自动墙壁清洗机设计概诉

湘潭大学兴湘学院目录1引言11.1 清洗建筑表面的意义 1.1.2 目的和现实意义 11.3 研究现状2.2方案评价与选择32.1 高楼外墙清洁机的结构和工作 32.1.1 设置于顶楼的支撑突梁 32.1.2 支撑缆绳42.1.3 乘载用挂笼 42.1.4 动作马达 42.1.5 升降结构52.1.6 清洗刷52.2 方案评价与选择53运动学及结构方案的确定63.1 运动学参数选定 63.2 计算总传动比和分配各级传动比 83.3 计算传动装置运动和动力参数 84传动零件的设计计算 104.1 第一级齿轮传动设计计算 104.1.1 .初步计算104.1.2 校核计算104.2 第二级齿轮传动设计计算 144.2.1 .初步计算144.2.2 校核计算144.2.3 确定传动主要尺寸164.3 画简图184.3.1 初估轴径 184.3.2 初选联轴器 194.3.3 初选轴承 195轴的校核计算 205.1 高速轴受力分析205.2 中间轴校核计算 错误！未定义书签。6高速轴轴承验算28致谢30参考文献31附录31附录1外文文献翻译附录2外文文献原文附录3自动墙臂清洗机装配图A0附录4自动墙臂清洗机零件图1 A1附录5自动墙臂清洗机零件图2 A1附录6自动墙臂清洗机零件图3 A32湘潭大学兴湘学院1引言1.1 清洗建筑表面的意义随着人类社会的不断发展进步，城市规模不断扩大，城市建筑更加规范，完美。千 姿百态的各式建筑，尤其是高层建筑外墙都用各种建筑材料进行装饰，如粘帖各色墙 砖，瓷砖，马赛克，或涂上涂料，但是，自然界的风吹雨打，日光辐射，尘埃污染，以 及一些人为或偶然事故等原因，一段时间过后，建筑表面都将不同程度地变得污浊灰 暗，破旧不堪，在环境差的地区，污染或损坏还相当严重。 建筑表面就像人身上的外衣, 要保持清洁，就需要经常清洗，整理。为此，世界发达国家和地区，对保持建筑表面的 清洁非常重视，并以法律的形式明确规定，每年必须定期清洗，否则将受到处罚。近年 来，我国各级政府部门的环境保护意识已发生了很大改变，国内一些大，中城市，特别 是旅游，开放城市，旅游景点，为保持建筑表面清洁，也制定出台了相应的法规，全国 范围的卫生评比活动，把保持建筑表面清洁列为考核的重要指标之一，其中高层建筑的 外墙，醒目，突出，自然也就成为检查的重中之重。有信息表明，十五期间国家用于环境保护的投资将由九五期间国民生产总值的 1.5%羽倍增力口至4%,同时还伴随以产业政策的优惠。所以，随着我国改革开放的不断 深入，政府，公民的环保意识的不断加强，建筑表面清洁问题必将引起各方面的高度重 视，建筑清洗行业必然具有广泛的发展前景，将产生巨大的经济效益和社会效益.建筑表面清洗主要包括外墙清洗和中央空调风管的清洗，目前外墙清洗是采用传统的 “蜘蛛人”清洗，这是以牺牲生命为代价的非人工作，部分城市颁布了建筑表面清洗条 例；由于非典事件，公共卫生得到了高度的重视，特别是中央空调风管的清洗，最近 有关中央空调的清洗条例很快出台；因此对于建筑表面清洗提供一个完备的解决方案， 必然打破一个传统的产业格局，改变了人们的工作方式，用机器人清洗代替传统的人 清洗或无法清洗，是必然的发展趋势。1.2 目的和现实意义洗墙机的功能主要在于清洗大楼窗户、外墙等外部结构，然而碍于在清洗大楼时清 洗后废水的处理，清洗的效果、效率等等，目前市面上尚无自动的大楼洗墙机。改革开放以来，随着我国经济的高速发展，高层式建筑如雨后春笋般的拔地而起。 高楼外墙的外观保养和清洁成为楼宇管理不可缺少的一部份。有需求就由市场，高楼外 墙的清洁必将成为一种经济效益高，前景广阔的行业。在中国，这种行业正在逐渐兴趣。 我国高墙清洁主要采取两种形式。1.3 研究现状综观目前市面上可见的洗墙机，清洗方式主要还是以人工清洗为主，所以都是以挂 笼垂降，再以人工方式清洗墙面；然而垂挂以及挂笼的升降方式便较具变化。传统的是 人手清洁，用绳把人系住和定位，逐层清洁。这种方式人在半空吊来吊去的（好象攀崖 运动员下山时那样），劳动强度高，效率低，因为主体是人，所以带有一定的危险性。现代的机器人清洁，现代科技的发展，机器人代替人手工作是必然的趋势，在国外 和我国的一些清洁公司已经采用了机器人来进行高楼外墙的清洁工作，但是这些机器人 构造复杂，操作复杂，功能繁多（有些功能是很少用到或在某些场合不会用到），造成成本高（如果是一些由人工智能的机器人就更加不用说了）和资源浪费的现象。