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产品结构设计要求范文1
关键词：工业工程 产品设计 总体实训
工业工程是目前世界上被大家认可的可以有效地提高生产效率和经济效益的把生产技术与科学管理有效地结合起来的一门相对边缘的学科。它涵盖了管理工程、制造工程和系统工程的相关内容。伴随着世界现代工业的飞速发展，工业工程专业的课程体系也得到了不断的完善，所含内容逐渐丰富。但随着学科的不断扩充，教学内容越来越广泛，工业工程专业高速发展带来的弊端也日益凸显，尤其突出的就是实践环节薄弱，实际经验不足。这些弊端不能仅从高校单方面的角度来解决，而应该联合企业共同探求实际可行的方案。
1 工业工程专业培养目标
工业工程专业以制造业为对象、制造业信息化为背景，培养具备综合应用现代制造工程、现代管理理论、信息技术应用和系统工程方法的知识、素质和能力，培养适应现代企业对生产管理和信息化建设需求，富有责任心、主动性和创造力的，知识面宽、适应能力和沟通能力强，具有解决制造领域复杂问题能力的、既懂技术又会管理的高层次复合型人才。工业工程专业的学生首先应具有较扎实的自然科学基础，以及较好的人文、艺术和社会科学基础，而在素质和技能方面，应具备基本的工程素质，能够看懂工程图纸，并运用机械工程的基本理论和方法解决简单产品的设计、工艺问题。另外，还应掌握包含在工业工程学科里面必需的系统工程、制造工程和管理工程等学科的基础理论和基本技能。在具体实施企业方案时，应能够灵活应用工业工程专业的基本理论和方法，解决企业在生产、物流和仓储管理的实际问题。
2 《产品结构设计》的课程设置规划
本课程作为工业工程专业的一门实践性强的专业核心课程，其主要任务是学习产品功能的设定、常用材料的种类和特性以及加工工艺、产品结构设计的原则以及与产品造型有关的通用结构设计知识，使学生掌握与产品设计相关的基本知识，具有产品结构设计的基本技能，能够完成简单产品设计中从功能定义到材料选择以及最终的结构设计。
2.1 本课程的知识模块包括：①产品材料与表面处理工艺常识；②塑料件结构设计的基本原则；③钣金类产品结构设计基本原则；④模具基础知识；⑤产品结构布局设计；⑥产品典型结构。其目的是使学生掌握结构设计的基础知识，培养学生的三维空间想象能力，在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。
2.2 课程的重点内容包括：①常用塑胶材料基本知识；②常用金属材料基本知识；③常用表面处理知识；④产品结构设计总原则；⑤产品结构关系分析与结构绘图的基本要求。
3 《产品结构设计》课程的教学思路
3.1 选用教材。目前还没有适合工业工程专业使用的《产品结构设计》教材，所以国内普遍做法是选用产品结构设计方面教材，暂定的教材是黎恢来编写的《产品结构设计实例教程》。该教材将作者十几年的产品结构设计经验总结而成，系统、精细、全面地介绍了产品结构设计知识及设计全过程，明确了产品结构设计的概念和岗位职责，并通过讲解一款电子产品的全套产品结构设计的整个过程，帮助学生融会贯通，更加高效地学习和掌握实用技巧。
3.2 教学内容。依据工业工程专业的整体人才培养方案和教学大纲的具体要求，将《产品结构设计》分为六大模块，每个模块里面包括若干的章节，各章节之间既自成体系，又互相有衔接，条理清晰，通俗易懂。①“产品材料与表面处理工艺常识”模块，主要介绍注塑工艺理论、常用塑胶材料和金属材料基本知识，以及注塑件、钣金件表面处理方法。塑胶的定义及分类方面，介绍ABS、PS、PP、PVC等的应用范围、注塑模工艺条件和化学和物理特性，重点是使学生了解注塑件的常见问题分析及解决，比如缩水、飞边、熔接痕、顶白、塑胶变形等。金属材料方面，介绍一些金属的特性和应用范围，比如不锈钢、铝、铜、镍和锌合金。常用表面处理知识方面，主要涉及塑料二次加工的基本知识，学生需要了解丝印、移印、烫印、超声波焊接、喷涂、电镀和模内覆膜等表面处理工艺。②“塑料件结构设计规范”模块，重点介绍塑料件在设计和修改阶段需掌握的通用设计规范，比如塑料件的料厚、脱模斜度、圆角设计，能够分析塑料件的加强筋、孔、支撑面的使用范围。在细节部分，应了解塑料件文字、图案、螺纹和嵌件设计。