产品结构设计原则范文

前言：我们精心挑选了数篇优质产品结构设计原则文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

关键词：电子产品；结构设计；影响因素

中图分类号：TH156文献标识码：A文章编号：1672-545X（2015）11-0258-02

作者简介：郑海航（1987-），男，广东汕尾人，学士，准备评中级机械工程师，研究方向：产品结构开发

电子产品的功效不仅需要通过原理性设计来实现，同样也需要进行电子产品结构设计优化来实现。电子产品的结构性设计与原理性设计相辅相成、不可分割，在电子产品设计时要综合考虑。但是一些电子产品设计人员在产品设计时只侧重于功能性原理设计，忽略了结构性设计。在对电子产品结构设计时要充分考虑到电子产品的功能，综合考虑电子产品生产和维修、产品设计零件材料、产品功效实现、产品用户使用、产品使用寿命、产品经济效益等影响因素。

1电子产品结构设计的要求与原则

1.1电子产品的结构设计要求

电子产品结构设计的要求一般体现在以下几个方面：第一是功能要求，电子产品作为一种商品，要在结构设计中体现自身的使用价值；第二是产品质量要求，产品美观、实用、环保等质量要求决定了产品的价值，有助于实现电子企业的经济效益；第三是产品结构优化，电子产品结构设计涉及到工艺、材料、联接方式、形状、位置、尺寸等结构设计元素，找到结构优化的最佳方案；第四实现结构设计创新，现代电子产品与信息技术同步发展，在高速发展的现代社会，电子产品更新升级速度相当的快速，所以在对电子产品结构设计时要运用创造性思维，运用最先进的电子技术和设备，实现电子产品的盈利。

1.2电子产品结构设计的基本原则

第一，实现各个部件的预期功能的原则，立足结构设计的整体，协调各个结构之间的关系，简化电子产品结构，实现一个结构多种功能；第二，遵循强度与刚度的要求，通过结构设计、减小应力集中、改善受力情况来增加强度，对外壳材料进行综合的检测，满足所需要的强度和刚度；第三，满足制造工艺和装配要求的原则，在结构设计中，要简化电子产品零部件的配置、提升产品装配性能、合理划分装配单元等来实现零部件的合理安装；第四，满足用户审美的原则，电子产品不仅要有实用功能，更不可以忽视电子产品的外在美感[1]。

2结构设计阶段应考虑的主要因素

2.1产品的生产和维修方面的因素

做好电子产品结构设计生产和维修环节，笔者建议从以下几个方面做起：一是增强元器件布局的安全性、高效性、方便性。做到电路清晰识别，避免波峰焊出现隐蔽效应。产品的生产是做好电子产品的基础，因此在产品生产阶段就应当做好结构设计，设计好的产品才能投入生产中。电子产品的设计一定要结合其实用性考虑，将实用性纳入到电子产品结构设计工作中，做到产品的美观设计和实用设计相结合。其次，注重组件部件的连接。组件部件的连接要综合考虑连接线的方式和种类，其对组装效率和产品检修有很大的影响，一般来讲，排线连接生产效率要高，插拔连接较方便，同时，在维修方面的设计也非常重要，电子产品要做到维修便捷，因此在维修方面的设计要易于打开相应设备，维修的线路和主板能够直观地被维修人员看到，及时检查故障点，快速维护产品性能。产品生产和维修是结构设计阶段应当考虑的首要因素。

2.2产品设计零件材料方面的的因素

对产品设计零件材料的选择，也将极大的影响到电子产品设计的效果。在零件材料的选择上，要考虑零件材料是否环保、可回收再利用、安全等因素。在对电子产品设计零件材料的选择上，要选择信誉较好、价格较合适的厂家，不能贪图低价的便宜，缩减生产成本，采购前要选定产品设计所需要的材料，采购时尽量选择材料优质，价格合适的厂家，采购来的零件材料要送到相关的检测部门，经过一系列的检测程序后，安全合格后方可投入到正式的电子产品设计环节中；电子产品的种类不断增多，电子产品的使用人群增多，电子产品的普及产生了较多的电子污染，对土地资源、水资源等都造成了不可修复性的威胁。可是相关电子技术设计人员却忽视了对电子产品的后期处理，造成许多电子产品在被使用后没有得到科学的处理方法，电子设计人员要牢牢树立环保意识，要实现电子产品设计各个环节的无污染。另外，还要考虑电子产品的可回收利用。

2.3产品功效实现方面的因素

电子产品的功效能否实现很大程度上取决于产品内部布局的合理性，因此要想实现电子产品预先设计的功能，就必须要考虑元器件布局、电路板布线、组件部件布局、以及三者之间的相互影响。在元器件布局上要克服电路之间相互干扰的问题，考虑电路板承重限度，避免过重导致电路板的变形甚至是断裂，对于怕热的元器件要远离物源；在电路板布线方面，要考虑公共、高频线路阻抗、信号、接地等因素对信号的影响，避免分布电容对布线带来的干扰；在组件部件布局方面，应该考虑到与相关因素的地理位置距离。

2.4产品在用户使用方面的因素

电子产品设计是为了服务广大用户，因此，要考虑到用户使用方面的因素。电子产品贴近人们生活，所以务必要保证其安全性，完善安全保护接地措施，安装电子安全设备，比如安全接地、防雷接地等，消除触电的隐患；杜绝外界因素对电子产品机械零部件损害，延长电子产品机械零部件的寿命；电子产品对外辐射较大，久而久之，对设计人员、用户等都形成了无形的生命威胁；对电子产品结构的设计要有可靠的防过热高温、防火、防爆措施；同时，不可忽视对电子产品运输、存储时的安全，防止引起意外爆炸。

2.5产品使用寿命方面的因素

产品的结构好坏，对产品使用寿命有着很大的影响。综合考虑散热、热保护、热机械固定、太阳辐射等温度对产品使用寿命的影响因素，及时为元器件散热，对功率性发热的元器件实施热保护，避免长时间的太阳直射，保护元器件，避免电子产品的过早报废，延长产品使用寿命；保证电气连接、机械连接的可靠，进行防振动设计，防止连接松动和噪音产生；在结构设计时既要避免内部电路的误操作，又要避免外部电路的误操作，避免误操作对元器件的损害。避免印制线路由于电路板变形过量而断裂，提高产品的耐用性，提高产品的使用性能[2]。

3结束语

实现电子产品结构设计需要综合考虑很多因素，只要电子设计人员准确把握电子产品结构设计的影响因素，才能实现电子产品的预期功效，使电子产品更加符合人们的需求，满足人们日益增长的使用需要，使电子企业在激烈的市场竞争中处于不败之地，获得长足发展。

参考文献：

[1]于龙飞.电子通讯产品结构设计研究[J].信息技术与信息化，2014，11:47-48.

第2篇

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。

1.1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。

1.2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。

二、《产品结构设计》课程的教学思路

2.1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。

2.2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。

2.3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。

三、《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用

第3篇

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。

1.1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，在实际应用中养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。

1.2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。

2《产品结构设计》课程的教学思路

2.1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。

2.2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。

2.3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。

3《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用

第4篇

投资者需要了解当前加息诱因。2009年随美元指数走低,全球各主要股指、黄金、原油,基本金属和大宗农产品等价格开始大幅度走高(见表1),通胀预期加强。2009年9月以来 M1增速赶超M2,形成“反喇叭口”加之信贷投放的过快增长,引发市场对通胀的担忧。

从2010年1月18日起上调存款类金融机构人民币存款准备金率传递出央行希望适度降低当前流动性过剩的信号。

对于广大投资者来说,加息意味着选择一个新投资理财方向。银行结构类理财产品提供了丰富的投资领域。下文将分别介绍各类资产与利率的关系,展现不同种类产品对利率变动的敏感程度。

汇率类理财产品

简述:

此类产品通常以美元兑其他币种的汇率为挂钩标的,掌握美元指数的大体走势,便能较好的控制汇率类产品的风险。

原理:

2009年10月6日,澳央行升息,这一举措支持了澳元强势。2009年12月5日美国超预期的失业和非农就业数据公布后,美国升息预期提高,这支持美元在2009年年末完成绝地反击。2010年外汇市场的环境将与2009年有明显区别。各国量化宽松的货币政策将逐渐终结,升息也将成为许多国家的选择。在各国退出政策和升息的博弈中,如何退出、何时退出,将会对该国货币在2010年是否处于相对有利的地位产生深远影响。

从汇率类产品结构看,设置阈值(临界值)是常规手法,若挂钩汇率超出或等于这个阈值,则投资者获得较高收益,相反则获得较低收益。产品的设计和发行机构会根据具体市场情况调整阈值,因此对于投资者而言,此类产品的超额收益率不会有太大波动。

配置原则:

在配置此类产品的过程中,投资需要关注产品的投资币种,一般以澳元或者美元类产品作为首选。但随着人民币升值压力逐渐加大,国内投资者应谨慎购买外币产品,以持有人民币资产为佳。

信贷类理财产品

简述:

信贷类理财产品是商业银行借助信托渠道将理财资金投资于企业贷款的一种理财方式,产品收益挂钩贷款企业的信用风险。此类产品多数投资于优良信贷资产,但存在一定本金损失风险,对利率波动敏感,并会因投资期限偏长而增加流动性风险。

原理:

产品的预期收益率水平介于同期存款基准利率和贷款基准利率之间。利率波动期,预期收益率水平会随基准利率调整。(参见表2)。分别选取六个月存款利率和六个月至一年(含一年)的贷款利率作为参考,产品预期收益高出存款利率39个基点,低于贷款利率209个基点。其绝对值分别对应投资者和机构的收益,基本遵循“开”分成。

利率下降期,信贷类产品可能会提前终止;利率上升期,由于此产品投资期限较长,易造成相对收益打折。

配置原则:

利率波动期,尤其是在利率上升期,应当选择期限较短的信贷类产品或者“随息而动”型信贷类产品。“随息而动”是指产品的预期收益率随银行存款或贷款利率而浮动,即:预期收益率=期初预期收益率+(调整后银行存款或贷款利率-期初银行存款或贷款利率)×参与率。

黄金类理财产品

简述:

2009年9月以来,国际金价一直处于高位震荡。2010年,通胀预期强烈,为避免出现负利率,央行加息信号愈加明显。2010年年初,美元的弱势格局被打破,进而打压了黄金、石油等大宗商品的上升空间。

原理:

2009年黄金挂钩结构产品的最大特点为看涨(单向看涨或在某一个价格区间内看涨)模式,且在投资期限上采用短期化模式,这种设计策略可以锁定金价迅速上涨带来的收益。进入2010年,黄金挂钩结构化产品依旧是理财市场的追逐热点,不但有避险保值、对冲通胀风险的优势,而且通过杠杆化的结构设计,达到“以小搏大”的目的,从而获得高收益。

配置原则:

首选择结构类型。未来一段时间,此类产品的结构设计将依然采取看涨结构和区间结构。今年的区间结构将会在起初价格上下设置波动区间,无论金价上涨或下降,只要不超出设定区间就能获得较高收益。为防止黄金价格回落,投资者选择这类结构的产品较为保险。