针对这个 问题，我们设计了一个操作简单，经济实用的高楼外墙清洁机器。2湘潭大学兴湘学院2方案评价与选择2.1 高楼外墙清洁机的结构和工作现代高楼外墙自动清洗机的结构主要分为下面几种：2.1.1 设置于顶楼的支撑突梁以下为一些常见的支撑突梁：(1)固定式如图2.1所示：(A) F型突梁(B) L型突梁图2.1固定式突梁(2)活动式：设有活动滑轨，如图2.2为一种滑轨：图2.2滑轨滑轨式的作动情形如图2.3所示:Type 70图2.3滑轨式的作动情形滑轨有多种形式如图2.4所示:B.自走平台C.垂直式滑轨A.水平式滑轨B 图2.4多种形式的滑轨直接将大型起降车设置于顶楼，方便随时清洗，亦有助施工维修，但成本高昂且占 空间。2.1.2 支撑缆绳缆绳能承受高度张力，目前专用缆绳就可达到需求。2.1.3 乘载用挂笼小型挂笼如图2.5所示:图2.5小型挂笼中型挂笼如图2.6所示:图2.6中型挂笼2.1.4 动作马达对于马达，一般来说有以下要求:A.高扭力、低转速。1.1.1 动煞车。C.机械煞车装置。D.静定功能。2.1.5 升降结构对于升降的结构，目前计划主要依现有一般市面上可见的机构加以改良，作为自动 洗墙机的作动装置，装在楼顶的步进电动机带动卷桶控制钢丝绳的收放，使的刷子部分 的执行机构能在高墙上纵向移动。在这里，选择卷扬机类似的机构，加以改进。2.1.6 清洗刷考虑到刷子受到的摩擦力很小 ，刷子的转动动力由小电机提供，如图所示 刷子部分采用红外线测距。当墙上的玻璃窗等与墙的竖直距离不等时，刷子不能很好的 清洗玻璃等凹或凸出来的部分。所以从机器采用红外线测距，使刷子能更好的工作,即使有突出的墙沿，也可以通过机器自己调节 （线圈产生的磁场和弹簧力来调节） 刷子由一个独立的电动机带动。为了使机器在刷子往返运动中，不会使机构左右摇摆，所以采用一些辅助机构来减 少左右摇摆，如图所示，采用末端加有一个轮，此轮与墙接触。当机器向下运动时，轮 与墙之间是滚动摩擦，使机器向下运动时，可以使机器与墙之间保持一定的距离，从而 不会撞到墙或者玻璃，当墙左右摇晃时，这时，轮与墙之间产生滑动摩擦，对机器左右 摇摆有一定的抑制作用。还有一些辅助机构使得清洁机在墙上工作更加平稳。2.2方案评价与选择根据任务书的要求，结构简单，操作方便，投资小，成本低，安全可靠，工作效率 高，故选用，水平式滑轨，支撑缆绳，小型挂笼，升降机构采用类似卷扬机机构，工作 部，利用工作电动，经减速器减速，带动清洗刷转动，实现清洗功能。203运动学及结构方案的确定根据任务书要求，一小时可以清洗墙面 600-800平方米，考虑到结构简单，直接单 向进给，故只考虑升降，而且要达到 600-800平方米，所以要选用大型号的清洗刷。其 结构如图3.1所示：!1 IIJ K：BllL_1_jL_tJ图3.1清洗刷结构图3.1运动学参数选定初选卷扬机，根据GB/T 1995-2002,选用双卷快速快溜放卷扬机，额定速度为 20m/min-25min,额定载荷为 25KN根据初选的卷扬机，则定清洗刷直径应 500mm清洗刷与墙面的摩擦力查机械设计手册得工程塑料的动摩擦因数在 1 =0.1。0.5之间，因为，清洗刷基本 上靠自动压在墙面上，又要考虑到清洗干净，故选用动摩擦因数较大的工程塑料，选定 其动摩擦因数为uk =0.5,估算清洗装置200LI 300kg ,故F=NUk=2000N 0.5 = 1000N工作机所需输入功率：= 2.30KWF 1000 2.3Pw 二二1000 w 1000 1各部件的传动效率:工作机的效率：w=1传动装置中各部分的效率，查机械手册得8级精度的一般齿轮传动效率：州齿=0.97弹性联轴器传动效率：i = 0.992齿式联轴器传动效率：=0.99球轴承传动效率：“球=0.99(一对)滚子轴承：”滚=0.99(一对)电动机至工作机之间传动装置的总效率：n - n n n n n n ni球齿滚齿滚=0.992 0.990.9 7 0.9 8 0.9 7 0 .=9 82. 3 02 6 1K W0. 8 79所需电动机功率PwPd = n由二 Dnw /日 60 1000、60 1000 2.30v =得 nw = 87.5 r min6 0 1 0 0 0二 D二 500查表13-2,得圆柱齿轮传动单级传动比常值为 35,故电动机转速的可选范围：n =(i1i2)nw =(3252) 87.535 = 787.8172188.38r. min对Y系列电动机通常多选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机，故选用同步转速为1500r/min。