。隨后，由于產品向高集成度和小型化方向發展，尤其是出于軍用電子技術的發展和野戰的需要，散熱、抗電磁干擾、防潮、防霉菌、防鹽霧開始成為結構設計中必須考慮的內容，結構設計的內容也因此逐步豐富起來。目前，結構設計在電子產品的設計中占有較大的比重，直接關系到電子產品的性能和技術指標(條件)的實現。
電子產品的整機結構是指電子產品中由工程材料按合理的方式進行連接，能夠安裝電子元器件及機械零部件，使產品成為一個整體的基礎結構。這種結構包括機箱機架和機柜結構、分機插箱、底座和積木盒結構、導向定位裝置、面板、指示和操控裝置等。
展開 
專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程課程
在全環化的運營環境背景中，電子產品同時又具有市場周期短、產品競爭激烈的特點，這使得快速高效的熱管理技術需求越來越迫切，企業如何高效地確定產品的散熱方案成為重中之重。
在產品設計初期，因產品的快速設計需求，正向的理論設計計算可以在幾小時內給出設計方案。基于正向的理論化,通過建立產品理論計算模型進行方案的理論與可行性評估遴選，設計后期再通過測試確定方案效果的研發模式已經被很多企業采用。
顯然，基于正向的理論計算化的熱設計方法，可以以極快的速度完成產品的散熱設計工作，來獲得產品熱設計所需的準確信息。同時，由于其設計過程中不需消耗硬件資源，基本上沒有成本產生。因此可以說，正向理論方式的熱設計方法是一種快速高效低成本的產品開發模式，這使得正向理論的散熱設計方法被廣泛用于預測電子產品（器件）可靠性的溫度和故障確定最有效的方法。
第1章從產品熱設計的要求與方法開始。第2章為熱設計專業術語與理論計算，從熱設計基礎的各物理量理論知識原理到詳細的理論計算。第3章為熱傳導與傳熱機理，介紹了熱力學相關基礎知識。第4章介紹了與熱力學相關的流體相關基礎知識。第5章介紹了各類型散熱器制造工藝。第6章介紹芯片的封裝熱阻，對芯片的封裝熱阻部分做了全面的論述。第8章介紹散熱器擴散熱阻，從理論層面對散熱器底板與芯片的尺寸做匹配設計。第9-11章介紹了散熱風扇、熱管、VC等選型方法與應用原則。第12章介紹了產品的自然對流散熱設計的理論知識原理到詳細的理論計算方法。第13-14章針對不同類型的散熱片結構，介紹了產品的強制（風冷）對流散熱設計的理論知識原理到詳細的理論計算方法。第15章介紹了水冷板產品的對流散熱設計的理論知識原理到詳細的理論計算方法。第16章介紹了機箱類產品的系統級的散熱設計理論知識原理到詳細的理論計算方法。
展開 產品綜合設計工具|不同階段持續驗證，顯著降低研發成本
產品架構圖
安世亞太產品綜合設計工具的設計流程是一種性能目標驅動的設計過程，其典型特征是并行工程和持續驗證，由于設計人員基于統一的全機數字樣機開展在線設計，實現了設計數據的實時共享和成熟度控制下的多專業協同；基于數字樣機在方案設計、詳細初步設計和詳細設計等不同階段可以進行持續的仿真驗證，將設計缺陷消除在各個設計階段內部，極大減少后期的物理試驗，消除跨階段的更改和設計迭代，從而達到在復雜產品研制過程中縮周期、降成本的要求。
具體的優勢包括：
全參數化建模
安世亞太產品綜合設計工具在產品快速設計模塊中使用了基于對象的參數化建模理念，即全參數化建模，包括了實體建模參數化，裝配參數化和對象參數關聯等功能。全參數建模可以實現在一次建模后，可以通過參數調整快速生成新的設計方案供性能評估和迭代，極大地減少了產品建模時間。
基于對象的參數化建模
性能實時評估