同时投资者需要关注对产品期限的选择。存贷款利率的上升,必然会导致理财产品预期收益率的上升。投资者应尽量持有短期产品,以避免因利率上升而遭受机会成本损失。

利率类理财产品

简述:

同业拆借利率是利率类结构性理财产品最常见的挂钩标的。此类优势在于收益稳定,多数产品属于保本浮动或保息浮动型,无本金损失风险;缺点在于不具备博取高收益的可能。

原理:

利率类产品多采用区间型结构,其次是看涨或者看跌模式。区间型产品的收益主要取决于挂钩利率走势、挂钩利率落在计息区间的实际天数和产品计息总天数。利率波动期内,挂钩利率落在区间之外的可能性增大,区间型尤其是窄区间型产品的收益会受到影响。

看涨或看跌型产品收益主要取决于挂钩利率走势和触发线水平。在利率波动期,挂钩利率达到触发线的可能性增加。利率上升期内,看涨型产品获得高收益的可能性增加,看跌型产品反之。

配置原则:

适宜配置区间宽度较大的区间型产品。在利率上升期(下降期)可相应配置看涨型(看跌型)利率类产品。

结构化理财产品的最终收益不仅仅是由挂钩标的的资产类别和走势所决定,还包括产品的期权结构、投资期限、进场时机以及投资币种的汇率等因素。在通胀预期加强,加息政策显现的背景下,投资银行理财产品应坚持三原则:

认清期权结构原则。投资者在了解产品预期收益的同时,更要关注产品结构设计。历次出现问题的结构产品不只是结构设计瑕疵,也存在投资者没有充分了解产品结构,对标的走势预期与产品结构设计的方向不一致的原因。

谨慎进场时机原则。在购买产品时应以自身风险偏好为基础,在追逐热点时,以短期化产品为主。

第5篇

关键词：吸尘器外壳 注射模具成型 计算机辅助设计

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0094-01

在现代社会中，吸尘器正成为人们生活中的产品，它的发展带动着一系列科技领域的崛起。随着吸尘器产品的不断成熟以及人们消费观念的转变，吸尘器的质量、功能以及外观成为商家竞争的焦点。而要保证竞争优势就必须重视吸尘器的结构设计和注塑模具成型。本文通过对吸尘器外壳用UG软件进行产品的三维造型，在对产品结构工艺分析的基础上，进行了分型面、浇注系统、侧抽芯机构、脱模机构、冷却系统等结构设计，用UG进行了模架的设计，设计过程中采用了计算机辅助模具设计，大大缩短了开发周期和生产成本。

1 塑件的结构工艺性分析

塑件为吸尘器外壳，产品壁厚均匀，厚度为1.6 mm，塑件唇部厚度为1 mm，塑件主体的脱模斜度为3°，塑件唇部的脱模较为1°，由于唇部的厚度较小易产生翘曲变形，使塑件间的配合可能造成一定的影响，而且此处容易产生气穴。为此在塑件的内壁上加上两条加强筋，以保证塑件的形状精度要求。塑件三维造型图如图1。

2 模具结构设计

2.1 分型面的选择

根据分型面的选择原则，以塑件下表面的边作为分型面，边界溢料会在分型面上，除去较为麻烦，但塑件可以顺利脱离凹、凸模。

2.2 浇注系统设计

由于本塑件作为电器表面外壳，表面要求光滑，无浇口痕，所以选择以点浇口的进料方式，采用从塑件顶部进料，模具结构比较简单，浇口加工方便，同时可以满足塑件的填充要求。从模流分析图中可见，采用顶部进料方式，所产生的排气穴主要集中在分型面上，有利于模具充填过程中的排气，有效保证塑件质量。浇口处有一小圆弧向下凹，这样浇口断裂时会在圆角处，这样塑件注射完成时，不用进行二次修正，分流道截面为梯形。

2.3 成型零件的结构设计

动、定模型芯采用嵌入定模板和动模板，小型芯直接在凸模上加工成型的结构形式，这种结构可以大大减少型芯和型腔的加工余量，而且在型芯和型腔的维修和更换非常的方便，相对于整体式结构大大延长了模具的使用寿命。由于型芯上的小凸台（用来成形塑件上的孔）的高度只有1.6mm，可以直接在型芯上加工，减少了型芯上的镶件数量，降低了型芯的复杂程度。

采用将成型零件镶入动、定模板后用内六角螺钉进行加固的形式。加工比较方便，型芯稳定性好，加工余量少。型腔采用凸肩式镶入定模板中，再用内六角螺钉加固。

2.4 顶出机构的设计

塑件为均匀薄壁件，而且塑件唇部较薄（1mm），可以选择顶杆推出机构或者推板推出机构。本设计采用镶件式推杆脱模机构，可以稳定地推出塑件，且推杆的位置有利于气体的排除，模具结构简单，有利于加工。

3 模具总体结构及工作原理

3.1 模具总体结构

模具总体结构如图2所示。

3.2 模具工作原理

熔融塑料从注射机喷嘴经由模具浇注系统注满型腔，开模，第一分型面打开，当移动一定距离时，螺钉拉住卸料版，主流道浇口从注塑机分离，模具继续移动，当到一定距离，小拉杆拉住定模板，点浇口分离，在机械力的作用下，动模板胀开锁模开关器继续移动，最后注塑机顶杆的作用下，顶杆、丝筒顶出塑件脱离定模。

4 结论

通过对吸尘器外壳用UG软件进行产品的三维造型，在对产品结构工艺分析的基础上，进行了分型面、浇注系统、脱模机构、冷却系统和侧抽芯机构等结构设计，用UG进行了模架的设计，设计过程中采用了计算机辅助模具设计，大大缩短了开发周期和生产成本，经生产实践验证，本模具结构合理，侧抽芯动作平稳可靠，塑件质量可以满足技术要求。

参考文献

第6篇

随着社会经济的发展，制造业的生产经营模式越来越趋向于样品的多样化和小批量，以更好的适应企业在新时期面对国内外竞争环境的各项要求。这时，变型设计理念的出现就显得不足为奇，而且很好的适应了企业当前的生产经营策略。变型设计理念的核心就是要对原有的产品结构设计或系列产品进行改进和创新，实现新产品的快速设计和迅速推向市场。目前的变型设计主要是通过产品的有效配置和产品结构模型来实现的，而对变型设计中的创新设计、过程设计和变型修改等几个关键环节不够重视，不利于变型设计理论的长远发展。本文结合机械产品的特点，将对产品结构与变型设计等相关问题进行分析和探讨，以求进一步验证变型设计的有效性和实用性。

1变型设计概述

1.1变型设计的基本概念简单的说，变型设计就是一种设计方法，是一个设计过程，它的基本思想是通过改进已有的系列产品或设计实例来适应新的设计需求，实现产品的快速设计和新产品的快速试制定型。就整体而言，变型设计就是运用一定的规则将整个产品的设计归结为对其中各个部件、零件等功能模块的设计。因此在进行变型设计时建立一个合理的产品结构模型是实现产品快速变型的关键。

1.2方法体系

机械产品结构设计是一个系统、复杂、循序渐进的过程，无论是用户新的需求，还是机械产品在功能上的细小变化，都有可能引起很大改变，即在产品结构上的细小变动都有可能导致产品结构设计上的重大变动，这在机械产品的变型设计中表现的尤为明显。有时企业为了更好的满足各种用户的不同需求，不得不对原有的产品结构进行重新设计，以期获得更多的收益，奠定自身的竞争优势。笔者认为，对机械产品结构进行变型设计的关键就是要准确找到变型设计的根源，建立科学合理的方法体系，进而保证变型设计和快速设计目标的实现。本文所要介绍的方法体系，是以变型规则为基础，通过事物特性表技术的合理运用来构建合理的机械产品结构模型，该模型能够对支持变型设计的机械产品及其构配件之间的关系和条件进行准确的描述。事物特性表技术实现了机械产品结构数据通过二维表结构进行标准化、科学化、规范化的组织，这对机械产品结构的变型设计无疑是非常有帮助的。

2事物特性表的应用

事物特性表是一种ASCII文件，它的格式是保持不变的，不仅能够对事物的基本属性进行登记，还能对构配件的一些特性进行针对性的描述。在国家的相关标准中，它被当作一种信息标准进行应用，不仅能对事物的特性进行描述，并严格按照相关规范和要求进行记录、存储和显现。表格形式如表1所示。正是因为事物特性表能够详细、有效的对事物的性能、特征、工艺特殊性等进行描述，尤其是产品在开展与尺寸变型相关的结构设计时，事物特性表更有利于产品结构从类到实例的转变，这对变型设计和相关检索显然是非常有帮助的。例如，我们可以对某种机械产品的内外径、长度等特性进行描述，我们就可以得到一类产品，而我们对以上特性参数化之后就得到了某种产品的实例，最后将所有特性参数进行组合后，我们就得到了该产品的事物特性表。事物特性表的应用不仅如此，我们还可以结合机械产品变型设计的具体实际进行灵活扩展，尽量将事物特性表的作用最大化。

3机械产品结构模型分析

从某种意义上说，我们可以把产品结构模型看成是能够适应应有的的约束配置的构件的实例化集合。在具体应用过程中，企业应当立足于市场及用户的各种需求，从企业原有的系列产品结构中进行改进和创新，进而派生出更多的有效的产品结构。在对产品结构模型进行分析和构建时，我们首先应当对产品的结构、特点、功能有个全面的把握和了解，并按照相关设计原则和理念把产品模块化，然后通过面向对象的设计方法将所要进行设计的产品进行分解，进而获得相应的产品类或零部件类，最终得到科学、有效的产品模块结构。产品结构模型的原理如图1所示，其主要包含产品变型与约束规则、参数传递结构和构建集合等内容。而为了更好的对产品结构及其结构进行分析，我们首先要对产品以及组成产品的零配件关系进行描述，即构建产品装配拓扑树。

3.1产品装配拓扑树的构建

对于产品装配拓扑树的描述来说，我们可以把它看作是一种类结构，具体如图2所示。在装配拓扑树中，基本模块是产品结构设计中必不可少的，必选模块则是在严格遵循相关规则的基础上，从企业主要的系列产品结构模块中指定一定数量的模块加入到产品中；可选模块则是在严格遵循相关规则的基础上，从企业主要的系列产品结构模块中选择一定数量的模块加入到产品中。O2表示在组成部件BNode2时必须且只能在Anode6和Anode7中选择一个零件构件，并且以该构件与CNode2的关系装配到BNode2中。R1表示在组成产品族CNode1时，可以根据一定的规则在Anode4和Anode5中选择一个零件。将构件（Node）的概念引入到装配拓扑树中，主要是为了更好的表达产品对象以及零部件等子对象，而构件不能完全等同于具体的零部件，我们可以把它看成是零部件的抽象，是拥有一定共同特性的的集合，我们可以将其表述为一个四元组：Node＝[ID,Sel(Inc,Num),Type,Des(Attr_name,Data_Type,In_cons)]式中ID表示产品对象或其零部件子对象的唯一标识号；Sel表示该构件的选择特性，Inc的取值为0，1。Inc=0表示该构件是可选构件，Inc=1表示该构件是必选构件。Num表示零部件在产品中的配置数目；Des表示构件的属性描述信息，Type表示该构件的类型。At-tr_name表示该构件的一个属性名称；Data_Type表示属性的取值类型，如浮点型（float）、整型（int）、字符型（char）、布尔型（bool）等；In_cons表示属性的取值限定约束。