选用Y100L2-4，额定功率3KW,满载转速1430r/min,电动机极数为4,轴伸尺寸281.004 *60。其具体参数如下：型号：Y100L2-4额定功率/kW:3.0铁心长度/mm:135气隙长度/mm:0.3定子外径/mm:155定子内径/mm:98定子线规nc-dc:1-1.18每槽线数：31并联支路数：1绕组型式：单层交叉节距：19/210/1811槽数 Z1/Z2:36/32转动惯量 /(kg mA2): 0.0067质量/kg:383.2 计算总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比要求为= 16.336nm 1430i =-=nw 87.535式中：nm电动机满载转速，r/min.一般推荐展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比i1 = (1.31.5)i2,取i1 =4.782,i2 =3.416 。3.3 计算传动装置运动和动力参数该传动装置从电动机到工作机有三轴，依次为I、n、田轴，则：3.3.1 各轴转速m = nm =1430r； minn -= 1430 = 299.038 r min11 4.782n - nm 1430n =87.537 r. min12 i1i216.336式中：nm一为电动机满载转速,r/min ；n1 n)p n皿一分别为I、H、in轴转速，r/min;I为高速轴，in为低速轴.3.3.2 各轴功率P =Pd i =2.753 0.992 = 2.731KWPjl = P齿球=Pdnin 齿”球=2.753父 0.992父0.97父 0.99 = 2.623KWP BI = P 非齿”滚=Pdn齿求齿滚=2.753父 0.992 父 0.97 父 0.99父 0.970.98 = 2.493KW 式中：P d 一为电动机输出功率，KW；P 、Pn、P小一分别为I、H、m轴输入功率，KW?3.3.3 各轴转矩T -9.55 106 P：n =9.55 106 2.73T1430 = 18238.50N mmT =9.55 106 P n =9.55 10 2.623 299.038 = 83767.45N mmT ill 9.55 106 P .iii, n =9.55 106 2.493 87.537 = 271978.14N mm4传动零件的设计计算4.1 第一级齿轮传动设计计算因传动无严格限制,生产批量小,故小齿轮用40Cr,调质处理,硬度241HEB- 286HB, 平均取为260HB;大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB- 286HB，平均取为240HB.齿轮 采用非对称支承结构安装。计算步骤如下： 齿面接触强度计算4.1.1 初步计算转矩 T1 , T1 =18238.50 N mm齿宽系数翼d ,由表12.13,取手d =1.0A值,由表12.16,估计P定13)取Ad =88接触疲劳极限仃Hlim,由图12.17C,得二h im1 =710MPa,；Him2 =580MPa初步计算的许用接触应力l-H 1：Lh1 ： 0.9；Hiim1 =0.9 710=639MPa k H2 ： 0.9。h lm 2 = 0.9 580 = 522MPa传动比i, i (=u) =4.782初步计算小齿轮直径d1 ,d1之Ad3 /L2U =38.1mm,取d1 = 45 j 巾d |(THj U初步齿宽 b , b = d .d = 1.0 45 = 45mm4.1.2 校核计算d1n1二 45 1430 0圆周速度 v, v = = = 3.37 m. s60 100060 1000精度等级由表12.6,选用8级齿数Zi、模数m和螺旋角P :Zi =22,Z2 =iZ1 =105.24 ,取 Z2=105d145mt = = 一=2.045455,由表 12.3,取 mn = 2mm Zi 22mta =arccosm- =arccos=12065(和估计值接近)2.045455使用系数Kx由表12.9, Ka =1.25动载系数Kz,由图12.9, Kv=1.18齿间载荷分配系数Kh ：l 2T12 18238.50Ft = = = 810.6 Nd145KAFt 1.25 810.645=22.52 ： 100N / mm1 二=1.88-3.2 zcosP1.88-3.2 -22 105/cos12 65 =1.67一 bsin I d Z11.0 22;=tan - =tan12 65 = 1.50二 mntan - intan 20二 t = arctan- = arctan20 252cos :cos12 65cos :b = cos : cos： n cos=0.98由此得 Kh 二=Kf 二-cos b = 1.67 0.982 = 1.74齿向载荷分布系数KhP,由表12.11, bo booKh ： = A B 1 0.6( )2()2 C 10 b_ d1 d1=1.17 0.16 1 0.6 1212 0.61 10, 45 =1.453载荷系数 K , K =KaKvKh 二 Kh B = 1.25 1.18 1.74 1.453 =3.73弹性系数 Ze，由表 12.12, Ze =189.8jMPa节点区域系数Zh ,由图12.16,Zh =2.45重合度系数Z名,由式12.31,因呻1,取期=1故Z ；-1.67= 0.77螺旋角系数 Z 一：，Z B二.JcosYPmin ,故Yp=0.9120120齿间载荷分配系数Kf : , 3.17=2.7二Y ； 1.67 0.70前已求得Kfo(=1.74 -,故 U74二Y二b 45齿向载荷分配系数 仆0 ,由图12.14, =5=10, KfB = 1.41h 2.25 2载荷系数 K , K = KaKvKf：KfB = 1.25 1.18 1.74 1.41 =3.62弯曲疲劳极限 Fs1 ,故左边轴承被压紧轴承轴向力 Fa1 = Fs2 Fa =413.14 173.80 =586.94NFa2 =Fs2 =413.14NX,Y 值Fa i = 586.94Ca on = 2.27 e,故 X1 = 0.41,Y1 = 0.87Fr1258.30F%r2 =413.1%07.56 =0.68 =e ,故 X2 = 1,Y2 = 0冲击载荷系数考虑中等冲击查表18.8得fd=1.2当量动载荷P1 = fd(X1Fr1 Y1Fa1) =1.2 (0.41 258.30 0.87 586.94) =739.85NP2 = fd(X2Fr 2+Y2Fa2) =1.2 父(1607.56 +0) =729.07N轴承寿命因P1 P2 ,只计算轴承1的寿命 卜 16670 /Cr、3 16670 / 32800、36k 。命L10h =(一)=黑() =1.02黑10 h 8年nP11430739.85故高速级轴承满足寿命要求。静载荷计算Xo、Y0查表 18.12,得 X0=0.5, 丫0=0.38当量静载荷P0r1 -X0Fr1 Y0Fa1= 0.5258.30 +0.38父586.94 =352.19N 取大者P0r1 = F.1 =258.30NP0r2 = X0Fr2 Y0Fa2= 0.5x607.56 +0.38x413.14 = 460.77 N取大者P0r2 =Fr2 =607.56N= 1.5安全系数Sc正常使用角接触球轴承，查表18.14,得S0计算额定静载荷C 0r2 =S0P0r2 =1.5 607.56 = 911.34N（因P0r1 P0r2,故只计算轴承2）载荷系数f1P1Cr 1许用转速验算739.85/日= 0.023,查图 18.19，得 f 11 =132800P2Cr2729.0732800= 0.022，查图18.19，得 f12=123载荷分布系数f2Fa1Fr1586.94258.30= 2.27，查图 18.20，得f 21 =0.96Fa2 413.14F2607.56= 0.68，查图 18.20，得 f 22 = 0.99许用转速 N N1 = fnf 21N0 =1 0.96 7500 = 7200r minN2 = f 12f 22N0 =1 0.99 7500 = 7425r, min均大于工作转速1430r/min。经检验该轴承合格。致谢本论文是在杨世平老师的悉心指导和热情关怀下完成的。