安世亞太產品綜合設計工具集成了多種產品性能評估功能，結合全參數化建模功能，可以對產品進行實時地性能評估，包括產品的結構性能，使用性能，加工性能，成本等諸多性能信息。性能實時評估功能可以幫助設計工程師實時了解其設計更改對產品性能的影響，極大地提高了產品優化效率和設計工程師對產品的性能理解。
產品信息統一管理
安世亞太產品綜合設計工具將產品的功能信息、性能信息、成本信息等諸多信息集成到了產品的數字樣機模型中，對所有的設計數據實現了統一管理，有效解決了產品數據信息管理混亂，數據可視化效果差，數據已丟失等問題。
展開 擔心設計漏了限制條件？別怕，給產品設計增加個報警器試試 | 操作視頻
擔心設計漏了限制條件？別怕，給產品設計增加個報警器試試 | 操作視頻
工程師做產品設計時，很多時候會被要求某些關鍵參數或者屬性在一定范圍內，例如質量不能超過10kg，安裝孔距不能小于20cm等，但是設計過程會產生很多關聯的變動，如何保證關鍵參數的合理性？可以使用SOLIDWORKS傳感器給設計增加個報警器。
SOLIDWORKS傳感器用于監視零件和裝配體的所選屬性，并在數值超出指定閾值時發出警告。
SOLIDWORKS傳感器可以檢測：質量屬性、標注尺寸、干涉檢查、接近、Simulation 數據等類型數據。
通知可指定時間間隔，并作如下通知情況：已引發警戒的傳感器、已過時的傳感器。
當設置警戒后，傳感器在發現數值超出指定閾值時立即發出警告。當傳感器引發警戒時，傳感器在設計樹中將出現旗標提示。
其他關于“SOLIDWORKS 傳感器”的詳細介紹詳見如下視頻：
借助傳感器，給產品設計增加個監管者
聯系我們
展開 《產品設計》
【ISBN書號】7121005727
【頁數】700
【字數】1,181,000
本書介紹了一套已經得以完整構建的設計方法。這種方法涉及產品開發的各個領域，涵蓋了從市場需求的探究，概念的產生和實現，競爭對手的分析，設計與工程的結合等各個方面，以大量的實例闡述了反向設計法與再設計等新的設計理論和方法。這套方法源自于許多工業方面的實現，研究重點在于產品的設計與設計要素的構成。從下達一項設計任務開始，建立一個符合設計預想規范的功能模型。在其后的設計過程中，均以該功能模型為設計基礎，將規范落實到設計的第一個步驟當中。從而使設計師在保證利潤的前提下能夠創造性地、有效地解決產品開發的問題。
第1章 產品開發概述
內容提要
產品設計簡介
為讀者和學習產品設計的學生提供的觀念
產品開發與產品設計
設計與再設計的類型
工程設計
現代產品開發
現代產品開發程序
產品開發程序中的反向工程與再設計
產品開發過程實例
設計系統：施樂公司
工業設計：TX產品設計公司
快速開發：微軟公司
深入研究：Rayhem公司
高復雜性：福特公司
技術：Raytheon公司
設計理論與方法
小結
參考文獻
第2章 產品開發程序工具
第3章 界定產品的開發范圍：技術與商業的關系
第4章 了解客戶需求
第5章 設置產品功能
第6章 產品分解與實驗
第7章 設定基準及確立工程說明
第8章 產品整合和整合構造
第9章 產品體系結構
第10章 設計創意的產生
第11章 概念選擇
第12章 概念具體化
第13章 構建產品規模型
第14章 面向制造和裝配的設計
第15章 為環保而設計
第16章 分析及數字模型方法
第17章 物理原型
第18章 物理模型和實驗
第19章 健壯設計
附錄A 功能結構定義
附錄B DOE實驗矩陣
附錄C TRIZ關系矩陣
附錄D 生態指示器95環境評估
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