《Pahl/Beitz 产品研发方法与设计学(原书第8版)》【德】 约尔格・费尔德胡森(Jö | PDF下载|ePub下载
Pahl/Beitz 产品研发方法与设计学(原书第8版) 版权信息
- 出版社:机械工业出版社
- 出版时间:2021-03-01
- ISBN:9787111641216
- 条形码:9787111641216 ; 978-7-111-64121-6
Pahl/Beitz 产品研发方法与设计学(原书第8版) 内容简介
本书取材于近年来在德国工业实践中产品研发的成功案例,系统地论述了产品研发方法及其在实践中的应用,给出了产品研发、创新和设计的理念、途径、步骤、方法及其辅助工具。全书主要包括四大部分:1�辈�品研发过程:这部分涵盖产品研发及设计的全过程。对产品研发中的其他相关过程,如项目管理、组织管理、危机管理、创新增值生产、文档管理、应变管理、成本管理、各种技术标准和管理以及生产规划管理等,都做了详细的介绍。同时对产品的技术模式做了系统的划分和规范。2�辈�品求解方案:这部分详细介绍了产品研发全过程的主要阶段、每个阶段的工作步骤、所采用的方法和辅助工具、数字化技术在产品研发和设计过程中的应用。其中重点介绍了产品的功能创新、原理创新和结构创新的理论和方法。3�辈�品结构设计:这部分系统地讲述了产品结构几何构形的设计过程,详细地介绍了构形的基本准则、原理和技术规范。通过案例对比,给出了结构构形的评价体系和保证设计质量所必须采取的技术措施。4�辈�品研发与设计的合理化:这部分讲述了如何确保产品研发与设计的合理化与*优化,介绍了知识的集成和管理、研发过程的应变对策,以及产品的基本构架和产品的精益研发和设计;讨论了产品的模块化、系列化和产品结构的典型类型及重组方式,借以实现产品构形的*优化。本书可作为高等工科院校师生的教材,也可作为工业界产品研发人员及技术管理人员的参考手册。
Pahl/Beitz 产品研发方法与设计学(原书第8版) 目录
译者序
前言
致谢
第1部分产品生产过程(PEP)
1引言3
参考文献6
2产品生产过程(PEP)7
2��1设计过程7
参考文献16
3产品生产过程中的并行流程17
3��1项目管理17
3��1��1时间与进度计划17
3��1��2项目与产品的成本计划19
3��2有效的组织形式20
3��2��1跨学科合作工作20
3��2��2领导力与团队行为23
3��3风险管理24
3��3��1功能缺陷的识别方法25
3��4增材制造的创新潜力32
3��4��1增材制造方法的基本原理33
3��4��2概念33
3��4��3数据交换34
3��4��3��1数据的生成和处理34
3��4��3��2数据格式的切面模型36
3��4��4增材制造工艺的分类37
3��4��5工艺方法说明38
3��4��5��1立体光刻(SLA,SL)38
3��4��5��2(选择性)激光烧结(SLS,LS)39
3��4��5��3光束熔化40
3��4��5��4熔融层建模/制造(FLM)40
3��4��5��5立体印刷/3D打印(3DP)41
3��4��5��6聚合物喷射建模(PJM)42
3��4��5��7层压制造(LLM)43
3��4��6增材制造中的流程链44
3��4��6��1塑料零件的加工链45
3��4��6��2金属零件的加工链47
3��4��7工业领域的应用范围及举例50
3��4��7��1快速成型51
3��4��7��2快速模具54
3��4��7��3快速制造59
3��4��8增材制造实现的效果62
3��4��9前景展望64
3��5产品文档66
3��5��1内部技术产品文件66
3��5��2外部技术产品文件67
3��5��3对技术产品文档的要求 67
3��5��4产品技术文件对企业的影响68
3��5��5内部和外部技术产品文件系统69
3��5��6对引进技术产品文件系统的经济性考虑70
3��5��7总结72
3��6工程变更管理73
3��6��1引言 73
3��6��1��1工程变更管理过程的任务73
3��6��1��2产品变更的原因73
3��6��1��3制造企业ECM流程的主要特点74
3��6��2工程变更管理的标准化现状74
3��6��3ECM过程的实例77
3��6��4ECM过程的测量参数80
3��6��5计算机辅助ECM过程80
3��7成本管理81
3��7��1引言81
3��7��2产品成本81
3��7��3影响产品成本的因素87
3��7��4开发过程的产品成本91
3��7��5小结97
3��8产品形成过程的标准化和标准98
3��8��1标准化和标准100
3��8��1��1DIN标准化组织100