③“钣金件结构设计规范”模块，介绍钣金类产品设计的工艺要求，包括冲裁、折弯、拉伸、成形工艺，并且让学生了解压铸类产品结构设计的工艺要求。在此模块的教学中，应引入企业实际产品案例进行讲解，以便于学生更好地掌握钣金件的设计规范。④“塑料模和钣金模基础知识”模块，介绍塑料模和钣金模的基本类型及典型结构，包括模具概述，模具的分类、注塑机介绍等，重点讲解的是注塑模结构里面的浇注系统、顶出系统、排气系统和行位与斜顶，以及二板模和三板模之间的区别和应用，以“实用、够用”为度，学生只需了解典型的模具结构，不需要进行后期的模具设计。⑤“产品结构布局设计”模块，主要介绍壳体形状结构、密封结构、卡扣结构、螺钉柱结构、螺纹连接结构和嵌件连接结构等知识，以及各个特征的定义、作用和设计原则，特别是特征在使用时的相互配合关系。拓展知识方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通过孔设计规则，以及模具设计与产品结构设计之间的联系。⑥“典型产品结构”模块，重点介绍目前国内普遍使用的三大产品（电子产品、家电产品和电动产品）的典型结构设计知识。每类产品选取一款经典的已批量的产品作为蓝本，深入解剖结构知识在产品设计的运用。比如电子产品选手机为代表产品，讲解手机产品各零部件的结构、前壳与底壳的止口设计、LCD屏限位结构设计和电池固定结构设计，以及内藏摄像头结构设计。家电产品则以电吹风为例，学生要掌握电吹风的功能、材料、结构工艺性等，了解CAD软件在电吹风设计中的应用，能对产品塑料件进行结构分析。在此过程中，还要掌握项目管理方面的知识。
3.3 教学方法。在教学中，提倡基于工作过程为导向的项目化教学，理论教学与实践练习相结合，增加实践课时的比例，培养产品设计的实践能力。教师引导学生建立实用合理的知识结构，强化学生的自觉体验和掌握知识的迁移能力，淡化理论和实践的界限。在基础知识够用的前提下，采用任务驱动教学法、项目教学法，通过在具备多媒体教学设施的校内实训基地开展新产品和新工艺的开发工作，使学生体会具体产品的外观造型和结构设计过程，提高学生的综合应用能力和实际应用能力。
4 《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用
在面向制造业的工业工程专业总体实训里，结合各校的实际情况，以典型产品的流水线装配设计为主体，总体实训内容分为五个阶段：前期的准备环节、产品设计与组装环节、生产线装配改善环节、三维系统模拟环节、总结交流环节。在这些实训中，可以实现“教-学-做”一体化的行动教学，让理论和实践紧密结合，从而使学生在知识和技能上达到双重提高；另一方面，可以锻炼学生的综合专业知识运用能力，提高团队协作能力，也有利于提升学生的实际动手能力，更好地让学生参与企业模拟项目，融入企业生产实践。在产品设计与组装环节，教师把学生分成六人左右的项目组，根据企业的某一个典型产品布置项目任务书。学生综合考量校内实训基地的实际条件和设备，运用产品结构设计的知识，共同完成项目。在此过程中，教师可以对新产品提出具体的要求，比如产品的结构尺寸不能过大，必须与生产线相匹配；结合人因工程学，运用动作分析和双手操作分析，在工艺上要符合车间的零部件装配顺序，有利于工序和工位的确定；新产品各零部件的装配要牢固可靠，可以满足多次拆卸而不容易损坏；产品的价格应合理，要用最少的成本做出符合客户要求的产品；考虑试验的可行性和零部件的可修改性。
参考文献：
[1]郭艳丽，李亨英，柴春锋.适应社会需求，提高IE人才实践创新能力的因素分析[J].高教论坛，2011（9）.
[2]周梓荣，龚存宇.工业工程专业应用型人才培养体系探讨[J].湖南工程学院学报，2005（3）.
[3]光昕，李沁.高职工业工程专业教育教学探索[J].中国成人教育，2009（23）.
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[5]陆刚，孙宇博，卢明银，韩可琦.工业工程本科毕业设计与创新型人才培养[J].工业工程，2010（2）.
[6]王建林，马如宏，周峰，董晓慧.工业工程专业实践教学体系探讨[J].高校实验室工作研究，2012（1）.