在整个设计过程中，不仅 在学业上得到了老师细致、耐心的教导和讲解，使自己巩固、完善了所学知识，并且治 学严谨、塌实沉稳的学风给人以深厚影响，在我的学习、待物中产生了积极作用，也使 得本次设计能够顺利完成。再此衷心感谢在这过程中帮助及指导过我的老师和同学，让我开阔了眼界，增加了 学识。参考文献1吴彦农.康志军.Solidworks2003实践教程.淮阴：淮阴工学院，20032叶伟昌.机械工程及自动化简明手册（上册）.北京：机械工业出版社，20013徐锦康.机械设计.北京：机械工业出版社，20014成大先.机械设计手册（第四版 第4卷）.北京：化学工业出版社，20025葛常清.机械制图（第二版）.北京：中国建材工业出版社，20006朱 敬.孙明，邵谦谦.AutoCAD2005.电子工业出版社，2004口 董玉平.机械设计基础.机械工业出版社，20018曾正明.机械工程材料手册.北京：机械工业出版社，20039周昌治.杨忠鉴，赵之渊，陈广凌.机械制造工艺学.重庆：重庆大学出版社，199910 曲宝章.黄光炜.机械加工工艺基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200211张福润.徐鸿本，刘延林.机械制造基础（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，200212徐锦康.机械设计.北京：高等教育出版社，200413宁汝新.赵汝嘉.CAD/CAM技术.北京：机械工业出版社，200314司徒忠.李璨.机械工程专业英语.武汉：武汉理工大学出版社，200115牛又奇.孙建国.新编Visual Basic程序设计教程.苏州：苏州大学出版社，200116甘登岱.AutoCAD2000.航空工业出版社，200017夸克工作室.SolidWorks2001.科学出版社，200318吴权威.SolidWorks2003科学出版社，200419甘永立.几何量公差与检测.上海科学技术出版社，2004附录1外文文献翻译工艺规程制订与并行工程T. Ramayah and Noraini Ismail摘要：产品设计是用于产品，及它的部件装配的计划。为了把产品设计转换成一个实际 物体，这需要一个制造计划。而制订一个这样的计划的行动就叫做工艺规程制订。它是 产品设计和制造之间的连接，工艺规程制订包括决定加工顺序和制造产品所必须完成的 装配步骤。在以下文章中，我们将解释工艺规程制订和他的一些相关主题文章开始，我们应该区别在下列文章中被反复提到的工艺规程制订和生产计划。工 艺规程制订与如何制造产品和它的零件等工程技术问题有关，制造零件和装配产品需要 什么样的设备和工具？工艺规程制订与产品制造物流管理有关系。它在工艺规程制订后 面与原料分类及获得满足制造充分数量产品要求的资源有关。工艺规程制订工艺规程制订包括决定最适当的制造及装配步骤和顺序，在这些顺序和步骤中他们 必须根据所提出的详细的设计说明书规范完成给定零件或产品制造。能够被计划的工艺范围和多样性通常由于公司车间可用设备和技术能力而受到限制。在公司内部不能够 制造的零件必须到外部市场购买，工艺规程制订所提及的工艺选择同样也受到详细设计 资料的限制，我们稍后将会回到这一点。工艺规程制订通常是由制造工程师完成的，工艺制订者必须熟悉工厂中详细可用的 制造流程并且能够说明工程图。基于制订者的知识、技术和经验，用于制造每个零件的 工艺步骤以最合乎逻辑的顺序被发展制订。下列各项是在工艺规程制订范围里的许多决 定和详细资料：.设计图的说明.在工艺规程制订的开始，产品设计的这一部分 （材料、尺寸、公差、表面处理等等）必须进行分析。.工艺和顺序.工艺制订者必须选择哪一个工艺是必需的及必需工艺的序 列。此外还必须准备好一个简短的工艺步骤描述。.设备选择. 大体上，工艺制订者必须逐步展开利用工厂现有机器的计划。另 外，组件必须被购买或在新设备上的投资必须被制定。.工具、冲模、铸模、夹具、量具. 工艺必须决定每个工序需要什么工具，这 些工具的实际设计和制造通常通过委派工具设计部门和工具库或者联系专攻那种工具 制造的外面厂商来完成。.方法分析.车间规划，小工具，提升重物的提升问。甚至在一些人工操作情景中的肢体动作也被指定。.操作步骤.工作测量技术被用来为每个操作设定时间标准。.切削工具和切削条件.这些必须对加工操作通过推荐标准手册来进行详细 说明。零件工艺规程制订对于单个零件，加工顺序通过一种被称为进路表的表格来进行文件证明备份。