前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的探求產(chǎn)品設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)方法，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來(lái)靈感，歡迎大家閱讀并分享。

1兩種設(shè)計(jì)方法的基本概念

Top-Down設(shè)計(jì)方法從本質(zhì)上講是分解一個(gè)系統(tǒng)，從而得到它的組成子系統(tǒng)，通常使用“黑匣子”來(lái)輔助進(jìn)行定義。在理念上，Top-Down設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)整體設(shè)計(jì)與優(yōu)化。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程上，Top-Down設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)計(jì)劃和徹底理解系統(tǒng)。它要求除非在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有足夠?qū)哟蔚募?xì)節(jié)信息被定義，否則不設(shè)計(jì)任何一個(gè)零件。Top-Down設(shè)計(jì)方法使用“黑匣子”來(lái)代替模塊。直到整體設(shè)計(jì)完成后，它才開始具體模塊和單元的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法通常是Top-Down和Bottom-Up兩種方法的結(jié)合。完整理解整個(gè)系統(tǒng)通常被認(rèn)為是優(yōu)秀設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，于是在理論上產(chǎn)品設(shè)計(jì)中趨向于采用Top-Down方法，但是實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)趨向于在一定程度上利用已有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，而使用已有的模塊又使設(shè)計(jì)具有Bottom-Up的味道。

2兩種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

Bottom-Up設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)在于方法簡(jiǎn)單、操作容易；零件獨(dú)立，關(guān)注細(xì)節(jié)；設(shè)計(jì)人員上手快，模塊重用方便；另外對(duì)管理要求低，人員要求低，硬件要求低。其主要缺點(diǎn)在于不符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程；整體修改困難；設(shè)計(jì)過(guò)程中重復(fù)工作多，整體效率低下。適用于企業(yè)中2D設(shè)計(jì)到3D設(shè)計(jì)的過(guò)渡期、小版本修訂、標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)。Top-Down設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是積木式模塊化設(shè)計(jì)，層層分解；模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間相互獨(dú)立；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局清晰，模塊間接口明確；錯(cuò)誤更少（模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)，工程師專注于設(shè)計(jì)）；開發(fā)時(shí)間更短（合作開發(fā)，并行設(shè)計(jì)）；優(yōu)化設(shè)計(jì)方法（分工明確，便于工程師的知識(shí)積累與經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)）；容易維護(hù)（如果輸出錯(cuò)誤，容易定位該錯(cuò)誤是整個(gè)程序中哪一模塊產(chǎn)生的）。其主要缺點(diǎn)在于設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)周期長(zhǎng)；數(shù)據(jù)重用困難；各方面要求高，包括協(xié)同要求高，管理要求高，人員要求高，硬件要求高。由于Top-down設(shè)計(jì)方法具備符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程、全局把握通盤考慮、設(shè)計(jì)快速高效的優(yōu)點(diǎn)，適用于新產(chǎn)品開發(fā)和成型系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

3Top-Down設(shè)計(jì)的問(wèn)題研究

現(xiàn)有CAD軟件的功能可以較好地完成Bottom-Up設(shè)計(jì)（零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)），但對(duì)于解決Top-Down設(shè)計(jì)問(wèn)題并不理想。首先在Top-Down設(shè)計(jì)的第一階段，概念設(shè)計(jì)階段，也就是進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要建立概念模型來(lái)記錄概念設(shè)計(jì)的結(jié)果。那么怎樣表達(dá)這個(gè)概念模型是Top-Down設(shè)計(jì)方法所遇到的第一個(gè)難題。在第二階段，裝配結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)階段，需要建立產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)模型。那么怎樣表達(dá)這個(gè)裝配體結(jié)構(gòu)是Top-Down設(shè)計(jì)方法所遇到的第二個(gè)難題。第三個(gè)難題是如何實(shí)現(xiàn)概念模型向裝配模型的自動(dòng)映射，以便有效地解決裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，這是最大的難題。最后在第三階段，零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，此時(shí)零部件之間要求保持相互關(guān)聯(lián)。如何用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)這種關(guān)聯(lián)是Top-Down設(shè)計(jì)方法所遇到的第四個(gè)難題。

要想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用Top-Down設(shè)計(jì)方法，必須熟練掌握Bottom-Up技術(shù)。以三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks為例，必須掌握全部相關(guān)零件、裝配與工程圖設(shè)計(jì)的方法，必須掌握SW參數(shù)化傳遞原理，具備較強(qiáng)的SW錯(cuò)誤修改能力。另外，要求明晰產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程與參數(shù)變更趨勢(shì)，具有良好的團(tuán)隊(duì)整體實(shí)力與協(xié)同以及優(yōu)良的軟硬件環(huán)境。對(duì)Top-Down設(shè)計(jì)方法而言，完美的零件是指零沒有錯(cuò)誤、便于修改、便于協(xié)同；完美的裝配是指裝配沒有錯(cuò)誤、條理清晰、配合合理；完美的文檔管理是指文檔管理具備合理的參數(shù)驅(qū)動(dòng)，符合設(shè)計(jì)、制造習(xí)慣。

4Top-Down設(shè)計(jì)的主要方法

Top-Down設(shè)計(jì)中的主要方法包括關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、布局和主零件法。關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單、易學(xué)易用，比較基礎(chǔ)。缺點(diǎn)在于零部件間關(guān)聯(lián)單向傳導(dǎo)，沒有規(guī)劃，不易理解，修改困難。關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)適用于部件級(jí)應(yīng)用、位置和形狀關(guān)聯(lián)簡(jiǎn)單的情形下。布局分為布局法布局和草圖法布局。布局法布局可以直接采用SW的布局命令。其優(yōu)點(diǎn)在于容易表達(dá)機(jī)構(gòu)方案和布局原理。缺點(diǎn)在于塊只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳導(dǎo)到單一零件，不能傳導(dǎo)到裝配體，局限很大。草圖法布局的優(yōu)點(diǎn)在于靈活自由，可以用草圖、基準(zhǔn)、實(shí)體、曲面等多種方式布局，容易將裝配布局傳導(dǎo)至指定零部件，缺點(diǎn)是過(guò)于隨意，不可控，無(wú)法傳導(dǎo)變量，對(duì)總工、硬件、網(wǎng)絡(luò)、文檔管理要求太高。布局的適用范圍是整機(jī)及部件級(jí)的應(yīng)用。主零件法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠控制零部件間復(fù)雜形狀或位置關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)傳導(dǎo)層次清晰，適用于零部件間具有復(fù)雜形狀或位置參考的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，比如電子類產(chǎn)品、玩具等。

5Top-Down設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)例

對(duì)某零件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，采用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)法和主零件相結(jié)合的方法，SW建模+MEGMA鑄造分析，鑄件缺陷率由10%～15%下降至3%～5%。鑄件、砂芯、冒口采用主零件法；其余采用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)法。

6結(jié)語(yǔ)

自底向上設(shè)計(jì)方法（Bottom-UpDesign）和自頂向下設(shè)計(jì)方法（Top-DownDesign）是目前應(yīng)用較為廣泛的兩種產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，其中自頂向下設(shè)計(jì)方法更為新穎，對(duì)各方面要求也較高，企業(yè)在熟練應(yīng)用這種方法后能夠大大提高企業(yè)信息化水平，提高企業(yè)的設(shè)計(jì)水平和能力，從而能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率，更快地推出新產(chǎn)品。

作者：李健 單位：武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院