產品結構設計思路大全11篇

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工業工程是目前世界上被大家認可的可以有效地提高生產效率和經濟效益的把生產技術與科學管理有效地結合起來的一門相對邊緣的學科。它涵蓋了管理工程、制造工程和系統工程的相關內容。伴隨著世界現代工業的飛速發展，工業工程專業的課程體系也得到了不斷的完善，所含內容逐漸豐富。但隨著學科的不斷擴充，教學內容越來越廣泛，工業工程專業高速發展帶來的弊端也日益凸顯，尤其突出的就是實踐環節薄弱，實際經驗不足。這些弊端不能僅從高校單方面的角度來解決，而應該聯合企業共同探求實際可行的方案。

1 工業工程專業培養目標

工業工程專業以制造業為對象、制造業信息化為背景，培養具備綜合應用現代制造工程、現代管理理論、信息技術應用和系統工程方法的知識、素質和能力，培養適應現代企業對生產管理和信息化建設需求，富有責任心、主動性和創造力的，知識面寬、適應能力和溝通能力強，具有解決制造領域復雜問題能力的、既懂技術又會管理的高層次復合型人才。工業工程專業的學生首先應具有較扎實的自然科學基礎，以及較好的人文、藝術和社會科學基礎，而在素質和技能方面，應具備基本的工程素質，能夠看懂工程圖紙，并運用機械工程的基本理論和方法解決簡單產品的設計、工藝問題。另外，還應掌握包含在工業工程學科里面必需的系統工程、制造工程和管理工程等學科的基礎理論和基本技能。在具體實施企業方案時，應能夠靈活應用工業工程專業的基本理論和方法，解決企業在生產、物流和倉儲管理的實際問題。

2 《產品結構設計》的課程設置規劃

本課程作為工業工程專業的一門實踐性強的專業核心課程，其主要任務是學習產品功能的設定、常用材料的種類和特性以及加工工藝、產品結構設計的原則以及與產品造型有關的通用結構設計知識，使學生掌握與產品設計相關的基本知識，具有產品結構設計的基本技能，能夠完成簡單產品設計中從功能定義到材料選擇以及最終的結構設計。

2.1 本課程的知識模塊包括：①產品材料與表面處理工藝常識；②塑料件結構設計的基本原則；③鈑金類產品結構設計基本原則；④模具基礎知識；⑤產品結構布局設計；⑥產品典型結構。其目的是使學生掌握結構設計的基礎知識，培養學生的三維空間想象能力，在實際應用中培養學生的新產品開發以及應用計算機繪圖的能力。

2.2 課程的重點內容包括：①常用塑膠材料基本知識；②常用金屬材料基本知識；③常用表面處理知識；④產品結構設計總原則；⑤產品結構關系分析與結構繪圖的基本要求。

3 《產品結構設計》課程的教學思路

3.1 選用教材。目前還沒有適合工業工程專業使用的《產品結構設計》教材，所以國內普遍做法是選用產品結構設計方面教材，暫定的教材是黎恢來編寫的《產品結構設計實例教程》。該教材將作者十幾年的產品結構設計經驗總結而成，系統、精細、全面地介紹了產品結構設計知識及設計全過程，明確了產品結構設計的概念和崗位職責，并通過講解一款電子產品的全套產品結構設計的整個過程，幫助學生融會貫通，更加高效地學習和掌握實用技巧。

3.2 教學內容。依據工業工程專業的整體人才培養方案和教學大綱的具體要求，將《產品結構設計》分為六大模塊，每個模塊里面包括若干的章節，各章節之間既自成體系，又互相有銜接，條理清晰，通俗易懂。①“產品材料與表面處理工藝常識”模塊，主要介紹注塑工藝理論、常用塑膠材料和金屬材料基本知識，以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類方面，介紹ABS、PS、PP、PVC等的應用范圍、注塑模工藝條件和化學和物理特性，重點是使學生了解注塑件的常見問題分析及解決，比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面，介紹一些金屬的特性和應用范圍，比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識方面，主要涉及塑料二次加工的基本知識，學生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內覆膜等表面處理工藝。②“塑料件結構設計規范”模塊，重點介紹塑料件在設計和修改階段需掌握的通用設計規范，比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設計，能夠分析塑料件的加強筋、孔、支撐面的使用范圍。在細節部分，應了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設計。③“鈑金件結構設計規范”模塊，介紹鈑金類產品設計的工藝要求，包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝，并且讓學生了解壓鑄類產品結構設計的工藝要求。在此模塊的教學中，應引入企業實際產品案例進行講解，以便于學生更好地掌握鈑金件的設計規范。④“塑料模和鈑金模基礎知識”模塊，介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結構，包括模具概述，模具的分類、注塑機介紹等，重點講解的是注塑模結構里面的澆注系統、頂出系統、排氣系統和行位與斜頂，以及二板模和三板模之間的區別和應用，以“實用、夠用”為度，學生只需了解典型的模具結構，不需要進行后期的模具設計。⑤“產品結構布局設計”模塊，主要介紹殼體形狀結構、密封結構、卡扣結構、螺釘柱結構、螺紋連接結構和嵌件連接結構等知識，以及各個特征的定義、作用和設計原則，特別是特征在使用時的相互配合關系。拓展知識方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設計規則，以及模具設計與產品結構設計之間的聯系。⑥“典型產品結構”模塊，重點介紹目前國內普遍使用的三大產品（電子產品、家電產品和電動產品）的典型結構設計知識。每類產品選取一款經典的已批量的產品作為藍本，深入解剖結構知識在產品設計的運用。比如電子產品選手機為代表產品，講解手機產品各零部件的結構、前殼與底殼的止口設計、LCD屏限位結構設計和電池固定結構設計，以及內藏攝像頭結構設計。家電產品則以電吹風為例，學生要掌握電吹風的功能、材料、結構工藝性等，了解CAD軟件在電吹風設計中的應用，能對產品塑料件進行結構分析。在此過程中，還要掌握項目管理方面的知識。

3.3 教學方法。在教學中，提倡基于工作過程為導向的項目化教學，理論教學與實踐練習相結合，增加實踐課時的比例，培養產品設計的實踐能力。教師引導學生建立實用合理的知識結構，強化學生的自覺體驗和掌握知識的遷移能力，淡化理論和實踐的界限。在基礎知識夠用的前提下，采用任務驅動教學法、項目教學法，通過在具備多媒體教學設施的校內實訓基地開展新產品和新工藝的開發工作，使學生體會具體產品的外觀造型和結構設計過程，提高學生的綜合應用能力和實際應用能力。