就如 工程图被用于详细说明设计产品一样，进路表被用于详细说明工艺计划。他们是类似 的，一个用于产品设计，另一个用于制造。制造单个零件的典型加工顺序包括：（1） 一个基本工序（2）二级工序（3）提高物 质特性工序和（4）最后工序。一个基本工序决定了工件的起始造型。金属铸件、塑料成 型、金属精炼是基本工序中的实例。起始造型常常必须通过改变起始造型操作（或者接近于最终造型）的二级工序来精制。二级工序习惯于和基本工序一起提供起始造型，当 砂型铸造是基本工序，车加工通常是二级工序。当轧钢厂制造金属片是基本工序，冲压 操作像冲裁和弯曲通常是二级工序。当塑料注入成型是基本工序时，二级工序通常是不 必要的，因为他的大多数几何特征制造通过别的方式如成型制造来完成。塑料成型和其 他操作的二级工序被称为净成型工序的并发二级工序，需要一些但并不多的二级工序的 操作就是所提到的近似成型工序。许多有印象的摸锻件就是这一类，这类零件能够经常 在锻造（初级工序）阶段被成型，因此减少了必要的加工（二级工序）。一旦模型被建立，许多零件的下一步是改良它们的机械物理性能。提高特性工序并 不改变零件模型，然而，它却能改变零件的物理特性。金属零件的热处理操作就是最普 通的实例。类似的如玻璃通过热处理来制造钢化玻璃，对于大多数零件的制造来说，这 些特性加强工序在加工工序中并不需要。最后工序通常对零件（或装配体）的表面提供一个涂层。例如电镀、薄膜沉积技术、 涂漆。表面处理的目的是改善外观，改变颜色型1如电直J&J或者表面保护防止腐蚀和磨损等等。在很多零件中最后工序是并不需 要的。例如：塑料成型就很少需要最后程序。当必须需要最后程序，他通常是加工顺序 的最后一步0装配工艺规程制订一个既定产品的典型装配方法由以下因素决定的：（1）预期产品数量 装配产品的 复杂性。例如：不同组件的数量和（3）常用装配工艺。例如：机械定位焊接、对于小数 量产品，通常在人工装配线上进行装配。对于大量制造的一打或这样组件的简单零件， 要采用适当的自动化装配线。无论如何这里有一个工作必须被完成的优先顺序，这个优 先需求经常用一个优先表来进行图表描绘。装配工艺规程制订包括装配指令的发展，但是更详细地对于小批量生产。在一个岗 位完成整个装配，对于一个装配线上的大批量生产，工艺规程制订由一种分配工作条件 到装配线个别工位并被叫做人工投入线性平衡法的程序组成。这种装配线按照装配线平 衡解决方案决定的顺序发送工作单元到个别工位，在个别组成，任意工具或夹具的工艺 规程制订时，一条装配线的决定、设计和制造必须被完成，并且工作站的必须被列出来。制造或购买决定在工艺制定过程中出现的一个重大问题是一个特定零件应该在公司内部的工厂内 生产还是从外部销售商处购买，并且这个问题的答案被认为是制造或购买决定。如果公 司没有技术设备或制造零件所必须的详细制造工艺中的专门技术，那么答案就很明显 了。因为没有其他选择零件必须购买。然而，在很多例子中零件既可以在利用现有设备 在内部制造或者可以从外部拥有相似制造能力的生产销售商处购买。在我们的关于制造或购买的决定的讨论中，他应该认识到在开始几乎所有的制造者 从供应商那里购买原料。一个机械加工厂从一个金属经销商购买他的起动柄原料或从一 个铸造厂购买他的砂型铸件。一个塑料成型厂从一个化工厂购买他的模塑料。一个冲压 厂可以去经销商或直接从轧钢厂购买金属片。很少的公司能够在操作中从原料一直进行 垂直整合，这看来至少购买一些也许在他的工厂可以另外制造的零件是合理的。也有可 能为公司使用的每一个组成要求制造或购买决定。这里有许多影响制造或购买决定的因素，一个人可能认为成本是决定是购买还是制 造零件的最重要的因素。如果一个外部经销商比公司工厂更精通于制造零件的工艺，因 而公司内部生产成本可能比经销商赚取成本后的价格还要高。可是，如果购买决定导致公司工厂设备和劳动的闲置，购买零件的表面优势就会丧失。考虑以下例子制造或购买 决定。为一个特定零件被引述的价格是100个单位的每单位$20.00。制造零件的成分如下 所示：单位原料成本=每单位$8.00直接劳动成本=每单位$6.00劳动加班150%每单位$9.00设备修理成本=每单位$5.00总计二每单位$28.00这个组成应该被购买还是在内部制造？解决方案：尽管经销商的引证似乎支持购买决定，让我们来考虑如果引证被接受可 能在生产操作中的冲突。