3��8��1��2财务100
3��8��1��3有关标准各方面的简介101
3��8��1��4标准化过程102
3��8��1��5标准和规范 106
3��8��1��6标准化管理系统 110
3��8��2标准部署111
3��8��2��1标准信息作为业务流程的一部分111
3��8��2��2通过标准信息获取标准112
3��8��2��3访问标准内容――展望114
3��8��3标准化的好处115
3��8��3��1标准化的国家利益115
3��8��3��2标准化的商业利益116
3��8��3��3标准化和法律117
3��8��4创新过程中的标准化119
3��8��4��1标准化与创新的融合119
3��8��4��2企业经营和创新过程中的标准120
3��8��4��3规范和标准的创新121
3��8��4��4研发过程中的标准化121
3��8��5标准和专利122
3��8��5��1创新过程中标准与专利的关系122
3��8��5��2保护权利和许可规则的确定122
3��8��5��3标准和专利的战略组合123
3��8��6标准化作为战略工具124
3��8��6��1德国标准化战略124
3��8��6��2联邦政府的标准化政策理念125
3��8��6��3德国工业联合会(BDI)的标准化策略126
3��8��6��42011―2015年ISO战略126
3��8��6��5中小企业参与规范制定流程126
3��9产品开发流程中的专利和工业产权127
3��9��1引言127
3��9��2基础知识127
3��9��3工业产权概述127
3��9��3��1工业产权的基本原则129
3��9��3��2工业产权的分类129
3��9��3��3雇员发明法133
3��9��3��4研发合作134
3��9��3��5工业产权和保护策略134
3��9��3��6构建专利组合137
3��9��3��7专利在产品开发过程中的作用138
3��10生产计划与采购141
参考文献143
4技术系统153
4��1系统、装置、设备、机器、仪器、组件、零件153
4��2能量、物料和信号转换154
4��3功能关系156
4��3��1基于任务的功能表述156
4��3��2普遍使用的功能表述158
4��4原理关系158
4��4��1结构关系160
4��4��2系统关系161
4��5产品架构162
4��5��1产品架构的基础知识163
4��5��1��1基础:功能结构和产品结构163
4��5��1��2产品架构的定义164
4��5��1��3接口和关系164
4��5��2模块化和集成化的产品架构165
4��5��2��1模块和模块化165
4��5��2��2模块化产品架构166
4��5��2��3模块化产品架构的作用166
4��5��2��4集成化的产品架构168
4��5��3产品架构的设计169
4��5��3��1产品架构的技术设计169
4��5��3��2产品架构的变型设计171
4��5��3��3产品架构的组织设计172
4��5��3��4产品架构的评估和优化174
4��5��3��5产品架构设计方法和软件支撑175
参考文献176
第2部分获得解决方案
5引言181
5��1研发和设计中的基本工作方式181
5��1��1灵机应变的工作方式181
5��1��2系统的/有计划的工作方式182
5��1��3其他有计划的工作步骤182
参考文献185
6产品生产过程的各个步骤186
6��1产品规划186
6��1��1产品的新颖程度(创新)187
6��1��2产品生命周期188
6��1��3企业目标及其作用191
6��1��4产品规划的实施192
6��2有条理地明确和阐述设计任务202
6��2��1引言202
6��2��2要求清单的构成和制定204
6��2��2��1构成204
6��2��2��2要求清单的制定205
6��2��3确定需求和制定需求清单206
6��2��3��1需求来源207
6��2��3��2需求的增补和修订208
6��2��3��3要求的优先级211
6��2��3��4目标冲突212
6��2��3��5要求描述213
6��2��4其他方面与实践214
6��2��4��1掌握并管理需求的变动214
6��2��4��2对需求的变动管理214
6��2��4��3工具215
6��3产品的概念设计215
6��3��1产品的功能描述217
6��3��2有效构想(设想、草案)219
6��3��3有效构想的提出219
6��4选择及评价方法238
6��4��1不同解决方案预选的简单评价方法242
6��4��2完成决策任务的精细评价方法244