4 《產品結構設計》在工業工程專業總體實訓的具體應用

在面向制造業的工業工程專業總體實訓里，結合各校的實際情況，以典型產品的流水線裝配設計為主體，總體實訓內容分為五個階段：前期的準備環節、產品設計與組裝環節、生產線裝配改善環節、三維系統模擬環節、總結交流環節。在這些實訓中，可以實現“教-學-做”一體化的行動教學，讓理論和實踐緊密結合，從而使學生在知識和技能上達到雙重提高；另一方面，可以鍛煉學生的綜合專業知識運用能力，提高團隊協作能力，也有利于提升學生的實際動手能力，更好地讓學生參與企業模擬項目，融入企業生產實踐。在產品設計與組裝環節，教師把學生分成六人左右的項目組，根據企業的某一個典型產品布置項目任務書。學生綜合考量校內實訓基地的實際條件和設備，運用產品結構設計的知識，共同完成項目。在此過程中，教師可以對新產品提出具體的要求，比如產品的結構尺寸不能過大，必須與生產線相匹配；結合人因工程學，運用動作分析和雙手操作分析，在工藝上要符合車間的零部件裝配順序，有利于工序和工位的確定；新產品各零部件的裝配要牢固可靠，可以滿足多次拆卸而不容易損壞；產品的價格應合理，要用最少的成本做出符合客戶要求的產品；考慮試驗的可行性和零部件的可修改性。

參考文獻：

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結構設計素描可以凸顯物體的內部構造關系，可以展現物體內部與外部特征之間的聯系與整合規律。在實際的應用過程中，結構設計素描可以將造型基礎轉換為設計基礎，實現具象到抽象的二次創造，以達到產品設計的目的。從本質上看，結構設計素描作為產品設計中的有效手段，可以有效地融合產品內部空間的特點與外形，實現產品設計的最佳效果。對此，在產品設計的過程中，設計人員要根據產品設計的需求，引入相應的結構設計素描方式，不斷優化和完善產品設計體系，進而提升產品設計的綜合水平。在這樣的環境背景下，探究結構設計素描與產品設計的關系具有非常重要的現實意義。

1產品設計

產品設計主要是將設計計劃、設想或解決問題的方式借助具體的載體進行形態表達的過程，在實際應用的過程中一般為立體工業的造型設計，強調產品的實際功能與使用價值。產品設計作為人和自然之間的媒介，對社會的和諧發展具有很大的積極作用。從本質而言，產品設計的本質基于人類使用目的之上，有意識地將自然產物進行加工與創造，得到超越本體之外的物質，這種物質主要是人們實際生活中的必需品，除了要求產品的使用功能之外，還要具備一定的審美價值，滿足社會的動機和用途，進而發揮產品設計的價值。

2結構設計素描的內涵價值

2.1設計手法

素描作為一種視覺藝術語言，可以實現思維視覺化，在實際應用中，主要以造型的表現力為核心，通過對平面中的點、線和面的控制勾勒出物體的基本形態。設計素描即為結構素描，作為素描與設計之間的過渡手法，在實際應用中，以三維空間的觀念為基礎，從比例尺度和透視規律等方面入手，剖析和繪制物體的內部結構。設計人員要具備繪制設計預想的能力，借助物體的外形想象內部結構，以達到設計意圖的目的。從教學領域看，結構設計素描屬于立體設計專業，以透視為設計理念，剖析物體內部結構，并將物體的結構與形體融為一體，在平面上充分地展現，借助角度、比例以及空間變化等元素，通過邏輯分析表現物體看不見的部分。

2.2設計價值

結構設計素描把各種復雜性形態融合在一個立方體中開展設計研究工作，在物質世界中，結構存在于任何一個物理中，并直接決定物體的外在形態。研究物體內在結構與外在形態之間的關系，可以幫助設計人員把握物體整體的結構特點，并將其運用在設計環節中，從而提高產品設計的綜合質量水平。對此，在產品設計的過程中，設計人員要將結構設計素描應用在產品設計的過程中，借助對產品內部結構的剖析，掌握內部結構與外部形態之間的變化規律，并在二維平面上展示物體的三維空間機構，凸顯產品內在結構和外在形體之間的聯系，清晰透視關系與比例關系，進而達到產品空間結構的設計效果。

3結構設計素描與產品設計的關系解析

3.1藝術性

結構設計素描作為平面設計、環境設計以及工業產品設計等專業的基礎課程，在繼承傳統繪畫素描文化內涵的基礎上，把造型基礎和專業設計有機地結合起來，服務于專業設計領域，進而提高產品設計的綜合質量水平。但從本質而言，結構設計素描與產品設計間具有一定的差異性，同時在實際應用中存在內在聯系與變化規律。結構設計素描是設計人員繪畫技巧的升級，要求設計人員具備極高的觀察能力、思維創新能力以及分析能力。在實際繪制的過程中，可以對產品的內部結構進行邏輯性分析，并結合自身的審美能力，實現對產品的感性認識與理性掌握，強化設計產品的藝術性，進而達到產品設計的目的。

3.2形態性

在產品設計領域中，結構設計素描主要的功能是表達設計意圖，強調對產品結構的設計與展示，結構要求重于效果要求，并借助繪制流程和步驟描述設計人員的創作思維過程，將設計意圖直觀地展現出來。其繪制流程為分析、理解、思考、領悟、推理，并保持思路清晰，進而充分地理解和表達產品形體結構。結構作為產品形態在內在表達上，其形態主要由產品內部結構控制，而對物象研究的最終目的是超越物象本身進行內部結構的理解。從產品設計的角度上看，設計人員在產品設計的過程中，要了解和掌握產品結構，并不斷訓練透視能力，樹立三維空間意識，發揮結構設計素描的設計價值和設計作用，進而為產品設計打下堅實的基礎。

3.3審美性

在形態層面，結構設計素描與產品設計具備相同的形態構成要素，強調二維平面上的點、線、體、面等元素的結合，進而提高產品的美感和藝術欣賞性。在表現手法方面，主要利用設計圖展現設計的創意與想法，這種技法不屬于單純的繪畫方式，但又與繪畫存在某種聯系，對產品進行預想，達到從無到有、從外形到整體的設計目的，在此過程中，結構設計素描具有一個極為復雜的思維活動過程。從造型形式方面，結構設計素描要根據產品的形態變化規律進行產品設計，考慮產品內外部結構的統一性與變化性，并結合節奏、韻律、比例等設計元素，實現對產品造型規律的統一辯證。因此，在實際設計的過程中，為了提高產品的造型美感，設計人員要掌握點、線、面、體、色、質、空間、環境等元素，在變化中尋求統一，在統一中創造變化，進而達到產品最佳的藝術效果。

3.4創造性

創造性是結構設計素描的主要特征，突破產品本身而追求客觀事物以外的審美特質，進而創造出產品獨特的視覺形式，落實產品設計中的人性化設計理念。產品設計中更加傾向于系統的整體創新，綜合考慮技術、藝術以及人文等相關因素，重視人與自然的完美融合，處于科學、人文和藝術的交集，進而實現產品設計的創造特色。結構設計素描的設計過程就是在困難與希望、片面與全面、傳統與現代的沖突中實現創造，作為一種復雜化的系統行為，啟發設計人員的思維，進而為產品設計提供創造性的思維環境，提升產品設計的質量水平。思維決定行為，為了提高產品設計的內在表現力，設計人員要借助思維方式進行產品形態表達，對產品外形特點和內在結構進行深入的分析，明確產品的結構空間和明暗關系，借助虛實、光影等表達技巧，對產品視覺組合中的位置、大小、比例、形狀等構圖關系進行設計和展現，發揮結構設計素描的作用，提高產品設計的局部效果與整體視覺效果。

