实用工业产品设计论述范文

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1结构设计

结构设计的前题是要理解该产品的相关标准，包括国标及出口国家的标准，使参数设计符合要求。结构设计最重要，基本上就是定型产品了，包括各个零部件的材料、质量及加工工艺，可以预计产品的价格、功能情况。同时，好的结构设计可以节约能源和原材料，提高劳动生产率，并使得装配容易等。例举产品的机头内部图如图2所示。

1.1产品结构设计遵循自顶向下的装配思路，通常画出装配草图。先简单画出零件功能造型，经装配后再修改成实际形状。创建标准零件库，可重复地使用库里的零件，也可通过修改参数做出一个新零件，提高了设计效率。

1.2干涉检查是三维设计软件最大的优点，非常实用与方便，其目的是减小设计过程中的疏忽。运行干涉检查，可在本装配中以警告色显示干涉处，也可在不同的剖切面直观显示，检查移动零件有无碰撞情况，修改好零部件直到没有出现干涉。

1.3按设计要求模拟出机构的动作，提高设计的成功率。通过运动模拟，可以摆脱大量的复杂计算，避免了重复的制图，减少了设计人员的劳动。曲轴与给进刀架简化运动分析结果如图3所示。图中的曲轴以500r／min的转速旋转，进刀架按水平方向做往返运动。通过运动分析及综合模拟情况的反馈，进一步地调整结构，使产品设计更合理。

1.4静态应力分析，其归属于有限元分析，是软件的高级应用。如图4所示为数控插针机上部的圆盘支架中心轴静态应力分析配置图。指定中心轴为普通碳钢（屈服强度为220MPa，密度为7800kg／m3），固定好约束面，对中心轴施加1000N的静态压力，网格化分析零件（网格尺寸5mm×5mm，网格公差±0．25mm）。图5所示为分析的结果图，最大应力处在中心轴的根部为32．7MPa，最大位移处在中心轴的头部0．02mm处。分析结果符合使用要求。工程材料的力学性能有屈服强度、塑性性能、硬度等参数，他们是设计结构与选用材料的主要依据，关系到产品的质量与使用寿命。在实际设计中设计人员时常是通过对相同材料、形状相近的样件与设计件进行比较，记录好数据，来提高对结构的判定能力与选择材料的经验。

2知识扩展

知识扩展对设计人员也很重要，只有学到这方面的知识，才能设计出真正的产品，才能正确加工设计件，使结构设计得以成功实现。工业产品设计中常用的知识如下。

2.1钣金知识钣金归属于冲模，如图6所示为机床前盖的外形与钣金展开图。在实际应用中，可通过修改折弯系数（K因子）与软件内置计算表，来提高展开尺寸的准确度，通过调整钣金件的形状，来改善实际生产中的合理排料。级进模设计有Logopress插件，UG为Pro－gressive、Die、Wizard，软件中的模拟程序可方便地计算冲模的中心重力点、材料的使用率及需要的冲床压力吨位。特别是Logopress插件，正确装配好模具零件后，在软件中设定好进料步距、冲头行程、卸料行程，可以模拟出冲孔、翻边、拉深等各个工位状态的动画。

2.2模具知识模具广泛应用于汽车、家用电器等领域。工程塑料具有质量轻，耐化学腐蚀等优点，设计合理的塑料件可代替复杂加工的金属件。随着高分子工程塑料的性能提高，更多的金属零件被塑料零件所代替。如图7所示是本机器内部电器盒的模具分解图，在图中可以看到产品、已分开的静模腔、动模芯、铜极及侧抽芯。此产品的材料为阻燃聚碳酸酯，可顺利脱模，模具工艺正确，设计件符合注塑加工。注塑模、压铸模设计有Imold插件，UG为Moldwizord，包括设计初始化、模具修补、分型、标图7电器盒的模具分解图准模架的添加、标准件的添加和管理、浇注系统和冷却系统的设计等。

2.3测量知识测量要依据机械制图的绘图原理，合理选择基准面与参照点。在测量各零部件的尺寸中，遇到难以测量的配合尺寸，要制作专用量具或必要时剖切产品来测量。对高精度的曲面可借助三坐标测量仪。

3结语

结构设计应尽量地简单化，简单代表可靠与稳定，可简化装配，减小成本。随着装配件的增加，相互传递过程功耗会增加，容易增加故障的范围。设计产品要以市场为目标，也要与企业生产能力相结合，联系实际情况，设计才会有价值，设计才会持续创新与发展。当今产品的生命周期越来越短，设计人员更要紧跟社会技术的步伐，扩展相关行业的知识，使设计产品在品质、美观等方面逐步地完善，更好地满足人们的要求。

作者：雷小建单位：浙江嘉兴学院机电一体化