6��4��3复杂的决策评价方法247
6��4��4计算机辅助支持249
6��4��5评价结果的验证250
参考文献253
7开发和设计的辅助工具258
7��1传统的辅助工具258
7��2产品开发与设计中的计算机辅助支持259
7��2��1计算机辅助设计的基本原理259
7��2��1��1软硬件配置259
7��2��1��2计算机辅助设计的分类259
7��2��2CAD系统261
7��2��2��1CAD系统导论261
7��2��2��2对象的计算机内部表示262
7��2��2��3三维CAD技术的应用领域264
7��2��2��4自上而下和自下而上的方法269
7��2��2��5CAD数据交换270
7��2��2��6三维CAD 系统实施的实用性建议271
7��2��2��7CAD技术的机遇与限制272
7��2��3计算和仿真的系统(CAE)273
7��2��3��1采用有限元(FEM)法的结构分析274
7��2��3��2计算流体动力学CFD275
7��2��3��3系统的仿真276
7��2��3��4多体仿真(MKS)276
7��2��4产品数据管理(PDM)277
7��2��4��1PDM系统的基本原理和原则277
7��2��4��2PDM功能概述279
7��2��5企业资源计划(ERP)281
参考文献284
第3部分产 品 造 型
8引言289
9造型过程的主要工作步骤290
9��1引言290
9��2造型影响参数的识别291
9��3对产品的整体研究292
9��4确定/确定产品结构292
9��4��1自上而下的过程292
9��4��2确定产品结构的要求293
9��4��3产品划分294
9��4��4工件层面296
9��4��5确定整件产品的连接接口296
9��5其余零部件的几何图形和材料296
9��6小结296
10渐进式设计方法298
10��1基本研究298
10��2渐进式设计方法及步骤299
10��2��1工作步骤1:工作计划中产品结构的符号300
10��2��2工作步骤2:通过设计草图进入开发的主流程300
10��2��3工作步骤3:在主流程中展示参与的工作面300
10��2��4工作步骤4:确定作用表面的大小301
10��2��5工作步骤5:标识出可能的引导性支撑结构301
10��2��6工作步骤6:明确进一步的要求302
10��2��7工作步骤7:初次设计302
10��2��8实际设计过程303
10��3小结305
参考文献305
11设计的基本原则306
11��1确定性306
11��2简单性310
11��3安全性311
11��3��1安全设计的法律依据312
11��3��2与机器相关的危险和风险314
11��3��3设计中的相应措施320
参考文献329
12设计原则331
12��1电磁力原则332
12��2任务分配原则339
12��3自助原则344
12��4稳态和双稳态原则351
12��5*小误差设计原则355
参考文献356
13技术准则358
13��1分类与概要358
13��2基于变形的技术准则358
13��3基于蠕变和松弛的技术准则366
13��4基于腐蚀的技术准则370
13��5基于磨损的技术准则379
13��6基于钣金加工的技术准则380
13��6��1钣金380
13��6��1��1钣金加工381
13��6��1��2钣金设计中的经济因素382
13��6��2钣金工艺链382
13��6��3钣金构形设计383
13��6��3��1分离383
13��6��3��2变形386
13��6��3��3连接389
13��6��3��4通用设计方案391
13��6��4生产制造中的应用范围392
13��6��5实例392
13��6��5��1简单部件的优化393
13��6��5��2复杂部件的优化394
13��6��5��3运动梁刚度的提高和重量的减少395
13��7纤维增强复合材料结构件的设计396
13��7��1纤维增强复合材料的结构和特性397
13��7��1��1用于结构部件的增强纤维397
13��7��1��2聚合物基体材料399
13��7��2纤维复合材料结构的概念设计和结构设计400
13��7��2��1混合结构中轻质结构的材料选择400
13��7��2��2结构相关的部件组合401
13��7��2��3功能表面的部件综合403
13��7��2��4混合结构的连接合成404
13��7��2��5从迭代到交互式的设计过程405
13��8人机工程学的技术准则406
13��8��1人机工程学基础407
13��8��1��1人体测量学和生物力学407