$5.00设备维修成本是已经被制定的投资成本，如果设备设计 因为购买零件的决定而变的没有利用价值，那么这个固定成本仍然继续尽管设备闲置 着。同样，如果零件被购买由工厂空间，效用和劳动成本组成的$9.00的劳动间接成本仍然继续。通过这种推理，如果应该已用于生产零件的设备闲置的购买决定并不是一个 好决定因为他可能花费公司将近$20.00+$5.0+$9.00=$34.0每单元。另一方面，如果正 在讨论的设备可以被用于生产其他零件并且内部生产成本低于外部联系报价，那么一个 购买决定就是一个好决定。制造或购买决定并不像这个例子中的那样直接。这几年的一个趋势，尤其在汽车工 业，公司和零件供应者建立紧密关系。由此我们将引出并行工程。在计划操作方面制造公司有很大兴趣利用计算机辅助工艺（CAPP系统来完成。夺虏国甲咫于那些熟悉加工详细资料和其他工艺的工厂培训的工人逐渐退休，并且 这些人在将来工艺制订的过程中是非常有用的。一种可选择的用于完成这种功能的方式 是必需的，CAPP提供了这种选择。CAP陈常被看作是计算机辅助制造（CAM的一部分。 然而这种趋向意味着CAM1一系列系统。事实上，当CADW计算机辅助设计协同作用创造了一个CAD/CA陈统。在这样一个系统中，CAP诚为设计和制造之间的直接联结。来 自计算机辅助工艺的优点包括以下几点：.工艺合理化和标准化.自动工艺规程制订比完全用手工编制工艺产生的更 合理化和一致化。标准设计趋向产生低成本和高生产质量。.增强工艺制订者的生产力.在数据文件中的系统方法和标准加工设计的实 用性使工艺制订者可完成更多的工作。.减少工艺规程的制订时间.与手工准备相比，利用CAPP（统的工艺制订者 可以在较短的时间内准备好进路表。.改良异读性.计算机准备的进路表比手工准备的进路表更容易简洁。.结合其他应用软件.CAPP系统可以在界面上与其它应用软件结合，象成本 估计和工作标准。计算机辅助工艺围绕着两个路径来设计，这两个路径被叫做：（1） CAPP佥索系统和（2） CAPPt成系统。许多CAPPS统结合这两种路径而被称为生成检索 CAPPS统。制造业的并行工程和设计并行工程引用一种常用于产品发展的路径，通过它使工程设计功能、工程制造功能 和其他功能综合起来以减少一种新产品投放市场所需要的共用时间，也被称为并发工 程，他可能被认为是CAD/CAMfc术的类似组织版本，按照传统路径来使一件产品投放市 场。如图（1）a所示，工程设计功能和工程制造功能这两种功能是分开并且连续的，产品 设计部门开展一项新的设计有时很少考虑到公司的制造能力，也很少有机会能够让制造 工程师来提供如何使设计更容易制造的一些建议。他好像消除了在设计和制造之间的一 堵墙，当设计部门完成设计，他投掷工程图和说明书越过这面墙，并且那时工艺规程制 订也开始了。图（1）比较：（a） 传统产品发展周期和（b）并行产品的发展周期通过比较，实行并行工程的公司，工程制造部门在早期就参与到产品发展周期。为 如何使产品和他的组成能够被设计的更适于制造提供建议。他同样为产品提供制造计划继续进行的早期准备，这种并行工程的路径在图（1）b中被描绘出。除了工程制造以外其 他功能同样被包括在产品发展周期中，如质量工程、制造部门、后勤服务、市场供应评 定组成和一些情况下将使用这些产品的消费者。在产品发展阶段的所有这些功能不仅能 改善新产品的功能和性能，同时也能改善他的可造性、自检性、易测性、服务能力和可 维护性。通过早期功能改善，因为在最终产品设计之后的回顾太晚以至于不能对设计进 行便利的修改的不利因素的消除，使产品发展周期的持续期大大减少。并行设计包含以下因素：（1） 一些制造和装配设计（2）质量设计（3）成本设计和（4）生 命周期设计。另外，像快速成型、虚拟制造、和组织转变等辅助技术需要被用来促进公 司的并行工程。制造和装配设计据估计一件产品的70%勺生命周期成本是由在产品设计时所做的基本决定所决定 的，这些设计决定包括每个零件的材料、零件模型、公差、表面处理、零件是如何被组 织装配的和常用装配方法。一旦这些决定被指定，减少产品制造成本的能力就会被限 制。例如，如果产品设计者决定用铝砂型铸造法制造一个分开零件，但是这个零件的工 艺特性只能通过加工来完成（如螺纹孔和配合公差），制造工程师没有选择的余地，只能 按照先砂型铸造在加工的方法来达到既定要求。在这个例子中，用一个在单独步骤所需 要的塑料模制品也许是一个较好的决定。因此，当产品设计展开时给制造工程师:S反I受:固臣囹一个忠告设计者的机会对产品的顺利可造性是非常重要的。