4結語

本文通過對結構設計素描與產品設計關系的研究，在分析產品設計與結構設計素描內涵價值的基礎上，提出藝術性、形態性、審美性以及創造性的關系因素，發揮結構設計素描的設計價值，進而提升產品設計的質量水平。

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經過近幾年的逐步發展，依靠網點數量的優勢，我國商業銀行結構性理財業務產品發行規模迅速膨脹，品種日益豐富。但另一方面，不論是從產品設計還是風險對沖上，我國商業銀行都沒能擺脫對國內證券公司和國外投資銀行的依賴，在開辦結構性理財產品業務中面臨的風險和問題也更加突出。

商業銀行在結構性理財業務中面臨的風險

（一）市場風險

對于絕大多數的結構性理財產品來說，其結構設計可分解為固定收益部分和嵌入其中的期權部分。目前，受法律法規和金融政策的限制，結構性理財產品的固定收益部分均以投資收益穩定的央行票據和國債為主，該部分投資幾乎不存在違約風險。但往往投資標的存續期與理財產品無法完全匹配，投資固定收益部分仍存在一定的再投資風險。若再投資期間市場利率下跌，固定收益部分收益率將隨之下降。

另一方面，在衍生產品部分，銀行作為期權的賣方，將自身暴露在掛鉤標的資產價格波動的市場風險下。盡管部分銀行通過在國際國內金融市場進行外匯即期交易、遠期交易等金融避險工具進行套期保值，但在降低風險的同時，也減小了理財產品的預期收益，減少了銀行的整體利潤。此外，銀行為投資者提供的結構性理財產品往往設計較為復雜和個性化，而國內金融衍生品市場品種單一，嚴重缺乏銀行所需的各類避險工具，因此結構性理財產品的市場風險多由投資者承擔。

（二）操作風險

結構性理財產品作為復合金融衍生產品，其結構設計較為復雜，對銀行操作人員的專業素質要求較高，操作難度較大。在會計處理方面，一些銀行通過“存款”科目進行核算，混淆了外匯結構性理財產品與外匯存款的性質區別。銀行以經營一般儲蓄存款的思維和方式來經營外匯結構性理財產品，必然存在較大的風險隱患。

（三）信譽風險

對于銀行而言，存款與理財產品是兩類截然不同的業務。前者屬于表內負債業務，后者屬于表外信托業務，而表外業務的風險管理與表內業務存在很大差異。表內業務在損失體現和會計處理方面，主要表現為壞賬計提和損失本金的承擔上；而表外業務的風險管理需要通過合約的完備性來體現，損失處理主要是依據合同來約定銀行的權利與義務。

商業銀行開展結構性理財產品業務存在的問題

（一）產品設計有待完善且同質化問題嚴重

從當前發行量較多的結構性理財產品來看，幾乎都是利率、匯率、股票價格、商品價格指數等投資標的的組合，在產品結構設計上大同小異，產品同質化現象較為嚴重。股票掛鉤型結構性理財產品所掛鉤的股票也以在內地、香港上市的大盤藍籌股為主。雖然不同發行銀行的銷售側重點不同，但無論是在投資期限的安排上、銷售目標群體的確定上，還是在產品結構的設計上都有所雷同。

（二）產品信息披露不完全且透明度不高

對于大多數結構性理財產品的設計機制、運作原理、風險管理、資金流向、利益分配等信息，無論是從產品說明書還是銀行公開網站，都僅有較少的信息披露。甚至有的理財產品的結構設計連發行銀行負責產品銷售的理財經理都不甚了解，就更別說普通投資者了。例如諸多的股票掛鉤型結構性理財產品，其產品說明書僅指明所掛鉤的股票，而對于投資資金在各支股票上的投資比例、股票的買賣價格區間、風險規避措施、收益測算方式等信息，均缺乏相應的信息披露。

（三）商業銀行自身內控建設及風險管理能力較弱

就現今已發行的商業銀行結構性理財產品來看，在理財產品投資時的選擇、止損點的設置、利用金融衍生品套期保值等風險控制方面還有待提高。一些理財產品并未采取任何風險規避措施，其預期收益的實現與否在很大程度上取決于投資運氣的好壞。由于近幾年各商業銀行理財業務的市場規模和利潤貢獻均出現大幅增長，在一定程度上掩蓋了產品本身所固有的缺陷和風險。

（四）商業銀行理財服務意識有待提升

我國商業銀行在發行理財產品時，多采取理財產品的銷售額度與理財人員的業績直接掛鉤的激勵與考核機制，使得銀行理財業務從業人員普遍存在重產品推銷、輕理財規劃的傾向。完整的個人理財服務需要專業的理財人員在全面了解客戶的年齡、生命周期、資產負債狀況、投資目標、風險偏好、家庭背景等信息之后才能針對客戶的綜合需求作出規劃，這樣制定的理財方案才是有效的。

（五）投資者對銀行理財產品的定位錯誤且專業知識欠缺

就目前狀況來看，仍有相當部分的投資者將銀行理財產品與普通儲蓄存款相混淆，錯誤地認為銀行理財產品是一種高息存款，只看重理財產品所帶來的預期高收益，并未考慮自己的風險承受能力、投資偏好等綜合因素。導致所購買的理財產品的風險超出自身承受能力，并在產品出現零收益甚至負收益時感到無法接受。同時，對于結構設計復雜的理財產品，多數普通投資者缺乏對產品所涉及的期貨、期權等相關金融衍生品的專業知識，在產品購買前也并未通過銀行官方網站以及產品銷售人員了解產品結構設計、收益實現條件等相關信息，致使一些投資者對于結構性理財產品的風險認識不足。

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0 前言

以我公司生產實際中的幾種典型薄壁卷筒鑄鋼件產品為例，重點闡述薄壁卷筒鑄鋼件工藝思路和方法，以及對生產過程中常見問題及原因分析。具體解決措施歸納總結如下。

1 薄壁卷筒鑄鋼件鑄造工藝的一般思路

1.1 產品結構及技術條件分析

通常產品零件設計圖紙的結構往往與我們希望適合鑄造產品結構存在一些矛盾。尤其對于薄壁卷筒鑄鋼件來說，其產品結構設計如果對鑄造工藝不合理，我們可能會花費很多精力和想很多辦法去解決由于結構不合理產生的鑄造缺陷，往往這些問題最終得不到徹底的解決。我認為，對于薄壁卷筒鑄鋼的生產，前期的產品結構分析是很重要的，鑄造工作者在不影響產品最終使用和其結構強度的情況下，是可以適當與設計者溝通，提出一些結構上的改進和建議。對于薄壁鑄鋼件來說，其產品結構及技術條件分析一般應著重注意如下一些方面：