产品结构设计要求范文2
关键词：农用机械；外观造型；设计
在以往的农用机械产品结构设计中，人们通常只是考虑产品的实际性能及结构特点。因此，对农机产品的外观造型设计及人机交互性设计不足。传统农机产品容易给人一种体型笨重及结构做工粗糙的感觉。随着科学技术日益进步，现代生产中人们除了注重其实用性外，更加注重农机产品的外观造型美。故本文将以此为契机，重点对我国现阶段农用机械外观造型结构设计的相关内容进行阐述，以此不断提升农机产品的结构性能及设计美感。
1 农用机械外观造型设计原则分析
通常而言，农用机械产品外观造型设计过程遵循的基本设计原则是“经济、实用及美观”。[1]首先，从实用层面而言，作为农用机械产品在外观造型设计时，首先需考虑的因素就是其实用性。只有其具备完善的使用功能，才能为用户提供服务。而其实用的充分发挥，必须以农用机械产品的可操控性及可维护性和运行可靠性、高质量为前提，同时应保证其具有标准化结构设计的特征和系列化及通用化设计的原则。但是，对于不同类型的农用机械产品而言，其具体使用功能不同，其在外观结构造型总体设计过程中也具有不同的原则和特点。比如，北方及南方、湿地与旱地的农用机械产品外观结构造型设计就存在一定差异。而经济性是指在对农用机械产品的外观结构造型进行设计时，应该注重优化设计流程，以此降低设计成本，实现农用机械产品的批量化生产。同时，遵循经济性原则，能够保证对农用机械产品操作进行自动化管理。美观性是现代农用机械产品设计时都要遵循的原则，在满足其基本农用功能要求的基础上，必须保证现代农用机械产品外观造型美观及大方，从而实现“人机合一”，以便更好地展开“人机交互”。[2]
2 农用机械外观造型设计内容分析
2.1 农用机械外观造型设计中基本设计元素的应用
首先，在农用机械产品外观结构造型设计过程中，最常采用的设计元素就是“点、线、面”元素。由于单个小点容易吸引人们的眼球，因此通过应用这一最小的设计单位元素，能够突出农机产品某个外观部位的重要特征。在对农用机械产品外观结构造型进行设计时，可通过“点的线化”以及“点的面化”，形成一个与农机产品结构背景相脱离的虚面。通过采用这一设计思路，在对农机产品控制面板中的开关及相关按钮和筛孔、散热板等相关零部件进行造型设计时，设计人员就可通过不同点之间的集合与分散变换，从而形成富有独特造型的结构部件。
其次，在对农机产品外观结构造型进行设计时，“线”也是非常重要的设计元素。除了“点与点”之间的变化之外，还应通过不同轮廓线及“面与面”之间的转折关系变换，从而使农用机械产品的外观造型结构富有线性变化特征。通常而言，“线性关系”分为直线与曲线，而直线的应用能够使农机产品凸显“有力、刚毅”等特征；水平及斜线的应用，会给人一种“相对稳重”及“平静”的感觉；垂直面的应用，则会给人一种“冷酷”及“沉重”和“运动”的特征。但是，斜线还具有“柔和感”，采用这种造型设计方式进行结构设计，会使农机产品凸显“软弱无力”之感。因此，在一般的农用机械产品结构设计过程中，为了使其外观造型更加“沉稳”及“坚固”，设计师应通过“曲线与直线的相互变换”，使农用机械产品整个外观造型结构给人一种“静中有动”及“动中有静”和“富于协调变化”[3]的特点。
除此之外，在对农机产品的外观结构进行造型设计时，还应注重“面的优化”设计。通过对材料纹理及厚度和透明度、光泽等处理，从而使整个农机产品的外形给人不同的触感及质感；也可通过颜色光泽的不同变化，使农机产品外观造型结构突显“轻盈”以及“笨重”和“柔软”甚至“稳固”等不同功能特征。比如，在农机产品外观造型结构设计时，可采用聚氯乙烯及聚丙烯等，为了使农机产品外观结构具有一定的可塑性与圆润、细腻性及韧性，应尽量采用氧化及抛光和喷砂等技术手段进行合理处理，同时采用合金铝材进行结构设计，会给人一种“柔和”及“高雅”和“精致”感。但是，农机产品在整体结构造型设计时，为了给人一种“大气奔放”的感觉，所有材质必须统一，且为了突出“艺术美感”，还应采用“大平面结构”进行设计，以此突出农用机械产品的流畅及平整感。
2.2 农用机械外观造型设计中“虚实”设计理念的应用分析
“虚实相结合”的设计方法也是农用机械产品外观结构设计过程中，经常采用的一种设计优化方式。比如，农机产品结构通透（虚）部分，会给人一种轻巧、便捷之感，如农用机械产品带玻璃门窗的驾驶室等；而农机产品结构厚实及封闭（实）的部分，会给人一种厚重之感。故在对农机产品进行外观造型总体结构设计时，应通过“虚实相结合”的方式进行优化设计，以免给人一种头重脚轻及上下无层次性的感觉；比如，下列重型农用拖拉机产品外观造型结构设计时，设计人员通过对上部玻璃门窗的驾驶室采用“虚”的方法进行设计，而下部厚重及黑色轮胎和机械底盘采用“虚”的方法进行设计，以此使整个农机产品外观造型错落有致，稳重而不失灵巧。
2.3 农用机械外观造型设计中“人机工程学原理”的应用分析
为了突出农机产品结构设计美学特征，在对其外观造型进行设计优化时，应更加注重“形体组合与分隔”。通过将农用机械产品的不同几何形体结构采用“拼合”或者“堆砌”的方式进行优化组合，并按照一定的设计比例，对产品结构的面积和体积进行设计优化，从而使产品总体结构与其实际功能更加协调。比如，现代农用机械产品都朝着智能化及自动化方向发展，故在造型结构设计时，应进行合理的“人机交互”，如在仪表盘设计中，通过半圆及垂直和水平、开窗形、半圆形等不同结构构造方式，适当缩小人的视野范围；另外，在方向盘及手柄结构设计时，应注重人性化设计，以实现“人机交互”，便于用户对农用机械产品进行良好操控；对于稻麦脱粒机及联合收割机和拖拉机等农用机械的离合器外观造型设计，应考虑操作的用力程度，大腿与小腿间的间距应设置为120°为宜。在外观色彩设计时，应使农用机械产品具有良好的辨识度，通过色彩调和及色彩对比，给人呈现一种“天人合一”的设计效果。
3 结语
农用机械造型设计应朝着多样化及特色化和美观化方向发展。因此，在产品结构优化过程中，设计人员应严格遵循基本的产品设计原则，在凸显实用性与安全性和稳定性的前提下，不断通过多种设计优化方式，从结构外观及颜色设计和人机交互方面，对其相关功能进行人性化设计，以此不断提高现代农用机械产品的结构设计水平。
参考文献：
[1] 李久熙，张建伟，王春山.农机产品造型设计研究[J].中国农机化学报，2013，34（03）：125-126+135.