3.2PSMTree类的构造

在完成装配拓扑树的构建后，能够从结构上很好地支持产品对象的变异性。然后采用面向对象的方法对由PSMTree描述的产品原型进行建模，在建模时采用事物特性表技术来构造描述PSMTree的类属性，从而通过类的继承得到描述产品的类。在对类进行构造时，我们可以依靠O_Asm、O_Par和O_Sel这3个类来分别描述PSMtree中的产品及其零部件构件。提取3个类的标识码ID、名称NAME、变型规则等共同属性构造基类O_Base，O_Base与O_Asm、O_Par和O_Sel构成分类结构，具体如图3所示。

3.3机械产品的变型设计规则

从产品结构模型的构建过程来看，变型设计离不开以知识表达为基础的变型规则，规则表达的规范与好坏在很大程度上决定了产品的变型设计的质量，对此我们可以从两个方面进行研究。首先，对于变型规则，我们是针对产品模块内来说的，变性规则大体可以分为三种形式，即条件表达式、逻辑关系式和数学关系式。其中，逻辑关系式主要是为了判断产品中具体零件的必要性和可行性，进而决定零部件的增加或取消，条件表达式主要是用在产品构配件的更换或构配件数目的更改，通常表现出一定的因果联系，规则的具体形式可以表述为：<规则>：：＝<规则ID><规则名称><事件><条件><动作><事件>：：＝<事件ID><事件描述><事件规则><条件>：：＝<表达式><事实><动作>：：＝{(<陈述>|<操作>)}：其次，产品族模块间相互约束规则通常只会出现在部件或产品中，其对应的事物特性表中的信息主要是依靠指针通过配置文件的形式保存。机械产品的设计人员可以充分利用模块间相互约束的规则，对产品组合的各种模块进行灵活的选择，进而实现对主要系列产品结构进行变型的目的。其中，主要的约束关系主要包含：相互依存、相互排斥、相互继承、实现、组成、选择等，产品设计人员可以更加产品变型设计的实际，立足于满足用户的基本需求以及产品功能的丰富进行灵活选择。

第7篇

关键词：面向装配的设计；简化设计；虚拟装配；模块化设计

中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0094-02

随着现代电子产品的高度集成化和小型化，以及用户对设备的可靠性、环境适应性等提出的越来越严格的要求，使得电子设备结构复杂程度不断提高，也使产品的装配面临越来越多的困难，导致出现装配质量下降、装配效率降低等一系列问题。在这一环境下，引入面向装配的设计（DFA）这一产品开发模式，在电子设备结构设计阶段即充分考虑产品的装配环节以及各种相关因素的影响，采用简化产品设计、减少零件数量、使用标准件、零件装配模块化和减少装配过程中的调节、装配防错等方法，并利用分析、评价、规划、仿真等各种技术手段，不断地完善设计和改进装配性能，确保装配工序简单、效率高、质量高、不良率低和成本低[1]。

1 基于SolidWorks的DFA应用方法

将SolidWorks功能和DFA方法相结合，在SolidWorks的环境下，主要可以进行以下三方面的应用方法研究。

1.1 简化设计

简化设计就是在设计中遵循KISS原则。简化设计过程往往是对已有的产品结构进行提炼和优化的过程，可以充分利用CAD的数据存储和规划优势，建立各种库文件，选择和调用成熟设计和模块，构建具有较高装配性能的产品。

1.2 标准化模块化设计

在电子设备结构设计过程中，运用标准化和模块化的设计方法，能大幅提高装配质量的可靠性，使装配问题能更早、更容易被发现，从而提高产品装配效率和装配质量。

1.3 虚拟装配

以产品设计为中心的虚拟装配，是在虚拟环境下对CAD模型进行装配性能分析的一项计算机辅助设计技术。基于DFA虚拟装配的基本任务是寻求产品装配结构的最优解，即通过CAD模拟产品装配、进行定量或定性分析，找出结构设计中装配性差的结构特征，进行设计修改和完善的过程。

使用SolidWorks 等CAD软件，可对产品的三维模型进行虚拟装配，并利用CAD提供的分析模块，进行包括静态干涉、运动干涉分析以及装配公差分析等装配性能分析、判断和改进。

2 DFA应用步骤

产品概念设计阶段的主要任务是根据用户要求、设计输入定义产品的架构，并将产品进行模块划分；在此基础上，建立产品装配模型，将各类库文件引入建模过程中，贯彻标准化、模块化设计理念；完成装配模型建立之后，开始虚拟装配，即对模型进行装配性能分析，运用 DFA简化设计等方法对装配体及零部组件进行简化、合并等设计改进，并且进行装配相关检查，直到得到优化模型。

根据DFA的应用方法，制定出在SolidWorks环境下产品设计的流程，见图1所示。

3 DFA装配建模

主要需要建立两类模型，一类是建立一系列库模型，一类是对产品本身结构的建模，而前者是后者的基础。在对产品建模的过程中贯彻标准化模块化思想，为产品的简化设计提供良好的土壤。

3.1 产品装配建模

CAD装配建模有自下而上和自顶向下两种方法。自下而上设计法即首先完成零件设计建模，然后在装配文件中逐一插入零部件，组合成装配体模型，零部件之间无关联；自顶向下法为在装配文件中直接建立零部件模型，零部件之间往往存在几何关联以及配合限制。

综合两种设计方法的优势，在方案设计阶段，采用自顶向下的设计思路，首先规划产品装配体的框架，划分模块类型，在此基础上，将产品主体零件在装配图中进行初步建模或者将通用模块装入装配体中，使产品具备基本的模型架构，然后进入自下而上的模式，对构成装配体的零件模型作细化处理以及建立相关的零件，将生产的零部件装入装配体中并进行配合限制，逐步装配形成产品最终的装配模型。

3.2 库文件建模

库文件泛指CAD软件可调用的所有子组件和模块，它是构建新研制产品的基础，也是面向装配的设计中标准化和模块化设计原则实施的基础。

库文件建立的原则是：

（1）库文件归属文件夹应层次分明，库文件名应简洁明确地表示出库集合的特征，以方便选用；

（2）库文件中固化的组件和模块，如紧固件、外购件等，尽量以零件形式建模，以便存储和调用；

（3）分析同一系列模块的主要安装尺寸，形成尺寸系列表，以方便建模和扩充；

（4）同一系列化零件的建模尽量采用一个模型、多个配置；

（5）模块应尽量包含安装基准、安装尺寸等装配信息，有助于选用和避免装配加工错误。

根据库文件存放的位置和模块的类型可分为两类库，一是存放于计算机本地的本地资源库；另一种需要通过网络管理可上传和下载的ODM电子仓库。

3.2.1 本地资源库

根据电子设备的特点，在CAD环境中主要建立紧固件库（螺钉、螺母等）、电子器件库（连接器、显示屏、键盘、滤波器等）、机械成品库（风机、减震器等）、材料库（屏蔽材料、密封材料、铝型材）以及通用件库（机柜、机箱、控制台、把手、导轨、走线架等）。建立各种库后，将其存放地址添加到SolidWorks系统选项中的设计库中，即可开始在CAD界面中直接调用设计库文件。库文件的设计、编辑、修改等较容易实现， 技术人员可以通过改变某些参数而不必改动元件设计的全过程来更新设计。

3.2.2 PDM电子仓库

SolidWorks Workgroup PDM作SolidWorks的插件，主要用于工作组的产品数据管理，可以将本地成熟产品的数据检入到电子仓库，同时也可以分享工作组内其他成员上传到电子仓库并共享的数据，以实现设计资源的充分利用，并且能确保设计版本和复杂的结构件挂接关系得到有效管理。

根据电子设备结构面向装配的设计需要，以便于选择和调用为建库原则，电子仓库可主要划分为公用资料库、设备资源库和工艺资源库等。将设计相关标准、规范、资料放入公用资料库中；将工艺相关规程、工具资料等放入工艺资源库；设备资源库可以根据电子设备使用的工作环境，如地面、车载、舰载、星载、机载等进行分类，也可以按照结构形式、密封性、抗冲击振动性和电磁兼容性等产品结构特点设置有利于搜索的关键词。

4 装配性能分析

4.1 直观检查

SolidWorks软件界面中提供了装配统计、对称性检查、质量特性以及间隙检查等命令，可以很方便、直观地对已建立的产品模型进行相关的统计和检查，根据检查结果对装配体作进一步简化、合并、调整等减少装配错误、提高装配效率的设计，直观检查一般包含以下几项：

（1）考虑把相邻、相似、对称的零件合并成一个零件；（2）设计多功能零件，减少零件数量；（3）合并减少紧固件的种类、数量；（4）调整装配体及主体零件重心，避免装配时失稳；（5）通过间隙检查，避免零件过约束；（6）进行防错设计，避免非对称零部件具有一个以上的装配位置。

4.2 干涉检查

对产品装配体的干涉检查主要包括静态干涉检查和运动干涉检查两种方式。

SolidWorks命令项中的干涉检查，能够直观、明确、定量地给出装配体静态情况下干涉的零件、部位和干涉几何尺寸，有利于对干涉的零部件定位、定向进行设计修正。

对实现机械运动的产品，采用虚拟仿真工具SolidWorks Motion插件，对虚拟装配体进行运动学和动力学状态的仿真，模拟产品的不同运动状态，检验产品的运动性能及设计计算结果的正确性，对运动部件进行运动干涉检查，查看限位运动的干涉情况以及装配情况和零部件模型的精确程度，有助于在设计中发现产品结构空间布置的干涉和运动机构的碰撞等问题。

更好地完成干涉检查的关键点是完善装配体模型，尽量详尽真实地建模，特别是应注重建立自制件以外的外购件、紧固件、附件等的真实几何模型，往往一些看似微不足道的省略处会在实际装配时出现干涉问题。

4.3 公差分析

SolidWorks有 DimXpert和TolAnalyst两项与公差相关的插件。DimXpert可以直接在3D图形中按照标准生成标注，还可以帮助用户查找图形是否缺少尺寸；TolAnalyst主要作用是解决公差设计的问题。

将公差分析的结果与装配体的简化设计原则相结合，简化装配关系、减少尺寸链数量、减小累积公差，才能够降低尺寸公差等级，实现宽松且合理的公差设计，提高装配质量和装配效率。

4.4 动态装配

SolidWorks的爆炸视图和animator插件可提供静态和动态装配拆分效果图，按需要对虚拟装配体进行拆分、分组，通过爆炸路径和键码对动画进行编辑，生成各虚拟装配体各部分的动画和图样文件。可以用于电子设备结构设计方案评审中，提供直观生动的产品效果；也可以直接应用于实际装配生产，特别是对于复杂的产品的装配具有指导作用。

5 结语

通过基于SolidWorks软件及其插件对电子设备结构面向装配的设计作了一些研究和尝试，体会到无论对软件强大功能的应用，还是对先进的产品设计模式的理解和运用，都需要更加深入地探索。新的设计方法和设计思路在不断涌现，CAD软件的功能也在与时俱进，设计师如何将两者更好地结合进而提升设计水平，是结构设计人员面临的一项艰巨任务。

参考文献

[1]钟元.面向制造和装配的产品设计指南[M].北京：机械工业出版社，2013.