1）產品結構盡量避免十字交叉熱節和多方向板狀結構相交且不容易得到鑄件補縮的熱節出現，筋板以“T”字交接為宜；

2）產品相鄰厚薄懸殊不能太大，厚薄交接應逐漸過渡，不能急劇過渡；

3）對于鑄件內腔尺寸過大，而且砂芯不能很好固定的情況，要適當考慮開設工藝孔，這樣便于操作，也便于后工序的清砂。

4）產品材質方面，對于薄壁鑄鋼件來說，最好以中低碳鋼和低合金鋼為宜，因為這些材質相對來說流動性較好，裂紋傾向小。對于材質裂紋傾向大及合金含量高的的材質產品薄壁產品，要慎重開發，否則前功盡棄。

1.2 分型面的選擇、砂芯的設計及型砂的選擇薄壁鑄鋼件多以箱體結構、管狀筒體結構居多

為滿足其使用強度，往往在這些產品內腔或外型上設計有較多的加強筋板，這就使多數產品在生產時主要以砂芯組合方法生產方式居多，合理的分型方法和砂芯設計對保證產品尺寸和減少裂紋的產生有著重要的作用。一般來說，對于薄壁鑄鋼件，其分型方法根據不同產品結構而定，但其砂型和砂芯的設計以及型砂的選擇要注意如下幾方面：

1）砂型、芯設計時要充分考慮其退讓性，要盡可能減少鑄件收縮阻力，以減少裂紋和變形的產生。對于內腔較大的砂芯可在內腔設計稻草、泡沫等等退讓物，也可以做成空心結構。

2）砂型、芯的設計要充分考慮排氣措施，特別是被鋼水包住的箱體結構內腔砂芯，由于薄壁件產品凝固速度快，型內氣體很難在短時間內排出箱外，型芯排氣通道一定要保證暢通，從多方向引氣。

3）砂芯結構設計要便于操作，尺寸較大的砂芯可分半，分芯面可開設排氣道。

4）砂種的選擇，我廠鑄鋼件生產用砂主要以水玻璃石英砂、石灰石砂、樹脂砂，鉻鐵礦砂和覆膜砂為主，也可以結合各種砂的優缺點混合使用。

1.3 澆冒口的設計

鑄鋼件由于本身的材質決定了其澆注過程流動性差，澆注過程充型困難，其壁厚較薄，凝固過程散熱較快，凝固速度比一般的鑄鋼件快很多，凝固過程不但要滿足順序凝固的原則，而且還要兼顧同時凝固原則，要保證其內在質量，其特殊性決定了澆冒口的設計必須要合理，同時，薄壁件澆注系統設計也十分重要，合理的澆注系統有助于防止裂紋產生、提高產品澆注質量，一般澆冒口的設計除遵循常規的設計原則外，還要注意如下注意事項：

1）冒口尺寸設計要合理，一般滿足鑄件模數即可，冒口過大，其凝固過程相對緩慢，使冒口附件區域所受到的凝固收縮拉應力較大，鑄件容易出現熱裂紋。

2）冒口設計位置一般都分布在鑄件壁厚相對較厚的部位和筋板交接部位，冒口位置盡量使整個鑄件收縮應力分布基本均勻，相鄰冒口設計要避免發生收縮應力不一致以造成鑄件拉裂。

3）冒口補縮距離比一般鑄件的補縮距離遠很多，通常可以達到壁厚的10～15倍，壁厚越薄，由于其凝固速度更快，鑄件基本趨向同時凝固，這時補縮距離更遠。

4）內澆口的開設應注意避開熱節集中部位，避免直對鑄件壁厚入水，進水口的位置以側注或底注為宜，設計時可以考慮在澆口處設置冒口，內澆口從冒口進入，再進入鑄件，這樣可防止澆注沖砂，對澆口位進行有效補縮，防止縮松和裂紋的產生。例如，我公司生產的DQL8030.35斗輪堆取料機中，變幅機構卷筒，設計材料ZG35，該產品尺寸從Φ760×22，長度1200，主要壁厚為，22～30mm為主，澆注系統設計在下部邊冒口，澆注質量一直很穩定，加工后砂氣孔很少，內澆口位置也沒有出現裂紋、縮松缺陷。

5）澆注系統設計應從直澆口到橫澆口再到內澆口層層開放，但不適宜太開放，要適當考慮增加一些充型壓力，以防止澆不足。

6）對于澆注高度較高，壁厚較薄，為實現鑄件的順序凝固和冒口的有效補縮，可考慮設計階梯澆注系統，提高頂層冒口高度溫度，達到補縮效果。

1.4 冷鐵及拉筋的設計

薄壁卷筒鑄鋼件由于工藝熱節分散且數量較多等特點，要靠設計冒口去對每個熱節進行補縮是很困難的。因此，與一般鑄鋼件相比，薄壁鑄鋼件其裂紋傾向大很多，這些裂紋主要是由于凝固過程鑄件收縮不一致，凝固速度不一致，使鑄件的一些弧立熱節位呈現出縮裂和拉裂，要防止和消除這些裂紋的產生，內外冷鐵和筋條設計是必要的有效手段。

1.5 其它一些相關參數的設計

1）伸尺：一般鑄鋼件的伸尺都是2%，對于收縮過程受阻薄壁鑄鋼件，其伸尺往往達不到2%，特別是多方向都受阻礙收縮的“口”形狀鑄件，尺寸偏大的產品工藝縮尺往往在1.5%左右較適宜，對于一些開口鑄件，除工藝上設計拉筋之外，同時還要考慮增加一些工藝補正量或調整工藝尺寸去滿足縮尺的需求。

2）澆注溫度和速度：對于該類型產品澆注過程的控制是很重要，要引起高度重視，澆溫和澆速要控制適當，澆溫過高或過快，型腔內氣體很難排出，澆注過程容易出現發滾，且熱裂傾向較大，澆溫低或澆速慢，容易出現澆不足、冷隔和產生縮孔，對于薄壁鑄鋼件澆注溫度要比一般鑄鋼件高一些，澆溫在1570～1580℃較適宜，澆速稍快一些，開澆后澆口全開，澆注后期要稍收水，點澆至滿，防止澆注過程假滿。

2 結論

薄壁卷筒鑄鋼件的生產過程，是一個系統復雜的工程，鑄造工藝設計不僅要注重補縮系統的分析，更要注重充型過程的分析與控制。凝固順序的控制措施要在滿足順序凝固的同時，更要兼顧同時凝固原則。鑄造工藝設計時要做到策劃細致周密，各項工藝措施準確到位，重點要放在防止熱裂紋的產生和澆注系統的策劃這兩個環節中。

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2首飾快速連接結構的設計理念

首飾快速連接結構的設計理念是以現代人們的物質和精神需求為基礎，以審美觀念和消費習慣為出發點，拓展思路，創新新的連接結構，最終實現首飾各個元素之間的快速連接。在其設計過程中，需要考慮首飾的材質和尺寸，既能實現快速連接，又能滿足常用首飾材質的屬性，簡化結構和制作步驟，要藝術化處理結構設計中影響美觀的局部區域，整體要符號首飾的裝飾美。

