前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的探求产品设计的具体设计方法，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
Top-Down设计方法从本质上讲是分解一个系统，从而得到它的组成子系统，通常使用“黑匣子”来辅助进行定义。在理念上，Top-Down设计方法设计强调整体设计与优化。在实现过程上，Top-Down设计方法强调计划和彻底理解系统。它要求除非在系统设计中有足够层次的细节信息被定义，否则不设计任何一个零件。Top-Down设计方法使用“黑匣子”来代替模块。直到整体设计完成后，它才开始具体模块和单元的设计和验证。现代产品设计方法通常是Top-Down和Bottom-Up两种方法的结合。完整理解整个系统通常被认为是优秀设计的基础，于是在理论上产品设计中趋向于采用Top-Down方法，但是实际设计过程中多数产品设计趋向于在一定程度上利用已有的设计数据，而使用已有的模块又使设计具有Bottom-Up的味道。
2两种设计方法的优缺点
Bottom-Up设计方法的优点在于方法简单、操作容易；零件独立，关注细节；设计人员上手快，模块重用方便；另外对管理要求低，人员要求低，硬件要求低。其主要缺点在于不符合传统设计流程；整体修改困难；设计过程中重复工作多，整体效率低下。适用于企业中2D设计到3D设计的过渡期、小版本修订、标准件的设计。Top-Down设计方法的优点是积木式模块化设计，层层分解；模块化设计，模块之间相互独立；产品结构布局清晰，模块间接口明确；错误更少（模块独立设计，工程师专注于设计）；开发时间更短（合作开发，并行设计）；优化设计方法（分工明确，便于工程师的知识积累与经验的总结）；容易维护（如果输出错误，容易定位该错误是整个程序中哪一模块产生的）。其主要缺点在于设计人员培训周期长；数据重用困难；各方面要求高，包括协同要求高，管理要求高，人员要求高，硬件要求高。由于Top-down设计方法具备符合传统设计流程、全局把握通盘考虑、设计快速高效的优点，适用于新产品开发和成型系列产品设计。
3Top-Down设计的问题研究
现有CAD软件的功能可以较好地完成Bottom-Up设计（零部件的详细设计），但对于解决Top-Down设计问题并不理想。首先在Top-Down设计的第一阶段，概念设计阶段，也就是进行方案设计时，需要建立概念模型来记录概念设计的结果。那么怎样表达这个概念模型是Top-Down设计方法所遇到的第一个难题。在第二阶段，装配结构布局设计阶段，需要建立产品的装配结构模型。那么怎样表达这个装配体结构是Top-Down设计方法所遇到的第二个难题。第三个难题是如何实现概念模型向装配模型的自动映射，以便有效地解决装配结构设计问题，这是最大的难题。最后在第三阶段，零部件详细设计阶段，此时零部件之间要求保持相互关联。如何用计算机实现和维护这种关联是Top-Down设计方法所遇到的第四个难题。
要想在产品设计中应用Top-Down设计方法，必须熟练掌握Bottom-Up技术。以三维设计软件SolidWorks为例，必须掌握全部相关零件、装配与工程图设计的方法，必须掌握SW参数化传递原理，具备较强的SW错误修改能力。另外，要求明晰产品的设计流程与参数变更趋势，具有良好的团队整体实力与协同以及优良的软硬件环境。对Top-Down设计方法而言，完美的零件是指零没有错误、便于修改、便于协同；完美的装配是指装配没有错误、条理清晰、配合合理；完美的文档管理是指文档管理具备合理的参数驱动，符合设计、制造习惯。
4Top-Down设计的主要方法
Top-Down设计中的主要方法包括关联设计、布局和主零件法。关联设计的优点在于简单、易学易用，比较基础。缺点在于零部件间关联单向传导，没有规划，不易理解，修改困难。关联设计适用于部件级应用、位置和形状关联简单的情形下。布局分为布局法布局和草图法布局。布局法布局可以直接采用SW的布局命令。其优点在于容易表达机构方案和布局原理。缺点在于块只能点对点传导到单一零件，不能传导到装配体，局限很大。草图法布局的优点在于灵活自由，可以用草图、基准、实体、曲面等多种方式布局，容易将装配布局传导至指定零部件，缺点是过于随意，不可控，无法传导变量，对总工、硬件、网络、文档管理要求太高。布局的适用范围是整机及部件级的应用。主零件法的优点在于能够控制零部件间复杂形状或位置关联，关联传导层次清晰，适用于零部件间具有复杂形状或位置参考的产品设计，比如电子类产品、玩具等。
5Top-Down设计的应用实例
对某零件进行设计时，采用关联设计法和主零件相结合的方法，SW建模+MEGMA铸造分析，铸件缺陷率由10%～15%下降至3%～5%。铸件、砂芯、冒口采用主零件法；其余采用关联设计法。
6结语
自底向上设计方法（Bottom-UpDesign）和自顶向下设计方法（Top-DownDesign）是目前应用较为广泛的两种产品设计方法，其中自顶向下设计方法更为新颖，对各方面要求也较高，企业在熟练应用这种方法后能够大大提高企业信息化水平，提高企业的设计水平和能力，从而能够缩短产品设计周期，提高设计和生产效率，更快地推出新产品。
作者：李健 单位：武汉职业技术学院机电工程学院