第8篇

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.

第9篇

自我国改革开放以来，机械制造技术发展迅速，同时在我国的工业生产中占据了越来越重要的地位。近年来，随着科学信息技术的深入普及，各行各业都开始广泛地运用计算机技术，特别是在机械制造行业中，通过与计算机技术的有机结合，使机械制造趋于自动化，且其工业产品制造的完成也越来越安全与快速，使机械制造行业更加快速的发展，现在机械制造与自动化的显著特点就是高安全性与高效率生产。同时因为机械制造技术与自动化技术的有机结合，使得我国的机械制造技术的发展也越来越快，并且近年来，国内的一些机械制造企业还开始尝试与国际接轨，通过建立跨国公司使国际交流有效加强，通过这一举措，国内许多机械制造行业的技术发展得到了有效的促进，其规模开始不断扩大，也逐渐提高了其机械制造的自动化程度，从而竞争力不断提高，并促进企业的快速发展［1］。随着能源能耗的增加与我国对节能减排的大力倡导，机械制造与自动化行业对节能环保技术发展的关注度也越来越高，且对于机械制造与自动化行业的发展而言，有效地引入节能设计理念非常必要。在现代工业中，机械制造与自动化行业发展的一项重要技术就是节能环保技术，通过对机械制造中各个环节的严格把控，有效地对节能设计理念进行应用，从而对机械制造与自动化行业持续健康的发展提供有效保障。

2机械制造与自动化中节能设计理念的有效应用途径

2．1改进机械结构设计

在机械制造与自动化中应用节能设计理念时，贯彻节能设计理念的第一步就是改进机械结构设计，只有使机械结构设计真正做到节能环保，才能有效地保证整个机械制造设计做到节能环保。在改进机械结构设计时，节能设计理念的应用途径主要可以体现在以下几个方面。

1）选用低污染、低公害的发动机。发动机作为机械工程系统中最大且最关键的部件，其所排放出的噪音和气体会极大程度地影响到外部环境。因此，使用环保型的发动机不仅可以有效减少噪音与气体污染，还能使油耗与排量降到最低，同时有效提高加工效率，提升机械系统的动力，并极大程度上缓解了机械对于外部环境造成的污染压力［2］。

2）液压系统的设计要坚持节能原则。机械工程中的液压系统会极大程度影响到整个机械工程的运行，要想使液压系统的高效传动得到有效保证，就要有效保证液压系统的清洁度，这不仅要求严格把控油料的选择，设计师在设计液压系统时，也要将油液中的磨损物与微尘垃圾杂质进行彻底清除，从而使液压系统的清洁得到有效保证，并极大程度延长换油的时间间隔，使液压系统的故障发生率有效降低，同时大大降低配件的更新率，延长机械设备的使用寿命，对液压系统的污染进行严格的控制。所以在对液压系统进行改良设计时，应该要选择耐腐蚀性强、防老化能力突出及密封优良的优质液压管，软管尽量用硬管代替，从而使软管的废弃量与损坏量有效降低，并因管道破裂而引起的环境污染问题减少。

3）改良机械工程驾驶室的设计。驾驶室是大型机械工程中操控机械工程最主要的控制室，在对机械工程驾驶室的设计进行改良时，可以采用防紫外线辐射玻璃、经减震降噪处理的全密封整体式“安全环保型”驾驶室，可将环保无氟型冷暖空调配备在驾驶室内，对人体工程学设计原理进行充分运用，设计一个基于FOPS与POPS技术的安全驾驶室，并将多元化美观合理的色调搭配有效地融入到设计过程中，在保障驾驶员安全的同时，也有效缓解视觉上的疲劳，有效改善其工作环境的同时，也使作业效率得到提高［3］。

2．2采用节能环保材料

1）机械工程系统设计时尽量选用可回收、可再生的材料。机械制造与自动化的材料选择应该严格遵循可回收、可再生及易分解的基本原则，在生产加工过程中就不会有大量的有毒有害物质排放出来，也可以有效减小对环境的危害。特别是在进行结构设计时应该尽量选用可拆卸、可回收且无毒的材料，从而使机械材料的再生率有效提高，并使机械工程材料的浪费情况有效减少。

2）机械工程系统设计时要遵守长寿命、低能耗与轻重量原则。一般情况下，有效延长产品的使用寿命就是使机械产品的报废率降低，同时也意味着减少了机械的产品产量。机械产品的能耗降低也能减少污染，提高环保效率。从材料能耗降低的角度，将机械产品的重量适量减轻，并从环境的负荷对于机械的要求方面进行优化设计，产品设计应于环境通用标准相符合，从而保证机械构件的通用性有效实现。

3）机械工程系统设计时尽量选择综合成本与污染最小的机械材料。在进行机械制造与自动化设计时，一些企业常常会忽视机械材料报废以后的污染处理问题，为满足节能要求的同时也使材料的综合成本有效降低，应积极采用一些综合成本最小化与低环保负荷的机械材料，并尽量避免使用树脂、石棉、氟利昂以及含氯橡胶等类型的机械材料。

2．3优化制作工艺

在设计机械制造与自动化系统时，结构与材料的设计是非常重要的内容，但是为了能够使设计阶段全过程的节能目标有效实现，制作工艺的优化也十分重要。

1）优化现有产品结构。众所周知，机械制造与自动化系统中，设计零件越少且机械结构越简单，在进行制造时所需的能源就会越低。除此之外，在制造过程中所需的能耗也会受到机械设计中零件形状的影响。因此，在机械制造与自动化系统设计时，不仅要使产品的基本性能得到保证，还要使其零件尽可能简化，使零件数量与机械体积减少，并优化其产品结构。

2）合理安排工艺工序。因为不同加工工艺产生的能耗不同，因而在进行产品加工时要合理安排加工工艺工序，对加工工艺进行节能设计，让机械生产设备一直保持一个满负荷运行的状态，从而使生产设备的使用效率得到有效提高，并有效降低能源的浪费。

3结语

第10篇

[关键词] 设计原则；特殊性；思想；结构设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1、绿色设计的设计原则

在现代社会高速发展的同时，相关人员对桥梁建设中的绿色设计识越来重视。绿色设计要遵从五项基本原则，即闭环设计原则、资源最佳利用原则、能源消耗最小原则、零污染原则、技术先进原则。闭环设计原则体现的是产品全生命周期并行；资源最佳利用原则是指尽可能选用通过简化产品结构实现可回收再利用性的可再生资源，并在产品的整个生命周期中最大限度的利用选用的资源的设计原则。能源消耗最小原则是指产品整个生命周期循环中实现能耗最少。零污染原则是指设计时消除污染源，从根本上防止污染。技术先进原则是指创造性的应用最先进的技术来获得最佳的生态经济效益。

2、桥梁结构物的产品特殊性

桥梁结构物具有极其特殊的特点，主要表现在：一是桥梁的建造在造价上和原材料的价格及设计、施工方案等相关，与市场的需要关系不大，基本是由政府部门根据社会、经济的发展状况来确定实施的；二是桥梁的建设规模导致桥梁设计对社会效益、经济效益及生态效益影响巨大；三是桥梁设计的使用年限决定了其对社会、环境影响的深远性；四是桥梁在其寿命范围内的使用过程中不会产生对环境有害的垃圾但在超期服役后就变成了难以处理的废弃物；五是桥梁需要具有抗侵蚀和抵御不利环境因素的能力。

3、绿色桥梁设计的思想

1）桥梁体系的选用。桥梁体系中的各种体系均有一定的适用范围，在设计中要根据实际情况，对梁、拱、刚架、吊与组合体系进行合理的选用，避免提高造价和为建成后的养护造成困难。

2） 桥梁结构设计。①根据绿色设计的原则中闭环设计原则，在对桥梁结构进行设计时，要充分以桥梁在其生命周期内所面临的各种荷载、各种不利的环境因素以及自身承载能力的退化为设计前提，通过全面精准的结构计算来保证桥梁过程使用中的安全性。对于架构在海上的桥梁，要对其承受风荷载、海水及湿热空气能力在设计中予以充分考虑。对于钢结构桥梁要全面考虑防腐措施的设计。②根据绿色设计的原则中最佳利用原则，需要在桥梁设计中采用模块化设计方法。模块化的构件具有方便更换、拆除的优点，而且拆除后的构件仍然具有较大的利用空间。③根据绿色设计原则中能源消耗最小原则和零污染原则，在设计中要准确分析结构受力，并合理的设计桥梁结构尺寸和配筋及结点。充分考虑结构安全的同时，以最小的材料消耗实现最大的效益。通过设计合理的施工方案并活用各种结构体系来提高桥梁质量，减少材料能耗并降低环境污染。④根据绿色设计的原则中的技术先进原则，在对桥梁结构进行设计时，要结合具体的实际情况，进行技术先进的结构形式设计。总之，运用绿色设计的理论和观念进行桥梁结构设计，要比传统的桥梁设计更具备美观、安全性及经济适用性，对环境的影响也会更小，更有可持续发展的价值。

3）桥梁附属设备的设计。伸缩缝、支座、排水系统、照明系统等都是桥梁的附属设备，他们虽然在工程造价中占用的比例不高，但也对整个桥梁的设计和应用起着重要的作用。目前大多数桥梁的排水系统设计比较简单，不合理，使得大量的桥面污水肆意流淌直接击打着地面，这种情况的形成正是当初在桥梁设计时未全面考虑环保因素而造成的。通过绿色设计可以实现对桥梁原有缺点的优化，使设计更为合理和实用。通过选择性能更优越的 PVC 管等排水系统的材料可以使排水设备更轻质、节能、抗腐蚀。在设计中要根据当地的降水情况进行水力计算来准确设置足够数量的排水系统。通过设合理的计排水系统的数量使桥面排水更顺畅。在通过排水系统将水引离桥面后，在设计中还要考虑如何对水流进行疏导。

同时可以采用通过连接管将多个桥面排水管连通后再接入同一套疏导系统的方法来达到使整个桥梁更美观简洁、更低能耗的目的。在设计中还要注重把引到地表的水引入地表排水沟的设计，以最大程度的减少污染。