[2] 《机械设计》2015年（第32卷）总目次[J].机械设计，2015，32（12）：129-134.
产品结构设计要求范文3
关键词 创新；机械设计；穿心途径
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0056-02
0 引言
当前，世界各国都已经加强了对本国知识产品的保护力度，我国在改革开放早期所采用的引进―消化―吸收――创新基本模式已经不能满足我国新时期机械行业的发展需要。因此，提升机械设计自主创新能力才能够为我国机械行业的整体发展提供一个可行的途径。而在机械创新设计过程中，通过提高对产品创新的意识及能力，将机械产品的设计制造成本降低，提高产品的操作性能以及自动化陈谷，达到对应的环保要求，对推动我国整个机械行业的发展具有重要意义。
1 创新思维在机械设计中应该遵循的两个原则
整个机械设计过程源自于功能要求与开发，通过作用原理分析，直到最终无力结构构思及形成。在整个过程中，机械创新设计工作必须把握这样两个基本原则。
1.1 设计路径最短原则
设计之初必须对产品必须具备的功能进行确定，之后找寻得到最优的设计结构方式，以便在最短的时间内达到设计目标，之后选择正确合理的价值工程方法，将其中价值相对较低的少部分构件找出，将之作为分析对象，确认其与当前结构设计存在的矛盾，试图通过最小改动量来解决存在的矛盾问题。这种设计路径所耗费的资源以及时间都较少，这时实现目标的路径自然最短。
1.2 相似性联想原则
联想是机械创新设计过程中的一个重要方法，通过对事物之间的相似性进行分析和总结，而联想得到的结构是否合理的一个重要判据就是所设计的结构是否具有一定的相似性，而这有产品的实例直接决定。若设计的多个产品实例同时满足功能需要，则它们之间一定存在对应的相似性，表面产品具备创新设计的潜力。
2 创新思维在现代机械设计中的应用
2.1 在机械产品运动方案创新设计中的应用
机械产品结构运动方案的设计就是设计人员根据用户提出的产品功能需求而提出的从机械结构原理出发的产品功能原理构思。运动方案是探索并解决实际问题的一个有效途径，其主要包括原动机、传动机构以及执行部件等系统运动方案的设计。其最终得到的结果必须满足机械产品结构功能的运动性能要求。设计的一种机构运动方案的好坏直接影响到产品结构、工艺、成本以及使用性能等方面的能力，是确定产品的整体质量、性能、经济性、环境以及所获得社会效益的关键步骤，是整个机械产品设计过程以及后续产品制造、使用过程的基础。对于机械结构产品而言，实现其具体的功能可以采用不同的运动方案，即可以采用不同的写原理予以实现，同时不同的功能又可以通过不同的机构来具体实现。因此，该阶段的工作是整个设计工作的重点，设计人员必须从功能分析出发，利用创新思维对产品的活动架构进行设计、优化，最终得到理想的产品运动方案。
以汽车的前驱、后驱运动方案为例，传统的后驱运动方案具有生产制造成本高、驱动部件多、安装复杂、车内空间较小、牵引力不足以及动力效率较低的问题。在现代机械设计的轻量化、汽车乘坐舒适性以及机动性要求提高的背景下，后驱汽车已经不能满足当前人们生活的需要。基于此，汽车生产厂商通过移植、逆反思维等方式对汽车的运动方案进行创新，将发动机前置，使得发动机的输出轴直接与汽车前轮的传动机构相连，驱动汽车前轮运动。这种驱动方式虽然使得前轮的负载增加，加大了轮胎的磨损量，但是其带来了相当多的好处：其一，汽车的驱动机构得到了明显简化，零部件数量明显减少，使得汽车的造价降低；其二，汽车整车重量下降，使得汽车的加速性能得到改善，刹车距离缩短，油耗降低；其三，采用前置发动机的方式释放了大量的车内空间，使得车辆的乘坐舒适性得到提高。
2.2 在机械产品结构创新设计中的应用
机械产品的结构设计工作主要包括对产品的外形、各部分的配置以及总体结构的设计方面。根据客户对机械产品功能要求的不同，所设计的结构方案也存在明显差异。机械产品结构设计的一个根本任务就是要找到不同结构形态的产品设计方案，设计出新型的产品结构形式。
随着人们对产品结构功能需求的提高，人们对机械产品结构的设计提出了更严苛的要求，设计人员必须在有限的空间中尽量多的将产品功能集成至一处，使得客户的安装和使用功能得到满足。
例如，在传统的办公室中，各式各样的打印机、复印机以及扫描设备充斥在空间中，使得办公室的环境不能得到改善，人们需要一种多功能的一体化文档处理设备。办公用品厂家在了解到人们的需求之后，开始着手对办公机械设备进行改进和设计。后经分析调查，最终通过离散与综合的创新思维方式，在尽量保证产品的基本构形要求下，将打印、复印以及扫描等文档处理功能集成于一体，设计制造了一台多功能一体机，显著改善了办公室的工作环境。