2．1設計思維

思維是設計過程中最重要的因素，一個好的想法往往決定事件的整個過程和最終結果。在首飾快速連接過程中，設計思維貫穿于整個首飾產品的開發設計過程，包括結構設計的合理性，快速連接的可行性，材質選取與結構的關系，結構與美學的合理處理，連接結構附屬的首飾功能等等。在每一個環節都需要經過縝密的思索和反復的推敲，甚至是大量的實驗以檢驗設計思維是否正確合理。

2．2設計定位

首飾快速連接結構的設計定位是在實現快速連接首飾各個部件的功能上，進一步實現首飾的多功能和首飾的個性化。首飾產品因材質不同和成型工藝的區別在市面上有千萬種產品類型，對于首飾快速連接結構的設計，只能在某種材質或產品的基礎上，定位其功能結構、個性特征、消費人群、使用范圍和風格特色。

2．3設計方法

設計的方法主要有兩種，一是創新設計，二是改良設計。無論是創新還是改良，兩者都需要有一定的設計基礎，包括總結前人的經驗，借鑒已有的設計案例，了解所設計對象的屬性，掌握設計的基本方法等。在快速連接結構的設計中，通過引用和借鑒工業設計中的快速連接結構，尤其是工業中常用的螺旋、鉚合、卡口和彈簧等結構，結合首飾的形態特征、制作工藝和材質屬性，分析金屬與金屬之間的連接部位和金屬與寶石之間的連接方式，找尋設計的創意點，設計首飾的快速連接結構。在設計過程中，設計的出發點和設計的最終結果往往存在一定的差異，設計的過程也會因各種因素變得錯綜復雜，甚至偏離最初的構想。但正因如此，設計才顯得有趣和有意義。尤其是在首飾快速連接結構的設計中，受首飾尺寸大小和材質屬性的限制，很多優秀的工業連接結構是無法實現或難以實現的，這就需要轉換思路，尋求新的方法和技巧，探索和推究新的構成方式，

3首飾快速連接結構的應用案例分析

3．1案例設計

如圖1—圖3所示，本案例的設計主題是“拼合”，根據上述設計思維和設計定位，考慮首飾的結構時，使用原有的槽鑲結構為基礎，在鑲口的兩端使用軸連接和卡口設計。當卡口開啟后，通過旋轉使帶有回形紋的卡口進行一百八十度的旋轉，以充分展示槽鑲端口，按照預先設置的寶石尺寸選擇需要的寶石快速植入對應的卡槽，完成寶石鑲嵌后再回位卡口。

3．2案例分析

在此案例的設計過程中，設計的目的是實現寶石和金屬的快速連接，設計的思維是基于首飾原有的槽鑲結構，尋找合理的連接方式進行結構的創新設計，以滿足寶石和金屬的快速連接。同時，需要考慮連接的可靠性和沒關心，能有效利用結構的創新增加首飾的個性化和情趣化，增加首飾的附加值和文化屬性。在設計過程中使用的方法主要是借鑒現有的工業產品結構和首飾鑲嵌結構，在滿足功能結構和連接結構的同時，更多的如何設計和保持首飾的形態和美觀不受破壞，需要在首飾用材質和尺寸中考究實際可行的連接結構。

3．3結論

通過上述案例的設計和分析，在首飾產品的快速連接結構設計中，運用現有的工藝技術和工業結構是可以創新出首飾的新型連接結構，以達到快速連接寶石和金屬及金屬與金屬之間各個元素的連接目的。在設計過程中，其連接結構的設計需要考慮首飾固有的材料特性和首飾的形態結構。同時，還需結合首飾的審美習慣和佩戴文化，其所設計的結構要巧妙的植入首飾主題中，在原有的美觀性和裝飾性基礎上進一步的挖掘首飾的結構創意和首飾的表現形式，增強首飾的親人性和趣味感。

篇（6）

關鍵詞：珠寶首飾；連接結構；首飾設計

隨著社會的不斷發展，科學技術的日新月異，珠寶首飾這類原本以高檔寶玉石和貴金屬為材質的奢侈品，已逐步被現代流行文化演藝為時尚飾品甚至是部分人群的生活日用品。傳統的物質價值觀念演化為純粹的美觀追求，傳統的首飾制作工藝逐步被現代化的批量生產技術代替，不斷創新的首飾連接結構技術在很大程度上提高了首飾的生產效益和豐富著首飾的品種，甚至提升了首飾的情趣化和個性化。

國外目前首飾設計的多元化發展趨勢比較明顯，在一些首飾設計比賽和大的首飾設計公司里面有專門的人員從事首飾連接結構的創新性研究，提出了不少的概念設計和工藝結構的改進，引領著整個首飾設計行業的發展。國外很多藝術性或者個性化首飾都應用了較為綜合的首飾連接結構，以豐富首飾的設計和表現形式，例如，英國的防睡戒指、美國的體溫戒指，德國的報時耳環等，其共同的特征是在首飾功能結構設計上實現一種商品多種功能。

1珠寶首飾快速連接結構

首飾結構設計主要是指首飾設計中各個部件、造型元素之間的組織方式，如鉆孔、粘接、排列、焊接、鑲嵌、鉚接、折疊、螺旋和組合等。首飾結構同其他產品的結構一樣，對其造型、功能以及價值都有至關重要的作用和意義。[1]首飾的快速連接結構是指在結構設計中，以某種連接方式實現寶石和金屬，金屬與金屬之間的快速連接。在其快速連接的過程中，需要考慮首飾的美觀性、牢固性、合理性和親人性。同時，還需結合首飾本身的材質特征和尺寸數據，既要在方寸之間去巧妙的琢磨結構的合理性；還需充分考慮首飾所使用的材質屬性，比如普通金銀材質的延展性很強，但彈性不足等問題。

1.1首飾連接結構的分類

在首飾連接結構中，根據首飾成品的結構特征可以分為靜態結構和動態結構。所謂靜態結構也可以理解為硬連接或不可拆分結構，主要是首飾制作中的各種鑲嵌、焊接及粘接等連接方式。其中，鑲嵌工藝是目前首飾行業最常用也最理想的首飾連接結構，因其工藝的成熟和完善，數十種的寶石鑲嵌方法使得首飾的款式在一定程度和范圍內變得豐富和精致，尤其是目前市面較為流行的密釘鑲和虎爪鑲，更能體現工藝的精湛和視覺的閃亮。動態結構主要是指可拆卸結構和可活動結構兩種方式，比如螺紋結構和鉚合結構等，這類結構的特征是使用動連接，在首飾的部分部件或結構可以實現拆分或活動，以增加首飾的趣味性和親人性。

1.2首飾快速連接結構的內容

首飾的快速連接結構的設計目的主要是實現首飾各個部件之間的組合快速化，改變傳統的制作工藝，提升首飾制作的效率，降低首飾制作的成本，增加首飾的功能結構，豐富首飾的表現形式。其研究的主要內容為兩方面，一是金屬之間的快速連接結構，二是寶石與金屬之間的連接結構。