4）桥梁结构的耐久性设计。桥梁结构的耐久性是桥梁设计中的重要考虑环节，它决定着桥梁结构的使用寿命。使用寿命过短会造成资源的极大浪费，加大初期投资的成本和后期养护及维修费用成本，降低效益，违背了绿色设计的基本原则。在桥梁建设的初期设计中要根据其结构的用途对耐久性做出具体设计要求，对桥梁使用的材料、施工的便利性、桥梁的后期使用和维护以及功能过时和寿命期费用等因素都要在设计中进行充分考虑和关注。还要采取各种措施使桥梁结构在漫长的服役期内，能够适应各种变化，从而能够更好的为交通服务。要实现这个目标就需要在桥梁的设计阶段对桥梁结构的可检性、可修性、可换性、可强性、可控性及可持续性等因素进行充分的分析研究，要对传统的设计理念提出挑战，如果桥梁建成后其各个部件无法顺利实现检查、更换、及时修复，且不能得到有效控制、加强和可持续发展，就会导致桥梁结构在内、外因复合作用下，逃不出破损，倒塌的命运。工程师在对桥梁设计时，要认识到桥梁整体结构和各组成部件的寿命是不周的，例如：拉索的使用年限一般为 10 年至 40 年；橡胶支座的使用期限要小于 20 年；桥体钢结构的油漆保护年限最佳状况为 20 年；而拉索护套的使用年限不到 20 年等等。在设计中，设计师要充分考虑这些自身寿命期低于结构设计寿命期的部件，要实现对桥梁结构设计的变形在构造上达到“可控”的目的，同时在构造上保证其建成后可查、可修、可换、可加强，只有这样才能在日后的运营阶段对桥梁进行有效的维修、加固，达到保证桥梁结构耐久性的目的。

5）达到设计使用年限后的桥梁的处理。通过采用绿色设计的原则对桥梁进行绿色设计，遍及了整个桥梁的生命周期，这样设计出的桥梁与传统设计理念下的桥梁相比校更具优越性。在注重绿色设计的同时对达到设计使用年限的桥梁的处理也要同样给予重视。桥梁工程具有造价昂贵且不易回收再利用的特点，所以要以尽量延长其使用寿命为原则，对达已经到设计使用年限的桥梁，通过健康检测来确定其承载能力，根据具体结果对可继续使用的桥梁采用重新设定使用年限的方法处理，对于承载能力差已经不能满足使用条件的桥梁，需要采用降低等级的方法来进行继续使用。

第11篇

    论文摘要：产品设计是工业设计的核心内容，随着社会的发展和进步，产品设计所需考虑的因素已不再仅仅局限于外观造型设计和功能设计，更多的需要考虑消费者的使用体验和感受。本文比较全面的阐述了产品设计的外观造型设计、功能设计，并在此基础上分析了消费者体验设计在产品设计中的作用及影响。 

 产品设计包括各种构成产品的要素的设计，其中一些要素可被消费者通过视觉、触觉等方式感知，如材料、色彩、形状等外观造型；另一些可通过消费者对产品的使用感知到，如产品的功能是否完备、结构设计是否合理、使用是否方便、舒适等功能、使用体验。下面从产品设计的外观造型设计、功能设计以及消费者的使用体验设计三个方面对工业设计中的产品设计进行分析阐述，并说明其对产品设计的作用和影响。 

 

1 产品设计的功能设计和外观造型设计 

1.1 产品的功能设计 

 产品的功能是产品的决定因素, 它决定着产品的造型。但产品的功能又不是决定产品造型的唯一因素, 而且产品的功能与造型也不是一一对应的关系。产品的造型根据具体的使用环境和状况有其自身独特的实现方法和手段, 如对同一功能的产品,可以通过多种造型形态实现其功能。 但是, 产品设计的最基本原则是产品的造型设计不能与产品的功能设计相矛盾, 不能以造型为基本出发点，必须考虑产品所担负的最基本的使命，即完成消费者的功能需求。 

 产品设计的基本任务是通过产品造型体现产品的一定功能和特性,并通过造型设计表达出该产品的使用方式和操作方法，或能通过造型的肌理方向和表面质地、色彩来表达该产品的使用方式。产品造型特征还能表现产品的象征性, 其主要体现在产品本身的档次、性质和趣味性等方面。 

 由于产品设计要兼顾产品的使用功能和表现形式，其中功能是基础，形式实现的装饰功能，使设计与实用、情感、舒适等各方面达到完美的统一。在满足消费者功能需求的前提下，产品以美观的外形结构和丰富的色彩以及材质向消费者传播审美的信息，以满足消费者对审美的需要，并促成消费的实现。 

1.2 产品的外观造型设计 

 随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，人们的生活物质逐渐丰富，人们对产品的需求已不再仅仅是满足使用功能，产品形态的完美与否以及产品对消费者的心理造成的影响已经成为决定产品成败的关键因素。产品的造型由形状、色彩、结构、材料、质感等因素构成，但主要强调以上元素整合后产品的整体造型的形象意义。 

 产品的色彩设计是产品外观造型设计的重要组成部分，因为色彩具有主动的、引人入胜的感染力，能先于造型而影响人们情绪和心理的变化。一件色彩搭配良好的产品可以打动人心，让产品更加好用好卖。因此，在商品竞争日益激烈的当下，工业产品的色彩设计对增强产品的市场竞争能力有着重要的现实意义。 

 产品的结构是产品外观造型设计的重要部分之一，合理的结构设计，尤其是力学、人机工程学、空气动力学等学科领域的技术在产品结构设计中的合理运用，能够在很大程度上改善产品的使用性能、优化产品的外观形状，以给人新颖、独特的视觉感受和操作使用上的便利。 

1.3 功能设计和外观造型设计的关系 

 产品的功能与结构形式的统一体现在结构体现功能，即通过产品结构形式的合理设计，集中体现或附加产品的功能，这些功能可以是产品原本所具有的基本功能，也可以是通过结构技术设计所实现的新功能，新的材质的出现与成型工艺的发展，能在产品设计与开发中引起技术革命。 

 产品的基本使用功能决定产品的外在表现形式,产品的外形要附合产品的结构,因此产品的外形设计要与结构设计相结合。因为只有在附合产品功能及结构的基础上造型才有意义，内部结构的合理设计要尽量满足产品外形的需要,使外形与结构的完美配合为产品的后续设计提供良好的开端。 

 

2 产品设计的体验设计 

 任何产品的产生和存在都是为了满足消费者的某种需求，由人类社会不断进步和发展的过来开看，可将产品设计的发展阶段依次分为生存需求设计、舒适需求设计、情感需求设计三个过程。产品设计的侧重点应根据消费者的不同需求层面做出调整，所谓的侧重点就是基于不同需求层面的消费者对产品设计的诉求。生存需求设计领域的侧重点是产品的功能，即产品设计应满足消费者对该产品最基本的功能诉求；舒适需求设计领域的侧重点是产品的实用性，即产品设计在满足消费者功能需求的前提下，还应使产品具有易操作、少故障、易维修等实用性诉求；而情感需求设计领域的侧重点是消费者体验，即使用户在使用或参与产品设计过程中获得愉悦感和满足感。以上分析是根据消费者的阶梯形需求发展而来的，其中功能性在最底部，实用性在中间，而消费者的情感体验在顶部。随着社会的进步和发展，将消费者体验理念融入产品设计能够更全面的满足消费者对产品各方面的需求。 

 基于消费者体验的产品设计，就是以消费者为中心，让消费者的体验结果为产品设计指引方向，让产品设计真正的做到以人为本。在消费者体验设计中，体验要先于设计，即强调设计要尽可能多的为人着想。任何产品的开发和设计，最终目标就是满足人的使用和操作需求，而不能仅凭借设计师的不切实际的灵感来完成设计方案。只有在产品中尽量多的融入人性化的元素，才能使其最终成为成功的、为消费者所接受的产品。相反的，若一开始就忽略了实际情况，忽略了消费者的真正需求，忽略了消费者在产品设计中所占的主导位置，就会使产品的设计工作朝着错误的方向发展，而成为不能满足消费者需求的产品。 

 体验设计的意义在于，在充分全面的考虑消费者使用体验的前提下，对产品的设计方案进行凋整和修改，确保消费者在使用了该产品之后，能产生更多的令人愉悦的体验感受而不是令人反感的体验感受，从而使消费者对产品建立起更多的信任感而不是失望感。 

 

3 总结 

 产品设计是工业设计的核心内容，随着社会的发展和进步，产品设计所需考虑的因素已不再仅仅局限于外观造型设计和功能设计，更多的需要考虑消费者的使用体验和感受。本文比较全面的阐述了产品设计的外观造型设计、功能设计，并在此基础上分析了消费者体验设计在产品设计中的作用及影响。消费者体验设计的引入，真正做到了以人为本、从消费者的实际需求和体验出发，让消费者参与到产品设计中，让消费者的意见和体验成为设计师设计产品的出发点和着重点。 

 

参考文献： 

[1]吕伟.产品设计：不仅仅是外观造型设计[j].科技资讯，2009(31). 

第12篇

工业设计是一门涉及技术、艺术、人文与社会的综合性、交叉性学科，相应地，工业设计专业学生知识结构也应由社会构成、艺术构成和技术构成3方面组成，其中社会构成是基础，艺术构成是特色，技术构成是核心。按照太原科技大学工业设计专业的人才培养目标和培养规格，基于本科毕业生应具备的能力界定，遵循课程群建设的相关性、独立性、创新性和综合性原则，并兼顾课程建设、课程群建设与课程体系建设3者之间的关系以及课程群建设与专业建设的关系，将核心课程群划分为产品造型设计课程群、产品人因设计课程群、产品结构设计课程群和产品设计与开发课程群等4组。产品造型设计课程群教学的主要目的是培养学生分析产品成型条件和规律，运用设计思维和创意方法进行产品造型的能力。从对人造物造型美的认识到产品造型的自由塑造，学生的学习过程需经过认识到模仿到创新的多个阶段。“形态设计基础”、“产品形态设计基础”和“产品造型设计”等3门课程循序渐进地培养学生形态塑造与创新的基本能力。产品人因设计课程群是工业设计核心课程群中的核心，主要培养学生生活方式的创造能力。具体的设计过程是以设计心理学为体验设计的依据，通过对人的身、心、精神以及生活形态的调查、分析或测量，以产品为载体来推动生活方式的改变。产品结构设计课程群重点培养学生的材料使用和制造技术方面的知识，更重要的是工程设计与产品设计环节之间的衔接过程，通过将不同的制造技术与材料特性整合进产品设计中，设计才能成为真正的创新，否则只能算是构想。产品结构设计课程群内容涉及到材料、机械、电气以及制造等知识。产品设计与开发课程群是以上3个课程群知识的综合运用环节，其中“产品设计Ⅰ”也就是“产品造型设计”，“产品设计Ⅱ”是“产品人因设计”。该课程群以具体类别的产品设计为对象，“产品设计Ⅰ”和“产品设计Ⅱ”均以学生能经常接触到的生活类产品为设计对象，便于设计调查和用户研究的深入开展。“产品设计与开发Ⅰ”和“产品设计与开发Ⅱ”以太原科技大学侧重的专业特色产品为对象，包括文化产品和重型机械产品，注重创意或创新思维的提升，同时注重产品功能和结构的实现。