2.3 在机械产品动力能源创新设计中的应用
在制造技术、材料加工技术以及能源应用技术得到迅速发展的背景下，机械产品设计师在动力能源的选择过程中能够选择不同的能源作为产品动力来源，包括石油、天然气、电能和太阳能等。设计工作中，设计人员可以充分发挥其自身的创造性思维、方法，对产品的各个系统进行改进甚至是重新设计，将更多的清洁能源应用与机械产品的动力能源当中。
还是以汽车为例，当前在公共交通工具中日益广泛应用的电动汽车，其主要使用的是电能，与传统的燃油汽车相比，其自身不会排放对大气造成污染的有害气体，即使按单位电能生产过程中所排放的污染物（硫、微粒）进行比较，电动车造成的其他污染物得到了明显控制。这有利于降低人口密集的城市区域大气污染的程度，而且电动汽车还能够在晚间用电低谷时出现的富余电力充电，提高了发电设备的利用效率，使得其经济效益得到明显提升。另外，应用达到了国家提倡的节能减排目的，是创新思维在机械产品能源设计中应用的典型案例。
3 结论
本文针对创新思维在机械产品结构设计、运动方案以及动力能源方面的应用进行了详细的论述，且利用具体的案例进行了说明。虽然所列举的案例较为简单，但是其思维方式对创新思维在机械产品设计中的应用依然具有指导作用，为复杂机械产品的创新设计提供参考。
参考文献
[1]程美华，原所先.机械设计参数选择中非专业因素影响分析与研究[J].机械设计与制造，2012（11）.
产品结构设计要求范文4
【关键词】张紧油缸；缸体；导向套
前言
目前，掘进机第一运输机张紧装置主要有两种张紧方式：第一种为机械式，采用丝杠加弹簧缓冲结构，对刮板链的松紧程度进行调整；第二种为液压式，采用液压油缸加弹簧缓冲结构，对刮板链的松紧程度进行调整。无论是机械式，还是液压式，都是要保证在掘进机第一运输机工作状态时，刮板链要保持一个适当的松紧程度，从而保证液压马达或减速机乃至整机工作时的稳定性。本文只讨论液压式。介绍一运张紧油缸改进前和改进后工艺性对比等综合评价分析。
1、张紧油缸改进前工艺性等综合情况
图1中的张紧油缸从结构设计到理论计算在理想状态下是可行的，但在实际应用过程中，却出现了一些问题。
装配过程中，集中反映的问题是导向套与缸体在螺纹连接时，一部分导向套与缸体不能实现互换，造成导向套与缸体装配时松紧不一。装配过松，是由于导向套与缸体径向跳动（偏差）过大，导致张紧油缸做打压试验时漏油。装配过紧，是由于导向套与缸体径向偏差过小，导致导向套与缸体装配不到位，只能拆下返修。分析原因，主要是导向套外螺纹与缸体内螺纹在加工过程中形位公差超差所致。根据结构设计和现有工艺装备和工艺水平，很难使每组张紧油缸在装配过程中都达到理想状态。因为缸体内螺纹加工是以缸体内径找正，缸体外圆跑道架在中心架轴承外环上，由于切削阻力和轴承径向跳动及缸体内径与缸体内螺纹加工不是在同一工序、同一工位上进行，所以很难保证缸体内径与缸体内螺纹同轴。同理，导向套加工也存在这样问题，因为内孔和外螺纹加工是经过二次装夹找正，也很难保证导向套内孔和外螺纹同轴。所以张紧油缸工作时，活塞杆轴线与缸体轴线发生偏移，当在载荷变化比较大的工作环境下工作，极易出现漏油，密封损坏，活塞杆外圆拉伤等现象。一段时间内，用户信息反馈也证实了这一点。所以说：上述张紧油缸结构设计，从工艺性分析到实际应用证明，它的工艺性不好，结构也不够完善。所以我们应从工艺性角度对张紧油缸进行改进设计。
2、张紧油缸改进后工艺性等综合情况
图2是改进后的张紧油缸组件，与图1中的张紧油缸组件最大不同点是对缸体和导向套进行了改进设计，增加了17号件压盖。缸体内螺纹连接改成外螺纹连接，导向套外螺纹连接改成外圆密封配合面，定位紧固由17号件压盖来完成。
改进后的导向套与缸体，从加工到装配都能满足工艺性要求，都能实现互换。保证在张紧油缸工作时，缸体、导向套与活塞杆同轴。为提高导向套密封性能，改进设计时，在外圆多加一道密封。装配过程简便了，精度和效率提高了。在做打压试验时从未发现过漏油，用户信息反馈也极少反映张紧油缸出现问题。
据我们了解，目前煤矿机械和工程机械制造企业，特别是掘进机制造企业，对各种不同用途的液压缸，如图1中的结构设计仍有不少。例如：与掘进机个性化要求相配套的辅机，如临时支护、防突钻车等等。液压缸结构设计类似，普遍存在如图1中所述的情况，甚至有不少与之配套协作的专业液压缸生产厂家。图2中的改进型结构设计应有所借鉴。
产品结构设计要求范文5
【关键词】城市轨道车辆 ENOVIA VPM 自顶向下 协同设计
