基于功能论方法的螺杆式容积计量装置方案设计

　　在机械设计中,文献[1]用黑箱理论于方案设计,文献[2]在黑箱灰化过程使用转化元,并建立灰箱图.本文旨在运用功能论方法建立灰箱图与白箱图的联系,为螺杆式容积计量装置总体设计打下基础.

　　由功能论方法学可知,技术功能是“构造”必须实现的任务,通过对设计产品或零部件的技术功能分析,形成产品抽象化的结构构思,或设计方案(包括已有产品)的评价.图1是功能论方法进行产品方案设计的过程.

　　1　功能系统图

　　1·1　功能定义要注意的问题

　　产品及零部件的功能都必须明确其内涵,用简明准确的语言表达,这就是功能定义.关于功能定义,表达时要注意下列几点:

　　1)定义功能首先要有明确的功能定义语句,然后进行适合专业的浓缩,反映实质.例如设计一台玻璃瓶清洗机时,其基本功能是“将玻璃瓶内外壁面洗干净”,在包装机专业术语中浓缩成“清洗”.

　　2)表达功能的浓缩词组中动词是不可少的.例如贴标签机的基本功能是采用粘合剂将标签贴在包装件或产品要求的位置:“贴标”;袋子成型─充填─封口机的横封辊的基本功能是对成型的塑料袋实现横向封口:“横封”;裹包机的基本功能是用挠性包装材料对产品实施覆盖、折叠或缠绕等方式的包装:“裹包”,等等.

　　3)表达功能的词汇,在方案确定之前要使用抽象性词汇,以便扩大设计思路,创造实现功能更为广泛的方式.例如刚性容器封口机的封口装置的功能是在包装容器内盛装产品后,对容器进行封口;如果功能定义为“卷封”,这就局限为用滚轮将金属盖与包装容器开口处互相卷曲勾合封口;如果定义为“盖封”,其思路扩展到如滚压封口、压力封口、旋合封口等许多思路;如果定义为“封口”,则进一步开阔到如塞封之类的插合式封口.因此在创造性设计阶段,宜用思路开阔的“封口”去定义这一功能.

　　1·2　功能整理———功能系统图的建立

　　功能整理是运用系统论方法研究产品的功能及功能关系,以建立功能系统图.

　　产品的功能体系中,某些功能之间存在着目的(后达)与手段(先行)的关系,目的功能(后达功能)称之为上位功能,手段功能(先行功能)称之为下位功能,它们之间建立了功能的上下关系.这是相对而言的,即一个功能对它的上位功能说是手段应先行,对它的下位功能来说则是目的会后达.如果上位功能之后有几个并列关系的下位功能存在,只有这些下位功能全部实现,其上位功能才能实现.其中基本功能是实现上位功能的主要手段,而辅助功能是为了更有效地实现上位功能的配套手段.将全部功能按它们之间的上述逻辑关系加以整理,可得到表示功能多级递阶结构的功能系统图.功能系统图的一般模式如图2所示.