來開展性工作的經(jīng)驗(yàn)證明，性設(shè)計(jì)和分析對系統(tǒng)性有著重要影響。要提高系統(tǒng)的性，關(guān)鍵在于搞好系統(tǒng)的性設(shè)計(jì)和分析工作。把性工程的放在設(shè)計(jì)階段，主要有以下兩方面原因：
①設(shè)計(jì)過程對機(jī)床的性水平起著決定性的作用。機(jī)床在完成設(shè)計(jì)的同時，其固有性就已經(jīng)形成。制造、裝配過程是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程所形成的固有性，使用和維護(hù)過程是保持已形成的固有性。如果在設(shè)計(jì)階段沒有認(rèn)真考慮性問題，那么無論怎樣制造、嚴(yán)格管理、合理使用，也難以實(shí)現(xiàn)高的性要求。
②在設(shè)計(jì)階段采取措施提高機(jī)床性的效費(fèi)比 高。隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)之間的競爭不斷加劇，這就要求新機(jī)床不但研制周期要短，而且性水平要高。設(shè)計(jì)時如果不認(rèn)真考慮性要求，等到制造裝配時才發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重問題，再反過來改進(jìn)設(shè)計(jì)，必然會推遲產(chǎn)品投入市場的周期，提高產(chǎn)品的價(jià)格，降低競爭力。據(jù) Northrop Grumman公司估計(jì)，在設(shè)計(jì)階段每投入1美元用來提高產(chǎn)品的性和維修性，可在使用階段中節(jié)約30美元的維修保養(yǎng)費(fèi)用到。因此要盡可能將不因素在設(shè)計(jì)早期。
在研究設(shè)計(jì)階段應(yīng)開展的性工作之前， 先要明確數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)階段包括的主要內(nèi)容。
數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)過程可分為四個階段，每個階段的主要工作如下：
1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段
分析設(shè)計(jì)任務(wù)書，研究市場和用戶對設(shè)計(jì)的要求，做好市場和技術(shù)預(yù)測。通過各種渠道收集、檢索有關(guān)資料，包括情報(bào)、試驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨向、(新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料)應(yīng)用、結(jié)構(gòu)圖樣資料等。要博采眾長、學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地應(yīng)用在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。
2)方案設(shè)計(jì)階段
方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容有：原理性方案，主要技術(shù)參數(shù)，總布局、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和主要部件的原理圖，試驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)和可行性分析等。
原理性方案的 主要內(nèi)容是機(jī)床的運(yùn)動原理，它包括運(yùn)動要求，運(yùn)動分配，運(yùn)動聯(lián)系和實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的方式。在布局設(shè)計(jì)中要考慮到內(nèi)部、外部兩方面的因素。內(nèi)部因素主要是工件與刀具間的相對運(yùn)動和位置關(guān)系，工件的形狀和重量等。外部因素則主要是人一機(jī)關(guān)系，如外形、操作和管理維護(hù)等。為便于技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)，對機(jī)床總體性能有直接影響的部分要有具體的性能參數(shù)，要提供計(jì)算或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證的結(jié)果，計(jì)算出它們對 終結(jié)果的影響程度，以選擇出 優(yōu)方案。
3)技術(shù)設(shè)計(jì)階段
在這個階段要完成機(jī)床總體和部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而初步構(gòu)成機(jī)床外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 先繪制出機(jī)床的總體尺寸關(guān)系圖，在圖中確定各部件的輪廓尺寸和部件間有聯(lián)系的相關(guān)尺寸，以各部件在空間不發(fā)生干涉。
對初步設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行 的計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。經(jīng)反復(fù)修改后確定初步設(shè)計(jì)總圖和部件結(jié)構(gòu)圖，組織有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員、用戶或委托設(shè)計(jì)方進(jìn)行初步評審。
按照初步評審后確定的總裝配圖和部件結(jié)構(gòu)圖，繪制出機(jī)床主要零件的結(jié)構(gòu)圖，如床身、立柱、橫梁、主軸箱等。應(yīng)用有限元計(jì)算、模態(tài)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，對主要件及機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜、動態(tài)性能分析，找出薄弱環(huán)節(jié)。進(jìn)一步修改后再組織 次評審，評審?fù)ㄟ^后，正式繪制出技術(shù)設(shè)計(jì)的總體和部件裝配圖。
4)工作圖設(shè)計(jì)階段
根據(jù)總裝圖和部件圖，繪制機(jī)床的全部零件圖，無遺漏地定出零件上的每個尺寸，公差配合和形位誤差。然后對照總裝圖和部件圖對每張圖進(jìn)行審核、校對。檢查尺寸標(biāo)注有無遺漏和錯誤，尺寸及公差數(shù)值是否符合尺寸鏈的要求。請工藝人員審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，是否便于制造和裝配。檢查尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)，公差的精度等級，材料的選擇，熱處理的要求等是否合理。 后編寫各類零件明細(xì)表、外購件明細(xì)表和使用說明書等技術(shù)文件。