1.2.1金屬部件之間的快速連接

目前，在金屬與金屬之間的連接中所使用的方法最常見的是焊接結構，是通過燒熔第三塊金屬而將另兩塊金屬連接，第三塊金屬（焊料、焊藥）的熔點要低于其他金屬。[2]這種工藝的特征是連接牢固、技術成熟和使用方面，不足之處在于焊接后還需要進一步處理焊接接口時可能導致的形體變化或焊點上的雜質等。金屬部件之間的快速連接結構主要通過物理連接的方式，采用鉚合、螺紋、卡口及組合等方式，使金屬既能牢固連接又能實現快速化連接。

1.2.2寶石與金屬之間的快速連接

寶石與金屬之間的連接目前一般采用各種鑲嵌或粘接的結構，其中，粘接結構主要用于低檔飾品或珍珠、貝殼等特殊材質，而鑲嵌基本用于了大多數金、銀、銅及其合金飾品的連接結構中。盡管鑲嵌的種類不斷豐富，鑲嵌的技法不斷提高，但總體還是顯得單一、缺乏變化和制作成本較高等問題。寶石和金屬之間的快速連接結構也是基于工業產品或其他創意產品中的結構設計，在現有寶石鑲嵌結構的基礎上，創新和研究能牢固連接寶石并能實現快速連接的結構方式，同時還需考慮其首飾產品的美觀性和實現制作的高效率。

1.3首飾快速連接結構的意義

首飾快速連接結構的研究有利于突破傳統首飾的設計理念，有利于首飾產品種類的豐富，有利于首飾品味的提升。傳統首飾的設計主要是首飾形態、造型元素和圖案符號的設計，無論是現代流行首飾還是傳統文化的民族飾品，能夠在原有設計概念的基礎上，融合快速連接結構的設計，勢必會帶來更多的設計素材和設計思路，會創造和研發更多的符合現代人審美需求和情趣需求的個性化首飾產品，會為首飾行業的發展提供新的研究方向和發展道路。

2首飾快速連接結構的設計理念

首飾快速連接結構的設計理念是以現代人們的物質和精神需求為基礎，以審美觀念和消費習慣為出發點，拓展思路，創新新的連接結構，最終實現首飾各個元素之間的快速連接。在其設計過程中，需要考慮首飾的材質和尺寸，既能實現快速連接，又能滿足常用首飾材質的屬性，簡化結構和制作步驟，要藝術化處理結構設計中影響美觀的局部區域，整體要符號首飾的裝飾美。

2.1設計思維

思維是設計過程中最重要的因素，一個好的想法往往決定事件的整個過程和最終結果。在首飾快速連接過程中，設計思維貫穿于整個首飾產品的開發設計過程，包括結構設計的合理性，快速連接的可行性，材質選取與結構的關系，結構與美學的合理處理，連接結構附屬的首飾功能等等。在每一個環節都需要經過縝密的思索和反復的推敲，甚至是大量的實驗以檢驗設計思維是否正確合理。

2.2設計定位

首飾快速連接結構的設計定位是在實現快速連接首飾各個部件的功能上，進一步實現首飾的多功能和首飾的個性化。首飾產品因材質不同和成型工藝的區別在市面上有千萬種產品類型，對于首飾快速連接結構的設計，只能在某種材質或產品的基礎上，定位其功能結構、個性特征、消費人群、使用范圍和風格特色。

2.3設計方法

首飾結構的組合性與可變性是首飾結構創新的重要途徑，它在現代首飾設計中占有重要地位，它豐富了首飾的形態語言以及首飾的功能性，同時改變了傳統首飾結構較為固定，功能較為單一的相對“靜止”的現狀。[3]

設計的方法主要有兩種，一是創新設計，二是改良設計。無論是創新還是改良，兩者都需要有一定的設計基礎，包括總結前人的經驗，借鑒已有的設計案例，了解所設計對象的屬性，掌握設計的基本方法等。在快速連接結構的設計中，通過引用和借鑒工業設計中的快速連接結構，尤其是工業中常用的螺旋、鉚合、卡口和彈簧等結構，結合首飾的形態特征、制作工藝和材質屬性，分析金屬與金屬之間的連接部位和金屬與寶石之間的連接方式，找尋設計的創意點，設計首飾的快速連接結構。

在設計過程中，設計的出發點和設計的最終結果往往存在一定的差異，設計的過程也會因各種因素變得錯綜復雜，甚至偏離最初的構想。但正因如此，設計才顯得有趣和有意義。尤其是在首飾快速連接結構的設計中，受首飾尺寸大小和材質屬性的限制，很多優秀的工業連接結構是無法實現或難以實現的，這就需要轉換思路，尋求新的方法和技巧，探索和推究新的構成方式，

3首飾快速連接結構的應用案例分析

3.1案例設計

如圖1―圖3所示，本案例的設計主題是“拼合”，根據上述設計思維和設計定位，考慮首飾的結構時，使用原有的槽鑲結構為基礎，在鑲口的兩端使用軸連接和卡口設計。當卡口開啟后，通過旋轉使帶有回形紋的卡口進行一百八十度的旋轉，以充分展示槽鑲端口，按照預先設置的寶石尺寸選擇需要的寶石快速植入對應的卡槽，完成寶石鑲嵌后再回位卡口。

3.2案例分析

在此案例的設計過程中，設計的目的是實現寶石和金屬的快速連接，設計的思維是基于首飾原有的槽鑲結構，尋找合理的連接方式進行結構的創新設計，以滿足寶石和金屬的快速連接。同時，需要考慮連接的可靠性和沒關心，能有效利用結構的創新增加首飾的個性化和情趣化，增加首飾的附加值和文化屬性。在設計過程中使用的方法主要是借鑒現有的工業產品結構和首飾鑲嵌結構，在滿足功能結構和連接結構的同時，更多的如何設計和保持首飾的形態和美觀不受破壞，需要在首飾用材質和尺寸中考究實際可行的連接結構。

3.3結論

通過上述案例的設計和分析，在首飾產品的快速連接結構設計中，運用現有的工藝技術和工業結構是可以創新出首飾的新型連接結構，以達到快速連接寶石和金屬及金屬與金屬之間各個元素的連接目的。在設計過程中，其連接結構的設計需要考慮首飾固有的材料特性和首飾的形態結構。同時，還需結合首飾的審美習慣和佩戴文化，其所設計的結構要巧妙的植入首飾主題中，在原有的美觀性和裝飾性基礎上進一步的挖掘首飾的結構創意和首飾的表現形式，增強首飾的親人性和趣味感。

4發展展望

在珠寶首飾的快速連接結構設計中，一方面是為了實現寶石和金屬、金屬與金屬的快速連接，另一方面是為了增加首飾的設計方式和設計思路，創新更多的個性化首飾產品。在現代社會多元文化的沖擊下，人們精神追求始終保持著快速的發展和不斷的更新，要滿足更多人的不同需求，產品的創新是唯一的路徑。首飾產品在其造型設計的創新固然帶來了首飾行業的快速發展，但結構和工藝上的創新設計將更廣泛的拓展首飾產品的設計方向和首飾產品所承載的人文情趣。在琳瑯滿目的珠寶首飾商品中，推出結構創新，尤其是能實現快速連接的首飾產品，勢必會增強首飾產品的吸引力、增加首飾的趣味性和提高其文化附加值。同時，還能在佩戴的過程中，豐富首飾產品的個性化和情趣化，滿足消費者的物質需求和精神需求，并達到多元化首飾產品的市場效果和消費方式。

參考文獻：

[1] 吳小軍.首飾結構設計[J].寶石和寶石學，2008（06）：5356.