1 概述
城市轨道车辆需求特点是多品种、小批量、周期短，技术难度大、涉及专业多、变动多。传统设计方法因为没有协同设计平台，各专业设计周期、关注点的不同，导致不能发现和有效解决设计上的错误、遗漏、干涉等问题，变更反馈时间长。我公司自2008年应用VPM系统作为协同设计平台，使用三维CAD软件（CATIA）进行城市轨道车辆协同设计，有效解决传统设计方法的缺陷。
2 产品协同设计
VPM系统采用自顶向下方法：首先从整体上规划产品的功能和性能，然后对产品进行划分，分解为规模较小、功能较为简单的局部模块，并建立骨架来定位模块之间相互关系，划分过程可以直到具体零件。
轨道车辆设计在VPM系统上自顶向下设计，有以下几个方面：
2.1 产品定义
明确产品外形限界、一列车由几节组成、最高车速、加减速能力、制动距离、最小过弯半径、动力性能、载客能力等最基本要求。
2.2 产品结构划分
城市轨道车辆主要结构如下：车体、转向架（走行装置）、牵引缓冲连接装置（车钩）、制动装置、受流装置、车辆电气装置、车辆内部装置、空调通风装置、贯通道布置（车体间连接），如图1所示。
2.3 产品设计分工
合理的工作分工是协同设计的基础，根据城轨车辆结构特点，我公司设计团队主要有4种角色：PRCManager（产品主管）、CManager（车型主管）、Manager（区域或专业主管）、Designer（设计师），其分工与城轨车辆结构对应关系如图2。
2.4 骨架设计
骨架是一个特殊的零件，由控制性的点、线、面构成，这些点、线、面形成基准从上到下进行传递。产品定义、产品结构划分的信息均要要直接或间接依赖于骨架，它的更改会驱动其他构件的更改。骨架在自顶向下设计中起着关键作用，支撑整个产品模型，是产品模型设计的脊梁支柱。
根据城市轨道车辆的结构特点，一般将骨架分成4个级别：
2.4.1 整列骨架（一级骨架）
记录整列车共同的基准和参数。由PRCMANAGER（产品主管）建立和修改。一级骨架主要包含轨面、车体纵向中心面、车体截面等。
2.4.2 每节车的骨架（二级骨架）
记录单节车的基准和参数，相关基准和参数在整列骨架（一级骨架）基础上产生。由CMANAGER（车型主管）建立和修改。在一级骨架基础上增加门中心面、端墙面及相关的站位信息等。
2.4.3 大部位（区域）骨架（三级骨架）
记录大部位（区域）的基准和参数，相关基准和参数在每节车的骨架（二级骨架）基础上产生。由MANAGER（区域或专业主管）建立和修改，最重要三级骨架是车体钢结构骨架。
2.3.4 具体部位骨架（四级骨架）
记录具体部位的基准和参数，相关基准和参数在大部位（区域）骨架（三级骨架）基础上产生。由DESIGNER（设计师）建立。
骨架设计的关键是理清产品结构的从属关系，使其传递基准、驱动模型，同时划分设计权限，实现协同设计、并行设计。骨架级数不宜过多。
2.5 设计重点――基础结构（车体）设计
由图1可以看出，车体结构是其他结构的基础，其他结构都要安装到车体上，并通过车体结构彼此关联起来。车体结构包含底架、侧墙、车顶、端墙等部件，这些车体结构部件与转向架、制动、电气等系统有着紧密联系。
车体结构主管（Manager）一般也是车型主管（CMANAGER），甚至是产品主管（PRCMANAGER）。车体结构主管（Manager）要统筹考虑，不但规划好车体结构的骨架，同时还要根据一、二级骨架要求，为其他专业设计师留出安装接口和空间，并听取其他专业设计师要求，进行车体结构修改、优化。
为便于调整和减少重复工作，车体骨架与车体结构模型应最大可能采用参数化设计，参数化设计是基于对产品的准确把握与深刻理解，需要收集大量产品结构进行归纳总结，提炼出相关的参数。
2.6 其他系统与基础结构（车体）协同设计
其他结构设计师根据上级骨架给出基准和空间进行设计，同时重点检查是否存在干涉。其他结构设计师需要根据车体结构设计进度，开展自己设计工作，一般在车体骨架建立完成即可开展设计工作，实现了协同设计和关联设计（以前必须等到车体结构基本完成才能开始工作）。
3 应用效果分析
ENOVIA VPM系统平台与CATIA紧密集成，提供嵌入式工作桌面（VPM Navigator），不同专业的设计师实现了三维协同设计和关联设计，三维数据的所见即所得直观效果大大减少了错误、遗漏、干涉的问题。
4 结语
ENOVIA VPM系统平台在城市轨道车辆设计上的应用，关键是建立合适的骨架，重点是车体结构的设计。
参考文献
[1]余志强，许旭东，孙炜.基于VPM的并行工程在飞机研制过程中的研究初探[J].航空制造技术，2013.