二、教学内容优化

课程群建设是一个系统工程，其建设策略应以群内某门中心课程为基础，以课程间内容整合为重点，理清课程间逻辑关系，划清课程的知识界限，删除课程间重复内容，构建起课程间的系统性。依此原则，针对核心课程群的教学内容优化提出以下几点教改思路:

1．提升“设计思维”课程的重要性，更新其知识体系，并将其贯穿于所有设计基础和综合设计类课程

设计思维过程是工业设计实践中最有价值的环节，工业设计问题解决过程实际就是设计思维过程，因此设计思维的重要性不言而喻。继工业时代后信息时代的社会变化，工业设计知识的更新日新月异，其中设计思维作为工业设计知识的核心表现得更为明显，而且其蕴含着大量的隐性知识，很难显性表达。因此，“设计思维”课程的内容更新非常值得重视。为了提高学生设计能力，设计思维课程必须贯穿到所有设计基础和综合设计类课程，使得学生基本的专业素质得以提升。

2．深化“形态设计基础”的内容提炼

在基础形态设计能力培养的基础上，加强工业产品形态设计基础的课时量和教学深度，将工业产品形态设计基础内容作为产品造型设计课程群的中心课程。工业设计专业学生相比产品设计专业学生的艺术造型基础比较薄弱，要想短时间内提升到自由造型能力不太现实，再者工业设计造型有其自身规律，即形体具有工业加工特点。可以说，工业设计造型可以相对脱离纯视觉艺术造型母体，具有其自身的成型条件和造型规律，因此从形体成型的理性层面进行“形态设计基础”课程的内容提炼很有必要。

3．加强以用户为中心的设计思想与能力以及用户参与式设计思想与能力

IDEO(美国著名工业设计公司)为优秀的设计重新作了定义———优秀的设计创造的是美妙的体验，而不仅仅是产品。IDEO通过大量设计实践所探索出的设计思想和实践形式正改变着企业创新的方法，高校应紧跟国际设计前沿，传授前沿知识。重点对产品人因设计课程群引入行业内最新研究成果，包括先进的简单有趣的设计方法、轻松自然的用户研究实践形式等等。

4．加强手动建模思考能力，推进设计思维的设计实践方式

设计过程中通过手来思考是设计思维发展的重要手段，通过草模来推动想法是其重要一环。笔者主张课程体系中的所有设计实践环节都应该加强草模制作过程，以此来反复推敲设计想法，真正提升学生的设计能力。手动建模方式有很多种，包括平面形式的剪贴、拼接等，还包括三维形式的快速原型，将其运用到以上4类核心课程群每门课程中，能起到充分刺激创意创新思维的作用。在课程群知识的归属方面，可以将其列为课内实践环节，而且是辅质的作业手段，将不会影响到知识界限的划分问题。

三、结语

第13篇

而我也有自己对工业设计的理解。在此就以我在某家设计公司实习两个月，将生产实习与毕业设计相结合而看到的，学习的，理解的来逐步阐述我心中所认识的工业设计。

【关键词】：工业设计、外观设计、结构设计、模板制作、工业设计与企业

当你清晨从梦中醒来，和煦的阳光照亮着温馨宜人居室，格调高雅的组合家具，造型精巧的吊灯，形态各异的家用电器……，无不都是你享用的工业设计的成果;工业设计的影子无所不在，它可小到精美别致的打火机，大到翱翔太空的宇宙飞船，随时随地都是工业设计的成果。

由此可见，工业设计已成了我们生活中不可缺少的一部分。因此人们对工业设计越来越重视，逐步加强对工业设计的理解，加深对工业设计的研究。“什么是工业设计”就成为大家探讨的一个首要问题。但是至今，仍然没有固定的概念来表达，可以说是众说纷纭。1980年，巴黎国际学术年会权威的论述是，凭借训练、技术知识、经济及视觉感受，而赋予材料、结构、构造、形状、色彩、表面加工以及装饰全新的品质和风格。更有人说“我们在分析、研究产品开发、产品推广、产品质量、产业结构乃至经济发展的时候，实际上也是在评判工业设计”……。

工业设计是一门涉及领域很广的专业，同时也容易受到周边环境的影响，因此生活在不同环境的人，重视点不一样，带来的工业设计概念就不一样。而我也有自己对工业设计的理解。在此就以我在某家设计公司实习两个月，将生产实习与毕业设计相结合而看到的，学习的，理解的来逐步阐述我心中所认识的工业设计。

在实习前，我认为设计公司是一个充满设计创意，比较随意，艺术气味比较重的地方。但一进公司的门，我就被公司的严谨气氛给震撼了。宽敞的环境，井然有序的布置，与我想象中的随意完全不一样。接待室的展板上写着著名工业设计师DYSON的8大制造业生存哲学：

1、 没有人会因为画板上的创意而成功！有趣的问题和方案来源于接触世界和细心观察日常生活。与世隔绝或放弃必将无所作为。

2、 与生活相关的产品才会有大市场。从现有的产品中找到弱点，虽然改进一个成熟的产品很困难，但在这个产品类别中大有可为，因为市场已经存在了。

3、 引进新技术，真正的技术通过专利保护创意，从而削弱盗版与竞争压力。

4、 爱迪生原则。工程技术是一种思维方式和工作方法，突破只会源于思考与努力工作。不断测试再测试，只相信自己的眼睛，而不是公式套路。

5、 不断革新，对产品的每一个细节进行再思考再改进，让消费者得到最大满足，让自己的产品拥有更多有优势的专利。

6、 设计是表现，最重要的是内在，产品好用才会产生美，好的设计在于功能的说服力，但陈旧的外观会失掉市场，设计是为了消费者的产品体验。

7、 毅力与判断。成功会比想象的来得慢，幸运需要自己为自己创造，坚忍不拔比聪明更易获得成功青睐。

8、 全面控制，不偏离最初的想法会让产品从创意、概念、研发、测试、模型、加工、生产、销售到市场与服务都获得成功。

看到这些，我的心并没有受到很大的震撼，觉得这些感语，对我并没有多大的冲击力。公司的经理告诉我，DYSON的这些话是在长达好几年，不断学习、不断发现、不断的失败成功中总结出来的经验之谈。而我才刚踩在起跑线上，因此还不能由衷的去体会已经跑了一大段路的DYSON和经理的话，不了解他们在比赛路上曾遇到什么样的困难，以及看过什么样的美丽景色。虽然接触工业设计的时间还很短暂，但是在这期间，由于不断的学习、接触新的东西、了解更深层次的概念，回顾以前的我，发现自己对工业设计的想法和了解也随之经历了多次的改变。

大学前，我只是一心想把事物用画笔漂亮的表现在图纸上，还不了解什么是工业设计，只是认为工业设计就是把产品外观画得漂亮一点。于是把精力放在素描的物体造型，用美丽的线条去表现物体，以及捕捉物体与环境那微妙的色彩变化。

大学初期，巩固、加深学习以前的专业基础课，像结构素描、色彩构成、平面构成等，除了这些还多了理论方面的知识，从中浅浅的了解什么是工业设计，在我脑中形成模糊的概念。想法还是停留在设计图表达出来的东西有新意、空前绝后，就是好的设计观念上。改变的是在画物体写生时，开始注意物体的结构线了，即为了更准确的把物体透视表现好，花心思去把一个物体的结构了解透彻，同时掌握用线表达物体的技巧。

大学中期，我才真正接触工业设计，开始初步了解人机工程学、机械制图、模型制作等的概念，认识更多产品设计理论方面的东西，如设计原则（功能、人性化、经济等），对工业设计的理解深入了一些。在专业表现上开始用简单的线条去表现物体，即产品的效果图。而产品的效果图，只靠画笔和图纸是不完整的，必须还要用电脑工具去表达。于是学会用平面软件和三维软件去表达产品。

电脑效果图 手绘效果图

带着以前的认识，我还是把产品的外观表现放在第一位，因此，把大部分心思花在电脑的表现效果上，却忽略了模型制作的课程，即忽略了设计创意怎样转为实体这一环节。

大学后期，开始进行了单一化产品设计、产品语意学等课程，接触了更多的设计实践，也更多地注意外观设计所考虑的众多因素，但这些都还是停留在草图和效果图中；产品结构设计的课程让我们开始用ABS塑胶材料制作模型，但没有真正的考虑、研究产品该有的结构，只是用材料拼拼凑凑的把外观表现出来。直到大四，参观了沿海几家设计公司后，我好像突然的被拉到了和以前截然不同的现实中。从参观实习中了解到：各个公司都反映了结构的重要性，一个产品的诞生时间花费较多的就是结构，出问题较多的也是结构，但最后追究责任时，大部分都是外观设计师，因为设计出来的产品结构开不了模。因此在设计公司中结构设计师就占了一大半。这些感受让我非常忧心，因为在大学期间，对产品结构接触的不是很多——应该说是没有把它与产品联系在一起，而是把重点全放在产品好看的表面上了。沿海之行带来的打击很大，因为接触结构方面的知识很少。但那时候的我，由于缺少实践经验，还是觉得产品外观最重要：既然专业名是产品外观设计，只要在产品的线条、颜色、总体造型上多费功夫，其他的由结构设计师、模板制作师去操心，自己只负责将设计清楚的呈现给他们看不就行了吗？

直到进了设计公司，进行真正的实践工作，我的“外观为主”想法才开始改变。

刚去的第一个任务就是根据已经设计好整体造型的电子词典来设计它内部面板造型，以及按键的造型和排列。参考其他电子词典按键排列顺序后，设计了按键外轮廓，并大概的按照间距比例排列起来。后经总监提醒，发现按钮之间的间距是有明确规定的，分别是上下2.2毫米和左右1.6毫米。我想：为什么要把间距体现得那么精确？设计完后交给结构师，让他去想这个问题就好了？！后来才知道，我做的平面图是要直接转换成结构格式交给结构师，然后结构师就按照我做的线条、间距来建模。这样一个小小的按钮设计被翻来覆去的修改，后来终于得到总监的认可。但没想到交给结构设计师后，问题还是没有完全解决。结构师反复的把我叫去，问的可说是以前从没考虑的问题：“表面的凹槽是圆角还是直角”、“这里的凹处深多少”、“按键表面是平的还是有弧度的，要弧度的话，高多少”。完全不知道该怎么回答，最后问了总监才解决了这些问题，其中涉及到的数据全都是零点几毫米。后来设计电子词典的面盖。提供了几十款，被客户选中几个。做模板时，模板制作师还需我考虑配色以喷涂在产品实体上、考虑什么特殊处理效果以及用什么颜色丝印品牌字。