篇（7）

從洪都集團以往的實踐來看，推廣應用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技術，是提高產品質量，增強企業應變能力和國際競爭能力的必備手段。飛機設計與制造過程的全過程采用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技術進行設計制造對于提高飛機的制造質量、縮短飛機研制和批產制造周期具有重要意義。

2.相關性設計的必要性

在飛機型號研制過程中，實行并行工程是縮短研制周期、加快上市時間的關鍵，而并行工程實行的好與否關鍵在于從總體氣動外形設計與各個結構詳細設計、各個結構設計系統與輔助系統之間實現最大可能的關聯設計，甚至產品結構設計與工裝設計之間的最大可能的關聯設計。當前該型號的各功能部件設計之間的協調性主要是靠UG的關聯設計WAVE來保證和進行，同時關聯設計模塊UGWAVE的應用還是在PDM的環境支持下進行的。

3.自頂向下的WAVE設計方法

3.1基本概念

控制結構（Controlstructure）：傳遞飛機全局性的參數、外形、基準位置等約束條件至零件進行詳細設計的樹狀結構，在TeamcenterEngineering中體現為產品裝配結構。可以用產品結構編輯器（PSE）編輯。

起始部件（StartPart）：包含零件詳細設計所必需的各種約束條件（即link鏈接關系）的Ugpart文件。對于不同零件所需的不同約束條件，通過CopyGeometrytoPart來包含不同的約束條件，可以通過引用集的區分不同的幾何體。

鏈接零件（LinkPart）：產品結構樹和控制結構樹發生關聯的UGPart文件，在其中進行詳細設計，使其成為產品結構樹中的零件或部件。

根據以下兩點決定不用CreateLinkPart，而采用CopyGeometrytopart：

根據保密要求只能提供必要的基準信息到具體的零件UGPart，而CreateLinkPart會將基準文件的所有信息一起鏈接到具體的零件UGPart；而采用CopyGeometrytopart可以選擇部分基準信息鏈接到具體的零件UGPart.

CreateLinkPart會將基準文件的所有信息一起鏈接到具體的零件UGPart，這樣會將多余的基準信息傳遞到具體的零件UGPart，造成基準信息冗余，在進行WAVEUpdate時加大計算機系統負擔；而采用CopyGeometrytopart可以選擇部分基準信息鏈接到具體的零件UGPart，確保具體的零件UGPart的數據量最小，提高計算機處理的效率。

StartPart與Part之間的關聯：CopyGeometrytopart.從StartPart通過選用不同的UG對象來生成不同的LinkedPart.

3.2WAVE控制結構體系

WAVE的結構體系應采用自頂向下的設計方法，結構體系根據系統的復雜性來確定。

a）各個WAVE結構采用UGPart來實現。（可以用或不用裝配的方式來體現結構，總體理論外形與子系統理論外形和子系統設計基準不需用裝配的方式來體現。）

b）各個WAVELINK必須采用自頂向下的鏈接方式。以確保不會產生循環鏈接的情況發生。

c）功能級或部件級的WAVE結構中包括本功能或部件的幾何元素和設計基準。

d）部件級的WAVE結構并不是必須的。

3.3飛機產品結構體系

a）零件中所需的設計元素（設計基準和外形曲面）從控制結構（WAVE源）中鏈接。

b）原則上詳細設計的零件與零件之間不進行WAVE鏈接。如需進行WAVE鏈接，應確保不會產生循環的鏈接情況發生。

c）幾何體的鏈接原則：統一、清晰。

4.WAVE應用在后機身的實例

以L15后機身為例，介紹控制結構的構建方法：

a）先在TeamcenterEngineering中構建后機身WAVE總控PSE結構，它與UG中的裝配文件結構保持同步；

b）后機身WAVE總控文件L15_RearWAVE_CS由后機身外形鏈接L15_RearFuselage_Link（它是后機身外形是通過WAVE_Link的

方式從理論外形中鏈接的）和L15_RearFuselage_Datums后機身設計基準（后機身中所用的設計基準在此文件中創建）組成；其中文件L15_RearFuselage_Link和L15_RearFuselage_Datums是后機身子系統級控制。

根據建模功能需要，可以建立功能級WAVE結構控制，如：

L15_RearFuselage_Kuang2后機身框內形控制

L15_RearFuselage_CH后機身長桁控制

L15_RearFuselage_CM后機身艙門控制

L15_RearFuselage_HBT后機身后邊條控制

L15_RearFuselage_LBL后機身兩邊梁控制

L15_RearFuselage_CWZL后機尾垂整流包皮控制

L15_RearFuselage_KG后機身口蓋

L15_RearFuselage_Kuang1后機身框外形控制

L15_RearFuselage_Datum_C后機身長桁設計基準

L15_RearFuselage_wpk發動機尾噴口控制

由于后機身艙門包括了前艙門，中艙門，后艙門以及有許多鎖扣位置，隔板，桁條等結構，針對后機身艙門控制的復雜性，還可以創建部件級的WAVE控制結構。 轉貼于

L15_RearFuselage_CM后機身艙門控制

L15_CM_CH_AXIS_LINE

L15_RearFuselage_CM_HCM

L15_HCM_xiaxie_36_37

L15_HCM_xiaxie_37_38

L15_HCM_xiaxie_38_39

L15_RearFuselage_CM_xincai

L15_RearFuselage_CM_zxc_1_2

L15_RearFuselage_CM_zxc_2_3

L15_RearFuselage_CM_zxc_3_4

L15_RearFuselage_CM_zxc_4_5

L15_RearFuselage_CM_xincai_1_2

L15_RearFuselage_CM_xincai_2_3

L15_RearFuselage_CM_xincai_3_4

L15_RearFuselage_CM_xincai_4_5

通過上面幾種方法將各級控制幾何和設計基準構造出來：將整個后機身各個子系統、功能結構和部件結構的裝配傳遞關系明晰出來，將公共幾何在控制結構中構造出來，形成詳細設計的基礎。