这种被用于尝试描述顺利改变一件新产品的可造性的条件是制造设计（DFM剂装配设计（DFA）。当然,DFMf口 DFA是紧密相连的，因此让我们用制造和装配设计 （DFM/A）的 形式来表达。制造和装配设计包括在一件新产品中的可造性和可装配性的综合考虑，这 包括：（1）组织变化和 设计原理和指导方针。.在DFM/A中的组织变化.DFM/A的有效执行包括公司组织机构的正式或非正式 的变化，因此设计职工和制造职工之间有很好的交流和交互作用。这可以通过以下方法 来完成：（1）通过成立由产品设计者制造工程师和其他员工 （例如：质量工程师、材料专 家）组成的攻关小组来进行产品开发；（2）通过要求设计工程师用一些事业时间在制造 上，以能够掌握第一手可造性和可装配性是如何通过产品设计联系在一起的；（3）通过指派制造工程师到产品设计部门在一个临时的或专任的基础上做一个还原性顾问。.设计说明和指导方针.DFM/A为了理解如何设计一个既定产品来使可造性和可 装配性最大化也依赖于设计说明和指导方针的使用，这些通用设计指导方针中的一些几 乎适用于任何产品设计。在其他方面，一些设计原理只适用于特定工序，例如：轴或锥 度在阶梯中的使用和利用模制品来切除模内零件，在制造过程中我们只把这些具体过程 指导方针放在书本上。指导方针有时互相矛盾，一条指导方针是“简化零件模型，避免不必要的特征”。 但是在同一表格里的另一指导方针为了装配安全而规定在设计产品时“特殊几何特征 必须不时加上他的组成”。而且他也许值得来结合个别装配件的特征来减少产品中零件 的数量。在这些示例中零件制造设计与装配设计相冲突，在这个矛盾冲突的两边，一个 适当解决方法必须被发现。附录2外文文献原文Process Planning and Concurrent EngineeringT. Ramayah and Noraini IsmailAbstract:The product design is the plan for the product and its components and subassemblies. To convert the product design into a physical entity, a manufacturing plan is needed. The activity of developing such a plan is called process planning. It is the link between product design and manufacturing. Process planning involves determining the sequence of processing and assembly steps that must be accomplished to make the product. In the present chapter, we examine processing planning and several related topics.Process PlanningProcess planning involves determining the most appropriate manufacturing and assembly processes and the sequence in which they should be accomplished to produce a given part or product according to specifications set forth in the product design documentation. The scope and variety of processes that can be planned are generally limited by the available processing equipment and technological capabilities of the company of plant. Parts that cannot be made internally must be purchased from outside vendors. It should be mentioned th