13��8��1��2能效408
13��8��1��3信息化409
13��8��2人类活动和符合人机工程学的条件410
13��8��2��1人类的积极贡献410
13��8��2��2人的影响411
13��8��3符合人机工程学要求的认识411
13��8��3��1面向对象的分析411
13��8��3��2面对影响的分析411
13��9基于成形的技术准则413
13��10基于加工制造的技术准则417
13��11基于连接的技术准则426
13��11��1符合焊接的设计426
13��11��2符合胶接的设计427
13��12基于装配的技术准则430
13��12��1概念解释和装配操作入门430
13��12��2装配过程中的任务431
13��12��3符合装配的产品设计的影响因素435
13��12��4符合装配的产品设计原则436
13��13基于维护的技术准则445
13��14基于
前言
致谢
第1部分产品生产过程(PEP)
1引言3
参考文献6
2产品生产过程(PEP)7
2��1设计过程7
参考文献16
3产品生产过程中的并行流程17
3��1项目管理17
3��1��1时间与进度计划17
3��1��2项目与产品的成本计划19
3��2有效的组织形式20
3��2��1跨学科合作工作20
3��2��2领导力与团队行为23
3��3风险管理24
3��3��1功能缺陷的识别方法25
3��4增材制造的创新潜力32
3��4��1增材制造方法的基本原理33
3��4��2概念33
3��4��3数据交换34
3��4��3��1数据的生成和处理34
3��4��3��2数据格式的切面模型36
3��4��4增材制造工艺的分类37
3��4��5工艺方法说明38
3��4��5��1立体光刻(SLA,SL)38
3��4��5��2(选择性)激光烧结(SLS,LS)39
3��4��5��3光束熔化40
3��4��5��4熔融层建模/制造(FLM)40
3��4��5��5立体印刷/3D打印(3DP)41
3��4��5��6聚合物喷射建模(PJM)42
3��4��5��7层压制造(LLM)43
3��4��6增材制造中的流程链44
3��4��6��1塑料零件的加工链45
3��4��6��2金属零件的加工链47
3��4��7工业领域的应用范围及举例50
3��4��7��1快速成型51
3��4��7��2快速模具54
3��4��7��3快速制造59
3��4��8增材制造实现的效果62
3��4��9前景展望64
3��5产品文档66
3��5��1内部技术产品文件66
3��5��2外部技术产品文件67
3��5��3对技术产品文档的要求 67
3��5��4产品技术文件对企业的影响68
3��5��5内部和外部技术产品文件系统69
3��5��6对引进技术产品文件系统的经济性考虑70
3��5��7总结72
3��6工程变更管理73
3��6��1引言 73
3��6��1��1工程变更管理过程的任务73
3��6��1��2产品变更的原因73
3��6��1��3制造企业ECM流程的主要特点74
3��6��2工程变更管理的标准化现状74
3��6��3ECM过程的实例77
3��6��4ECM过程的测量参数80
3��6��5计算机辅助ECM过程80
3��7成本管理81
3��7��1引言81
3��7��2产品成本81
3��7��3影响产品成本的因素87
3��7��4开发过程的产品成本91
3��7��5小结97
3��8产品形成过程的标准化和标准98
3��8��1标准化和标准100
3��8��1��1DIN标准化组织100
3��8��1��2财务100
3��8��1��3有关标准各方面的简介101
3��8��1��4标准化过程102
3��8��1��5标准和规范 106
3��8��1��6标准化管理系统 110
3��8��2标准部署111
3��8��2��1标准信息作为业务流程的一部分111
3��8��2��2通过标准信息获取标准112
3��8��2��3访问标准内容――展望114
3��8��3标准化的好处115
3��8��3��1标准化的国家利益115
3��8��3��2标准化的商业利益116
3��8��3��3标准化和法律117
3��8��4创新过程中的标准化119
3��8��4��1标准化与创新的融合119
3��8��4��2企业经营和创新过程中的标准120
3��8��4��3规范和标准的创新121
3��8��4��4研发过程中的标准化121
3��8��5标准和专利122
3��8��5��1创新过程中标准与专利的关系122