这次设计，让我大概了解了设计公司工作的总流程，也是公司拟定的工作流程：

-- 方案策划（产品规划的重要阶段）

-- 效果图绘制（准确表达量产产品时的虚拟真实效果）

-- 外观模型（为结构设计、开模提供最直观的参考）

-- 结构设计（为模具加工提供准确可靠的数据，也是对产品设计的完善和规范）

-- 结构手板（是对造型内之结构的仔细研究，是模具制造前的检验）

-- 模具注塑（好的模具、注塑工艺是优质产品大批量生产的根本保证）

-- 喷油丝印（色彩计划的具体实施）

这些程序，缺少任何一个都不行。而且要调节好各个环节之间的关系。

实习给我最大的启示就是一个产品结构的重要性。很多客户与外观设计师讨论争执最多的并不是产品的外形好不好看，而是把矛头指向结构方面的各种问题。

“那以外观为主要学习对象的我们岂不是没有多大的用处？”。其实，一个设计公司起着重要作用的，就是外观设计师。只不过，有一个观念是必须要去转变：不能称自己为外观设计师，而应该是工业设计师。意思就是，从事这个专业不能只停留在漂亮的设计效果图纸上，还要学习掌握结构、材料、生产工艺等，不能做到深刻学习，但得清楚产品设计的全过程。

在设计公司里，工业设计师是必须要从头到尾，一直负责到底的。无论是在做外观设计和结构的时候，还是在做模板的时候，你都要随时与结构师、模具师沟通，监督整个过程，来保证客户所选好的方案，能够准确、实实在在的体现出来。从这点可看出设计不是一个人就能完成的。但是作为工业设计师的你不能把一个产品的结构完全的交给结构设计师做，因为你设计的产品的每一根线条的表现只有你自己最能够体会，而结构设计师只是根据你画的三视平面图来建模，一遇到以弧面为主的设计，他不能够协调面与面之间的关系，不能够把设计师所设计的产品完美的表达出来。所以，一般情况下，工业设计师在设计好产品后，都要用专业模具软件（PRO-E）把产品的外部结构做出来，然后交给结构设计师把内部的结构完善。因此我进了公司后，就被要求把PRO-E学好。

一段时间的实习实践为之后的数码相机设计（毕业设计，同时也是为XX公司做的一个设计项目）打下了基础。一听到数码相机，在我脑海中就闪过像尼康、奥林巴斯、索尼、佳能、富士等几个高档的数码相机的造型。

市场数码相机产品

但是一听到经理的说明，我就开始纳闷了。原来这个客户要生产的是市场销售价仅一百多元的数码相机。想一想，如今市场上的数码相机，都是价值几千元的，廉价的产品有市场吗？带着问题我开始从各方面进行调查。

长久以来，很多消费者一直认为数码相机的像素是评价数码相机档次的最重要指标，因此高像素的数码相机一直占据着市场的主流地位。然而，由于高像素数码相机的价格一直居高不下，因此在很大程度上抑制了数码相机在家庭用户中的普及，目前中国城市家庭拥有数码相机的比例只有0.83%。这主要是因为应用环境还不成熟：价格与规格的壁垒导致数码相机的普及困难。如今国内数码相机市场的主流产品都是300～500万像素的数码相机，而普通消费者的需求并没有达到专业级别。今年开始，由于普通消费者对数码相机的需求节节攀升，国内外众多厂商纷纷推出了低价格、低像素的数码相机。因此，当一批廉价的数码相机出现在市场上时，便迅速得到用户的青睐。XX公司就是看中了这一点，才大量生产廉价的数码相机。由此可见，廉价的数码相机是有市场的。这样，我明确了设计的方向。

这次设计不是想怎样就怎样的，因为XX公司提出了多个要求：产品大小都规定在900mm*600mm之间，厚度在30mm内；材质方面，不能用铝合金等高成本材料；功能简单，满足拍照就行，不带闪光灯，附加LCD数字液晶显示，尺寸在13mm*13mm之间，用AAA两节电池供电，内部有图片内存件，用USB接口导出；结构方面，尽量做到成型工艺简单，且时尚。总体来说就是——成本低且时尚。 转贴于

为了设计好产品，我到各个商场进行数码相机外观调查。大小方面，现在的数码相机都趋向小巧化，大小就和XX公司所规定的大小差不多；材质方面，市场上大部分的数码相机都采用铝合金，由于其成本太高，在这次设计中不被采用；功能是市场上数码相机的主要卖点，里面的都采用高科技的元件，特别是镜头；结构方面，市场上的结构都是很简单的，重点都放在了材质（铝合金等）的处理上，大部分结构都采用一般常见的方体设计，因为铝合金等高档材料成型工艺成本很高，而且塑造有一定的局限；在颜色方面，大部分都采用白、灰、银等流行色彩，体现金属质感。廉价的数码相机要做到功能简单、材质便宜且易成型，其中材质是考虑的重点。近几年来，塑胶材料受到设计家的青睐，最重要的因素是它不但成本低，造型工艺简单且塑造性强，而且在设计中加以特殊处理，并采用最新流行色彩，能创造出独特的美感，使原本低价塑胶产品的附加值大为提高。因此塑胶是这次设计的主要“角色”。定下大概的方向后，就开始草图的绘制了。客户要五个方案， 为了让客户满意，我从三个方面下手，设计三种类型的产品来让客户进行选择。定位上分为方体改良式设计、造型创意设计和使用方式设计。

-- 方体改良式设计

纵观市场的数码相机产品，大部分都是方体设计，简单且时尚。而它的时尚体现点就是铝合金材质。铝合金经过拉丝等处理后，体现金属那种光泽和硬度，就像钻石一样耀眼夺目。而在结构方面考虑到铝合金的成型工艺，所以不能做复杂的结构，这就是为什么大部分相机的造型都是方体的原因。而我的材质是以塑胶为主，所以造型和结构都可以灵活、复杂一点，多体现些层次感，以设计出与市场不同的方体造型。但是不能像市场上的那些数码相机一样，周围线条都是直的、硬的、面与面都成直角的，要运用些弧面来增添时尚。如果想要有像铝合金那样的光泽，那就用金属色来达到其效果。还可以运用亚加力透明材质，来达到独特的效果：在亚加力材质底部进行挖槽、蚀纹等处理，再在底面喷实色，会有透明的光泽度，颜色会显得特别柔和。

-- 造型创意设计

市场上的以铝合金为材质的数码相机是因为受到材质的约束，而且产品体积又很小，因此不能做到大的、复杂的曲面造型。由于材质的缘故，就可以设计出造型特别、有新意的产品。这一类主要用弧线弧面来设计，外形适度的夸张。在成型工艺上与上面的方体改良设计一样。

-- 使用方式设计

以往的数码相机都是方体造型，所以快门键都是设在长方体的顶部，称为竖式，这个当然是掌握平衡的最佳位置。为了体现新意，所以就从这个使用方式来下手，以打破这个常规。我想到的有横式、侧式、笔式。但是要注意的一点是，要从人性方面去考虑，不能盲目的追求新意，而忽略了产品的实用性。

以上三种设计思路都必须要充分考虑结构问题，一定要想清楚是否能够开模、是否能批量化生产，否则是不会被客户接受的。

这些设计构想真的有别于大学时期的设计想法。在学校时，没有受到大小、材质、功能、结构的限制，根据自己的设计理念来进行设计，尽量展开自己的创造思维，越独特、越有新意就越好，没有想过结构方面的问题，是否能够做出来，更不管是否能够被市场接受。不过这并不是意味大学里的设计思维不对，这个就是大学与社会的不同处。要知道这个可是改良设计。从这次生产实习与毕业设计相结合中，发现我的设计思路比以前清晰得多，考虑的东西也比以前多，像材质、结构、以及成本。其中大部分企业最重视的就是成本。因此单单看产品的工业设计是不够的，还要与市场、企业紧密相联。这种认识使我的设计思路逐渐现实化，也更接近市场产品的总体要求。

总的来说这次实习让我学习了很多的东西，但是心中的问题和想法也多了很多。特别是对于工业设计这个词的概念。工业设计的概念正被越来越多的人所接受，学校把它看作有发展前途的新兴专业，企业依靠它开发产品和促进销售，老百姓通过琳琅满目的新产品憧憬着富裕而美好的生活。在大学里就知道工业设计涉及的领域特别的广，工业设计的核心领域是产品设计。工业设计师从社会、经济、技术、艺术等多种角度，对批量生产的工业产品的功能、材料、构造、形态、色彩、表面处理、装饰等要素进行综合性设计，创造出能够满足人们不断增长的物质需求和精神需求的新产品。工业设计的长远意义还在于对人工事物应当如何存在的深层思考，并协调处理人—产品—环境—社会的关系，对形成可持续发展的人类生活环境、融合全球文化和地方文化、技术文化和人文文化的生活方式产生积极的影响。

但是在实习的这段时间，我发现现在所从事的只是产品外观设计，与真正的工业设计差了很多。经理对我们说这是由中国的国情所决定的。工业设计是一种最新智力资源，就如计算机软件一样，它是产品和企业管理各个方面的系统软件，发达国家对工业设计的作用深有体会，已将这种智力产品商品化。如美国青蛙公司为宏基电脑做了一次工业设计，收取设计费200万美元。工业设计在我国仍处在理论和实践的探索阶段，设计公司为企业产品进行设计定位后得不到承认的现象还普遍存在，尤其在北方更为严重。设计的价值得不到企业与社会的承认，必然会阻碍工业设计实务机构迅速成长，难以建立为企业及社会公共事业开展工业设计的社会服务系统。有些企业虽然逐渐开始自觉引入工业设计，然而工业设计所具有的巨大推动力还远没有发挥出来，企业虽然引入了工业设计，却把它仅仅当作设计人员和技术人员的事，各方面人员和科室以互为独立的状态开展工作，距离管理层、决策层甚远。影响工业设计进一步推广的另一个重要原因是人们对工业设计范畴的理解存在着不同，相当一些人，仍认为工业设计仅仅指产品设计，把平面设计、环境设计或广告设计等排除在外。实际上目前真正以产品设计为主的设计机构却又寥寥无几，大量的设计机构在从事上述工作，这些机构以分散的形式存在于社会当中，缺少行业组织，相互之间缺乏交流，无法形成合力，这也导致了工业设计无法发挥其巨大的作用，没有体现其真正的价值。这些就是中国工业设计所面临的问题。我想真正到了工业设计发展到一定阶段的时候，我们会直接和企业的技术人员合作进行产品从头到尾的开发、设计和生产，形成真正、实在、密切的为企业服务的队伍，才能使工业设计形成一定的整体实力。

只有开始真正实践或工作后才能深刻体会工业设计的精髓。有资料表示工业设计人才的要求有 ：1.创造性的解决问题；2.2-D概念草图；3.口头及书面的表达；4.材料与工艺；5.计算机辅助工业设计；6.多学科的交流；7.概念模型制作；8.企业实习；9.设计理论；10. 平面设计；11.数理知识.；12.工程技术；13.认知与消费心理；14.研究与信息处理；15.市场营销实践；16.艺术与设计史；17.艺术与人文学；18.计算机辅助工程设计；19.人体测量与作业分析；20.全尺寸模型制作；21.工作样机制作；22.展示样机制作；23.机械制图术；24.计算机生成图象。这些要求中前十项被认为是非常重要的，而且也是在大学里都要学习的，因此一定要把大学的专业基础知识学好。因为实习公司的经理曾说过一句话：“毕业生刚来肯定还有不足的地方，但是只要去学习就没问题，但如果还要在这里‘补课’，那就说不过去了。”这即是要求毕业生不要有“到时候再学”的想法。