[2]吴维金，李强，陈向东，刘超.基于VPM系统平台的厂房机电三维协同设计应用[J].水利水电技术，2010.
产品结构设计要求范文6
Abstract: Some typical problems caused by the bad transition between form design andstructure design in the course of new product development are analyzed and discussed combining with practical product design projects. The effective methods are proposed to solve the mentioned problems in terms of design course, designers' knowledge structure, design tools and etc.. At last, the validity and rationality of the methods are verified through a practical case of product development.
关键词: 造型设计;结构设计;衔接
Key words: form design;structure design;transition
中图分类号:T-0文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0135-02
0引言
随着市场经济的迅速发展,工业设计已成为新产品设计与开发项目中不可或缺的重要环节之一。新产品的设计与开发,往往需要包括技术研发、工业设计、市场营销等多个部门的密切合作和通力配合,才能为企业推出功能卓越、外观优雅的优良产品。但在实际项目的操作中,由于部门人员之间知识结构差异、项目管理失误等等因素的影响,常常会出现部门工作衔接不良,开发工作反复的情况,结果将直接影响新产品开发的进程与产品的品质[1-3]。其中,工业设计和工程结构设计衔接不畅的问题是较为突出的。近年来,我们参与了多项金融机具类产品的开发工作,在项目中遇到了诸多设计衔接问题,也积累了一定经验。
1金融机具类设计项目常出现的问题
1.1 因产品结构布局的不合理导致造型设计工作将错就错部分金融机具类产品由于技术创新度较高,此类产品开发初期,并没有现成案例可直接借用,这其实对工程设计人员提出了较高的要求。在实际操作中,多数工程设计人员由于自身知识结构的限制,设计产品的观念与目标主要从满足产品的技术功能与适合制造方面出发,样机一旦试制成功,决策层即召集工业设计人员对其样机进行外壳设计,或者说在功能样机的外面“穿件漂亮衣服”。该设计流程乍一看并无太大问题,可仔细分析后,其实存在较多的隐患。首先,前期结构布局可能满足产品基本技术功能与可制造性方面的要求,属于机器为本的设计,可是在是否满足人的操作需求方面仍有值得商榷的地方。其次,功能样机试制成功后,往往倾注了工程设计人员大量的心血,企业为此也付出大量时间和资金,工业设计人员在此时提出一些结构布局上的改动意见,难以得到应有的重视,结果只好在样机的基础上做外观设计,硬着头皮把项目往前推进。后期产品投放市场,用户提出种种操作的问题之后,企业才不得不修正原有的产品结构布局,对产品进行较大的改动,显然,为此付出的代价是沉重的。
1.2 造型设计不符合工程设计要求导致造型反复修改金融机具产品处理现金(包括纸钞和硬币)的过程多为动态模式,因此该类产品的内部元器件以机械运动机构为主,电路板等电子元器件为辅。工程设计人员在对产品内部结构设计时,要充分考虑到最小化原则,在保证产品技术功能的前提下,在最小的空间内将一些机构、电子元器件合理布局。在这一过程中,工程设计人员为了实现最小化,对元器件进行了多项排列组合的尝试,付出了艰辛的劳动。因此,如果工业设计师对于功能样机的现有尺寸不加缜密考虑,任意的进行造型尺寸放大,即使造型设计方案非常出彩,也会被企业决策层要求与现有功能样机尺寸配合,一旦出现尺寸干涉,造型方案则不得不屈服于工程设计进行被动调整。结果不仅延误了产品开发进程,而且前期完美的设计创意也会因反复的调整遭到破坏,降低了产品造型质量。另外,金融机具类产品外型尺寸变化很大,从小型验钞机到大型清分机,对应到今后生产面临的材料与成型工艺问题,设计师应充分予以考量,否则造型设计方案如果无法实现,或者实现的代价过高(制造成本过高),就得不偿失了。