3��8��5��2保护权利和许可规则的确定122
3��8��5��3标准和专利的战略组合123
3��8��6标准化作为战略工具124
3��8��6��1德国标准化战略124
3��8��6��2联邦政府的标准化政策理念125
3��8��6��3德国工业联合会(BDI)的标准化策略126
3��8��6��42011―2015年ISO战略126
3��8��6��5中小企业参与规范制定流程126
3��9产品开发流程中的专利和工业产权127
3��9��1引言127
3��9��2基础知识127
3��9��3工业产权概述127
3��9��3��1工业产权的基本原则129
3��9��3��2工业产权的分类129
3��9��3��3雇员发明法133
3��9��3��4研发合作134
3��9��3��5工业产权和保护策略134
3��9��3��6构建专利组合137
3��9��3��7专利在产品开发过程中的作用138
3��10生产计划与采购141
参考文献143
4技术系统153
4��1系统、装置、设备、机器、仪器、组件、零件153
4��2能量、物料和信号转换154
4��3功能关系156
4��3��1基于任务的功能表述156
4��3��2普遍使用的功能表述158
4��4原理关系158
4��4��1结构关系160
4��4��2系统关系161
4��5产品架构162
4��5��1产品架构的基础知识163
4��5��1��1基础:功能结构和产品结构163
4��5��1��2产品架构的定义164
4��5��1��3接口和关系164
4��5��2模块化和集成化的产品架构165
4��5��2��1模块和模块化165
4��5��2��2模块化产品架构166
4��5��2��3模块化产品架构的作用166
4��5��2��4集成化的产品架构168
4��5��3产品架构的设计169
4��5��3��1产品架构的技术设计169
4��5��3��2产品架构的变型设计171
4��5��3��3产品架构的组织设计172
4��5��3��4产品架构的评估和优化174
4��5��3��5产品架构设计方法和软件支撑175
参考文献176
第2部分获得解决方案
5引言181
5��1研发和设计中的基本工作方式181
5��1��1灵机应变的工作方式181
5��1��2系统的/有计划的工作方式182
5��1��3其他有计划的工作步骤182
参考文献185
6产品生产过程的各个步骤186
6��1产品规划186
6��1��1产品的新颖程度(创新)187
6��1��2产品生命周期188
6��1��3企业目标及其作用191
6��1��4产品规划的实施192
6��2有条理地明确和阐述设计任务202
6��2��1引言202
6��2��2要求清单的构成和制定204
6��2��2��1构成204
6��2��2��2要求清单的制定205
6��2��3确定需求和制定需求清单206
6��2��3��1需求来源207
6��2��3��2需求的增补和修订208
6��2��3��3要求的优先级211
6��2��3��4目标冲突212
6��2��3��5要求描述213
6��2��4其他方面与实践214
6��2��4��1掌握并管理需求的变动214
6��2��4��2对需求的变动管理214
6��2��4��3工具215
6��3产品的概念设计215
6��3��1产品的功能描述217
6��3��2有效构想(设想、草案)219
6��3��3有效构想的提出219
6��4选择及评价方法238
6��4��1不同解决方案预选的简单评价方法242
6��4��2完成决策任务的精细评价方法244
6��4��3复杂的决策评价方法247
6��4��4计算机辅助支持249
6��4��5评价结果的验证250
参考文献253
7开发和设计的辅助工具258
7��1传统的辅助工具258
7��2产品开发与设计中的计算机辅助支持259
7��2��1计算机辅助设计的基本原理259
7��2��1��1软硬件配置259
7��2��1��2计算机辅助设计的分类259
7��2��2CAD系统261
7��2��2��1CAD系统导论261
7��2��2��2对象的计算机内部表示262
7��2��2��3三维CAD技术的应用领域264
7��2��2��4自上而下和自下而上的方法269
7��2��2��5CAD数据交换270
7��2��2��6三维CAD 系统实施的实用性建议271
7��2��2��7CAD技术的机遇与限制272
7��2��3计算和仿真的系统(CAE)273
7��2��3��1采用有限元(FEM)法的结构分析274