我们这一代属于工业设计的开拓者，艰苦奋斗将是长期的。但是好的事物总是要经历多种磨难才会露出锋芒，因此要吃苦耐劳，坚定自己的信心，相信中国的工业设计会成为推进中国乃至世界经济的强大支柱，会变成最有前途、最有价值的专业之一。

----------------------------------------

【参考文献】

（1）《工业设计史》

何人可编著

北京理工大学出版社

（2）《世界现代设计史》

王受之编著

中国青年出版社

（3）《产品系统设计》

吴 翔编著

中国轻工业出版社

第14篇

1TRIZ理论分析运用实例

下面以产品设计中解决高顶盖凹陷强度低的实例来说明39个通用技术参数、40个发明原理、矛盾矩阵的综合应用步骤和求解过程。

1.1问题描述公司生产的海狮高顶盖车身，外观尺寸大（3400mm×1970mm×470mm）、拉延深度高（约470mm）、外观质量要求高，零件主要缺陷为拉延刚性不足，有裂纹、暗伤等，产品不良率高。系统主要工艺为冲压和焊接。零件焊接后顶盖侧面产生的失稳凹陷不平，严重时需刮腻子进行修补缺陷，影响生产效率，顾客不满意。

1.2原因分析

1.2.1设计结构原因提取现有产品高顶盖进行结构分析，发现问题的关键在于高顶盖产品的结构上，对现有车型高顶盖系统进行分析，两侧焊接止口根部尺寸R值较大（为R5~6.5mm），零件拉延后零件塌陷。顶盖两侧表面平直设计，没有形成一定弧度；靠近R根部无台阶设计；与水槽焊接止口平直，没有形成一定的锐角，对产品的结构有一定的影响。侧面结构如图2所示。

1.2.2模具制造原因目前高顶盖加工工艺采用拉延切边、冲孔整形的工艺。在拉延工艺中直接形成R5根部尺寸和侧部形状尺寸，零件的整体刚性靠材料的充分塑性形实现。

1.2.3目前问题的解决方法和影响1）侧面凹陷是通过顶盖侧面增加补强板解决侧面强度不足的问题。带来的影响增加车身重量，增加制造成本，还影响使用功能。2）通过增加零件拉延力参数提高侧面的强度，带来的影响是零件产生暗伤或裂纹，造成废品率提高，提高检测成本。

1.2.4提取技术矛盾产品外形结构简单，对模具精度要求不高。但会带来产品强度降低的风险。

1.3提取技术参数

根据2.2.4提取的矛盾是：产品结构简单，两侧面强度不能降低。根据TRIZ技术系统通用技术参数中的定义，选择“参数14——系统的强度”，作为改善的参数。在改善“系统的强度”这个参数的同时，零件加工提出更高的要求，即要求零件工作过程中，必须相应地增加设备的压力，提高工装的精度，提高材料的可加工性级别，以避免物体有害因素的的恶化。在加工过程中恶化的参数时可加工性。根据通用技术参数中的定义，选择“参数32——可制造性”，以此作为被恶化的参数。

1.4查找TRIZ矛盾矩阵

提高系统的强度为欲改善的参数：选参数14——强度。设备精度提高为被恶化的参数：选参数32——制造性。查找TRIZ矛盾矩阵，从矩阵表查找参数14和参数32对应的方格，得到方格中推荐的发明原理序号共4个，分别是：11、3、10、32。与发明原理序号对应，得到这4条发明原理依次是：11预先防范原理；3局部性质原则；10预先作用原理；32变色原理。

1.5发明原理分析

原理11为预先防范。分析：图1零件结构，侧面平直，R根部没有加强台阶，可以考虑在产品设计时事先防范，将零件平直型面预先进行弧度设计。该原理对优化设计有一定的作用。原理3局部性质原则。分析：表现在从物体或外部介质（外部作用）的一致结构过渡到不一致结构。侧面强度不足，在侧面增加台阶过度到R根部。中间采用圆弧过渡，负面内容，会对零件的拉延性有影响。原理10预先作用。分析：原顶盖焊接时侧面凹陷，侧面焊接止口边上翘1.5°，通过预先角度使零件与水槽焊接时，通过力的传递提高顶盖侧面刚度。负面内容，会对水槽焊接焊点质量有影响。原理32为变色原则，对方案贡献不大。

2求解后的产品结构设计与优化方案

根据TRIZ理论给出的创新原理的启示和现实情况分析，利用产品结构局部改善和预先在产品结构上预留一定的角度可以方便有效解决高顶盖强度低造成凹陷的缺陷，保证高顶盖系统的强度。求解后的顶盖侧面设计如图3所示。改进后设计，通过止口的反翘设计，在焊接加工中起到通过焊接力的传递到R根部，通过水槽的反作用力传递到顶盖侧面，使顶盖侧面刚度提高，此设计降低拉延模具的制造难度，拉延时R值可放大，通过后续整形实现止口反翘并将R值整小。通过TRIZ预先的求解，快速找到解决问题的方法，提高工作效率和准确率，为新产品结构优化提供理论依据。新设计的高顶盖产品零件加工仍采用拉延切边、冲孔整形的工艺，与原工艺一致，不同的是在整形工位将根部R5整形到R3，这对零件的强度起到重要的作用。

3结语

第15篇

关键词：局域网；OPGW光缆；结构设计；功能模块；输出设计

中图分类号：TN818 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 09-0000-03

随着国内OPGW的广泛应用，光缆制造技术的不断提高，OPGW结构设计也越来越成熟。但OPGW设计相对于其它光电缆来讲，设计参数多，设计过程复杂，同一个环境条件下不同人员设计的结构很可能就不一样，成本也会有一定的差异，在实际的设计过程中，很多公司采用EXCEL计算，但由于不同规格的铝包钢和铝合金线参数不同，在不断调整的过程很容易出错；同时由于每根OPGW需要单独设计，财务在计算成本的过程中也容易出现错误。怎样快捷、有效地设计出满足用户要求的光缆结构，在设计出结构后，材料成本、价格能一步到位，成为我们急需解决的问题。

针对OPGW光缆设计与使用过程中出现的种种问题，结合公司的实际情况，根据公司现有内网数据库的运行情况，结合我们自身编程的能力，决定对OPGW光缆设计实现同一界面的操作，简化设计过程，在选择材料的同时自动计算各种参数和相对应的价格，从而减少工作量，优先选用具有运行效率高、代码资源丰富的Delphi为程序开发软件，后台数据库采用SQL SERVER 2000，用于存放各种铝包钢、铝合金及其它材料的各种参数，这样在实际设计过程当中保证数据的统一性。该软件设计必须与现有内网连接，能被设计者共享使用并保存。

1 设计原则

该OPGW光缆设计的总原则是不仅要满足OPGW设计需要，同时满足局域网内联系使用，同时，留出ADSS光缆程序接口，以便以后ADSS光缆程序设计的直接接入。结构设计操作须简便，结果输出时即自成WORD文档，并可根据需要直接包含产品结构、产品图型、设计参数及价格。

2 界面设计

整个界面主要分为三大块：光缆结构、图型、计算参数输出。

目前国内流行的OPGW光缆一般由光单元（以下简称OP单元）、承力及载流单元组成。按其结构可分为中心管式和层绞式。在光缆结构布局设计时应当考虑到该两种结构不同的设计方式。界面左侧为光缆结构设计，分为中心层、第一层、第二层、第三层及第四层。第四层的设置，主要考虑大跨越所需抗拉能力较大时采用。在中心层右侧为光纤类型及光纤芯数。根据光缆结构及材料的选择，自动计算出的光缆结构图形显示于界面右上方，右下方则设计要求参数及输出参数值，并且自动判断所设计的光缆参数是否满足设计要求。

3 功能性模块设计

3.1 光单元（以下简称OP单元）

一般OP单元由不绣钢管内包含光纤及油膏组成。当中心层为OP单元时，在其余1-4层不可以输入OP单元，否则程序进行报警。当中心层为承力单元时，第二层可以放置1-2个OP单元，最外层不考虑OP单元的设置。光纤芯数及类别可选择为G.652及G.655光纤。在编程时，应当考虑OP单元放置光纤的极限值，通过与不锈钢管直径、容纳的光纤芯数结合光结余长控制，自动判断该OP管是否能生产，如不能满足生产要求，则跳出对话框报警，需重新调整OP管直径或者光纤芯数。

3.2 承力、载流单元

承力单元和载流单元并非绝对分开的，而是相辅相成的。所谓的承力单元同时也能承受一定的载流量；载流单元也能承受一定的力，在设计时应充分考虑承力与载流的配比。在满足用户要求的情况下，所用单丝型号或规格应尽量统一。每层单丝排序规则，应遵循选择内部抗拉强度较高的铝包钢、外部选择过载能力较强的铝包钢或铝合金等材料，材料的选用以最终满足用户参数要求为准。在本软件设计时，每层根据实际设计要求，不同层的单丝直径不一定完全相同，这就需要判断不同层容纳的单丝根数是否合理，过疏过密均不符合设计要求。在程序设计上，同样对每一层的根数进行判断，如超出范围，则跳出对话框予以警示并要求重新调整，同时在界面上可以直观显示每层放置不同直径单丝的数量，这为设计带来极大的方便。

3.3 图形设计

本软件开发中，对图形进行了重点设计。根据要求，在完成结构设计时，就要求将图形显示出来，从图形上可以给设计者一个直观形象。在此过程中，重点考虑在同一层中，如有两种或三种以上不同单丝时（当然有三种不同单丝的情况较少，在设计中应避免），如何排列单丝组合？

每层中如有两种单丝：

考虑到受力均匀的原则，如单丝数量相等，则不同单丝自动选取间隔排列。如单丝数量不等，需通过一步步的计算，逐步计算出该放置的根数。将单丝数量多的除以单丝数量少的，取整数部分为X，按X（数量多的单丝）：1（数量少的单丝）的比例进行排列。后分别减去已排列根数，再将单丝数量多的除以单丝数量少的，同样取整数部分排列，以此类推直至全部排列完成。

举例：如有一层绞式OPGW光缆，内层为1+6结构，最外层有两种单丝，分别是铝包钢7根和铝合金5根。

计算一：7÷5=1.4，X=1，按间隔1根排列；如图1所示；

计算二：6÷4=1.5，X=1，再按间隔1根排列；如图2所示；

计算三：5÷3=1.7，X=1，同样按间隔1根排列，如图3所示；

计算四：4÷2=2，X=2，按铝包钢2根，铝合金1根排列，如图4所示；

计算五：2÷1=2，X=2，最后将剩余2根铝包钢及1根铝合金排列完，如图5所示。

至此，图形计算设计完成。当然我们在真正设计中应尽量避免这种不对称结构的出现。