1.3 造型设计与结构设计的数据无法交流产品开发工作绝不是单打独斗的事情,整个开发过程中需要各部门、各专业人员密切配合有效合作。其中,设计数据交流顺畅与否成为首当其冲的问题。实际项目操作中,工业设计人员多使用面向造型设计的软件工具,如三维软件:Rino,3Dmax二维软件:Photoshop、CorelDRAW、Illustrator等。这些软件的优势是充分考虑到造型设计的思维模式,有利于造型设计人员迅速将造型创意表达出来,但缺点是其模型或图纸缺少三维数据,即使可以通过一些中间格式(如iges)导入到工程软件中,一些简单的造型特征如直线、圆弧可以直接提取,但对于变化丰富的曲面造型特征,工程结构人员不得不重新建模,这一过程能否原本的表达出造型人员的创意就很值得怀疑了。
1.4 工业设计人员在产品开发后期无法或疏于介入导致产品造型品质下降工业设计师的工作不应该仅仅是出一张二维或三维产品效果图。实际项目操作中,效果图在得到客户认可后,工业设计师退出产品开发工作的情况经常发生。事实上,即使整体外观方案定案之后,后期仍有许多工作需要工业设计师的参与跟单。
2针对上述问题采取的对策
导致造型设计与结构设计衔接不畅的原因来自多方面。有设计人员本身知识范围的限制问题、有设计经验和技能的问题、设计工具的问题、设计沟通以及设计管理的问题等等。因此我们主要从这些方面提出应对策略:
2.1 对企业的材料供应、自身或外协制造能力进行一次周密的调研在造型设计正式开始之前,设计人员结合调研情况认真地、全面地考虑下游设计,不仅有利于明确现有的设计材料、设计条件、设计限制,更有利于造型设计与结构设计的衔接。
2.2 扩展造型设计人员工程领域的知识工业设计的设计流程环节很多,与欧美的设计界精细的设计分工不同,我国制造型企业对于设计人员的要求比较全面。这就要求造型设计师除了具有本专业的知识外,对相近的工程领域的知识也要有所了解或深入的学习,这可以避免一些由于设计人员知识欠缺带来的设计冲突,甚至导致整个设计项目的失败与搁置[4]。
2.3 主动运用工程技术元素去创造产品形态工程技术特别是制造技术上一些特殊要求并非都是造型设计的羁绊。当造型设计师掌握这些技术要点之后,完全可以主动运用在造型设计之中,既能美化产品外观造型,又能满足了工程技术的要求,在解决了造型与结构衔接问题的同时,带动了外观造型的创新。
2.4 运用面向制造的辅助设计软件进行造型设计工业设计人员应加强工程软件如Pro/E、SolidWorks、UG等的学习和运用。设计实践证明,工业设计项目大部分时间都消耗在设计修改阶段。而造型设计不满足结构设计的要求是导致造型方案反复修改的主要原因。如果造型设计人员在概念方案阶段运用了工程软件建模,这将有利于实现数据对接,便于后续与制造工程师沟通,提高设计方案修改效率。甚至还可及早发现设计中的问题,避免后期因可制造性问题带来的项目损失。
2.5 材料及表面工艺的合理运用推动造型设计材料与表面处理工艺的选取是工程技术人员与工业设计人员共同关注的问题。不同之处是,工程技术人员主要考虑的是材料的性能,如力学性能、化学性能等;而大多数工业设计人员只对材料的性能有初步的了解,主要考虑的是材料的质感,如何去表现产品的美感。造型设计师本身除了对既有的材料与技术要有相当的认识外,对于最新的生产技术及材料加工方面的新知也必须了如指掌,以便运用于新产品的开发设计。若是设计师不能合理的运用新材料和表面工艺,则将丧失许多改善产品甚至创新产品的机会。
2.6 通过有效的设计管理协调衔接工作从管理的层面上来看,造型设计与结构设计衔接不畅可以通过有效的设计管理来解决。比如说,企业管理层首先要明确开发产品是属于成本主导还是设计主导的类型。对于成本主导的产品,造型设计应绝对服从制造成本上的限制,而设计主导型的产品造型设计的自由度相对宽松,结构设计应积极配合造型设计促成概念方案的实现。除此之外,设计管理人员还负责处理设计与其它管理体系的关系,使各专业设计人员能够相互协调,将开发出优良产品作为各部门共同的工作目标。
3实例验证
笔者参与了一款新型纸钞计数与鉴别仪的开发设计项目,我们将上述解决造型设计与结构设计衔接问题的对策在该项目中进行了运用。通过与客户沟通,我们了解到该产品对于制造成本控制严格,结构限制很大,今后产量较大。在项目进行之前我们通过对客户制造能力调研,与客户共同商定使用ABS与PC工程塑料注塑成型的主要制造工艺。客户提供了详细结构图(solidwork格式)(图1),为了便于后期与结构设计的衔接,我们也采用了该平台进行造型设计(图2)。最终设计结果(图3)。
整个产品开发项目周期从工业设计介入开始计算,仅用了一个月时间。因造型设计不符合结构设计的设计修改只有少数的几个细节结构。应对造型设计与结构设计衔接不畅的设计策略得到了较好验证。
参考文献:
[1]李宗斌,陈富民.产品开发的可制造性设计方法[J].制造业设计技术,2000,(2):17-19.
[2]陈士昀.工业设计师所具备之塑料材料加工专业知识范围之研究[D].中国台湾铭传大学,2003.