7��2��3��2计算流体动力学CFD275
7��2��3��3系统的仿真276
7��2��3��4多体仿真(MKS)276
7��2��4产品数据管理(PDM)277
7��2��4��1PDM系统的基本原理和原则277
7��2��4��2PDM功能概述279
7��2��5企业资源计划(ERP)281
参考文献284
第3部分产 品 造 型
8引言289
9造型过程的主要工作步骤290
9��1引言290
9��2造型影响参数的识别291
9��3对产品的整体研究292
9��4确定/确定产品结构292
9��4��1自上而下的过程292
9��4��2确定产品结构的要求293
9��4��3产品划分294
9��4��4工件层面296
9��4��5确定整件产品的连接接口296
9��5其余零部件的几何图形和材料296
9��6小结296
10渐进式设计方法298
10��1基本研究298
10��2渐进式设计方法及步骤299
10��2��1工作步骤1:工作计划中产品结构的符号300
10��2��2工作步骤2:通过设计草图进入开发的主流程300
10��2��3工作步骤3:在主流程中展示参与的工作面300
10��2��4工作步骤4:确定作用表面的大小301
10��2��5工作步骤5:标识出可能的引导性支撑结构301
10��2��6工作步骤6:明确进一步的要求302
10��2��7工作步骤7:初次设计302
10��2��8实际设计过程303
10��3小结305
参考文献305
11设计的基本原则306
11��1确定性306
11��2简单性310
11��3安全性311
11��3��1安全设计的法律依据312
11��3��2与机器相关的危险和风险314
11��3��3设计中的相应措施320
参考文献329
12设计原则331
12��1电磁力原则332
12��2任务分配原则339
12��3自助原则344
12��4稳态和双稳态原则351
12��5*小误差设计原则355
参考文献356
13技术准则358
13��1分类与概要358
13��2基于变形的技术准则358
13��3基于蠕变和松弛的技术准则366
13��4基于腐蚀的技术准则370
13��5基于磨损的技术准则379
13��6基于钣金加工的技术准则380
13��6��1钣金380
13��6��1��1钣金加工381
13��6��1��2钣金设计中的经济因素382
13��6��2钣金工艺链382
13��6��3钣金构形设计383
13��6��3��1分离383
13��6��3��2变形386
13��6��3��3连接389
13��6��3��4通用设计方案391
13��6��4生产制造中的应用范围392
13��6��5实例392
13��6��5��1简单部件的优化393
13��6��5��2复杂部件的优化394
13��6��5��3运动梁刚度的提高和重量的减少395
13��7纤维增强复合材料结构件的设计396
13��7��1纤维增强复合材料的结构和特性397
13��7��1��1用于结构部件的增强纤维397
13��7��1��2聚合物基体材料399
13��7��2纤维复合材料结构的概念设计和结构设计400
13��7��2��1混合结构中轻质结构的材料选择400
13��7��2��2结构相关的部件组合401
13��7��2��3功能表面的部件综合403
13��7��2��4混合结构的连接合成404
13��7��2��5从迭代到交互式的设计过程405
13��8人机工程学的技术准则406
13��8��1人机工程学基础407
13��8��1��1人体测量学和生物力学407
13��8��1��2能效408
13��8��1��3信息化409
13��8��2人类活动和符合人机工程学的条件410
13��8��2��1人类的积极贡献410
13��8��2��2人的影响411
13��8��3符合人机工程学要求的认识411
13��8��3��1面向对象的分析411
13��8��3��2面对影响的分析411
13��9基于成形的技术准则413
13��10基于加工制造的技术准则417
13��11基于连接的技术准则426
13��11��1符合焊接的设计426
13��11��2符合胶接的设计427
13��12基于装配的技术准则430
13��12��1概念解释和装配操作入门430
13��12��2装配过程中的任务431
13��12��3符合装配的产品设计的影响因素435
13��12��4符合装配的产品设计原则436
13��13基于维护的技术准则445
13��14基于