5.后記

通過實際項目的實踐，我們充分體會到了UG/WAVE的強大功能，以及對實際工程問題的適應性；如：

a）WAVE符合我們傳統設計過程中的自頂鄉下的設計思路和設計方法；即先進行總體布置，再進行子系統和部件及零件設計；

b）由于根據總體布置設計、打樣設計階段和詳細設計階段的需求設計了整個WAVE結構，使任務分發成為可能；在設計過程中，設計主管負責WAVE結構的構建和公用幾何、設計基準的建立，并進行任務分發，一般設計人員進行詳細設計；使得大家的職責比較明確，工作比較順利；

c）真正用機身的理論外形和設計基準控制了整個后機身的其他子系統和部件的設計；而且是集中控制，如某個設計基準需要更改，我們現在只需要更改一個地方，其它部分均會自動更新；保證整個后機身結構的一致性，避免錯誤；

d）由于在后機身設計中有大量的公用幾何體，采用WAVE結構后，節省了大量的重復建模時間，且保證公用部分模型的一致性；也節省以后修改的時間；大大提高了設計的效率；

篇（8）

波紋膨脹節是工業管道配管技術必備裝置，因其核心元件波紋管采用多層薄壁（0.6～1.2mm）耐蝕合金，又成為管道配管中最薄弱環節。在行業技術標準GB/T12777-2008《金屬波紋管膨脹節通用技術條件》中，僅對設計計算、強度校核及產品結構等提出了安全質量要求，而對管路配管系統未做技術要求。而波紋膨脹節的設計恰恰是以管路系統應力轉化為支持的，本軟件將管道系統應力和管路應力分析與波紋膨脹節應力分析，通過CAESARⅡ《管路系統設計分析軟件》、波紋管設計軟件和波紋膨脹節材料庫、波紋管模具庫等有機整合后，完成對波紋管膨脹節的有限元分析和結構設計，科學的實現了對管路系統應力對波紋膨脹節產品的轉化。填補了工藝配管技術中波紋膨脹節設計空白。項目實施將工藝管路和管道與配管技術有機轉化成一體，從而使波紋膨脹節設計更具有符合性、科學性、可靠性。金屬波紋管及翅片式波紋管在內燃機冷卻器中的應用，在汽柴油發動機冷卻器殼體內或冷卻芯子的兩管板間安裝1~1000根帶有間斷性凸凹狀金屬波紋管，采用擴管法、焊接法等方法將其固定在一端管板上，使冷卻介質的流動狀態發生改變，達到提高傳熱系數，增加傳熱效率。該發明構思新奇、工藝實用、成本低廉、性能可靠、傳熱效率高、不結垢、壽命長、熱應力小。實現思路如下：

軟件具體實施技術路線

1）該軟件以德國CAESARⅡ《管路系統設計分析軟件》為基礎，針對不同工藝管路和管道的工況進行整體有限元分析，通過CAE－SARⅡ《管路系統設計分析軟件》完成管路和管道應力集結點分析，然后對集結點應力轉化為波紋管應力和波紋膨脹節結構設計依據。輸出分析報表并對錯誤節點進行提示。2）該軟件通過波紋管設計軟件（GB/T12777-2008《金屬波紋管膨脹節通用技術條件》）和建立的產品材料庫、波紋管模具庫，完成波紋管參數化設計。3）該軟件采用INVEN－TOR軟件對波紋膨脹節結構進行優化設計，使其生成波紋膨脹節三維空間圖型，從而確立波紋膨脹節使用、運行、安裝狀態。同時，將其轉化為機械平面圖樣和生成產品零部件圖樣。4）通過工藝設計軟件，將零部件圖樣，完成工藝路線設計和工藝工步設計。5）生成生產制造用全部技術文件。

軟件的應用

通過該關鍵研發完成，應用于企業波紋膨脹節產品設計、生產制造與管理、質量控制和追溯性管理。1）通過CAESARⅡ《管路系統設計分析軟件》、波紋管設計軟件、材料庫軟件、模具庫軟件、INVENTOR軟件的整體設計，科學有效的將波紋膨脹節設計與管路及管道系統設計整合一體。特別是IN－VENTOR軟件將波紋膨脹節總體設計轉化為零部件設計，使其完成了產品標準化設計，大大降低了設計成本，減少了人為不確定因素影響，使膨脹節設計更具有完整性、統一性和通用性。大大推進了企業標準化工作的建設。對企業實現標準化作業、推進生產標準化管理、控制質量成本都具有深遠意義。2）通過波紋管設計軟件、材料庫軟件、模具庫軟件建立，完成了對材料、模具的規范化管理，能有效控制材料成本和模具維護與管理。3）通過INVENTOR軟件，使波紋膨脹節直接生產產品制造用零部件圖樣和工藝技術文件。直接轉化為生產、檢驗控制文件。4）項目實現了技術設計、質量控制、生產制造、應用追溯一體化。（本文作者：曹曉娜 單位：秦皇島北方管業有限公司）

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中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2012）02-0-02

引言

隨著計算機技術和創新管理的發展，以往串行的工業設計流程已遠不能應對激烈的市場競爭，如何使工業設計在產品創新中發揮更大作用變得十分重要。二十世紀九十年代以來，產品并行工程設計和PLM等概念的提出為工業設計發展有重要意義。國內外專家認為PLM的發展促進工業設計信息化，但是，多數并行工程的研究應用在產品開發過程中，工業設計作為產品開發的一個獨立環節，又參與整個開發過程，因此工業設計流程也隨著PLM的發展而變化.有必要對基于PLM的工業設計各個環節的運行做深入研究。手機作為主要通訊工具，如何在PLM的背景下縮短產品生命周期、應對變幻莫測的市場變化十分必要。

一、產品生命周期管理對工業設計的影響

1.文獻綜述

2002年美國咨詢公司CIMdata對PLM從三層含義來詮釋其對促進信息化的重要性。即PLM是一種策略、一種理念和一系列軟件[1]。國內學者曹陽提出了綜合利用并行工程和工業設計使能技術，整合工業設計串行過程，重構工業設計并行過程的新思路。劉國豪[2]認為加強工業設計融入先進管理技術系統的深入研究，優化和重構工業設計流程，有利于充分發揮工業設計在產品集成開發中的作用。關于PLM對產品開發的影響，國內外學術界已經取得了一定的成果，但是單獨把工業設計拿出來研究的還不多，不夠深入。

2.產品生命周期管理的含義及定位

隨著信息技術的發展，產品生命周期管理已經逐漸被企業接受并蓬勃發展。產品生命周期管理(PLM)是一種支持產品全生命周期信息的創建、管理和應用的技術。它強調對產品生命周期內跨越供應鏈的所有信息進行管理和利用。產品生命周期管理是一個發展很快、比較新的領域，對它的定義也有不同的理解。美國著名咨詢公司CIMdata在2002年了一份PLM報告，對PLM進行定義：(1)PLM是一種商業戰略，即與產品創新有關的信息技術總稱；(2)PLM是一種理念，即對產品從創建到到使用，再到最終報廢等全產品生命周期的數據信息進行管理的理念；(3)PLM是軟件產品，這些軟件不僅針對產品開發過程中的數據進行管理，同時也包括產品數據在生產、營銷、采購、服務和維修等部門的應用。

3.并行工程的含義以及國內外發展狀況

由于產品生命周期管理強調對全生命周期的管理，各個部門的對接變的十分重要，所以并行工程成為現代工業設計的發展方向。1988年美國國家防御分析研究所完整地提出了并行工程(CE―Concurrent Engineering)的概念，即“并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)的系統方法。要求產品開發人員從一開始就考慮到產品全生命周期內各階段的因素。并強調各部門的協同工作，最大限度地減少設計反復，縮短設計、生產準備和制造時間。

目前，并行工程已經在國外得到廣泛應用，如飛機、計算機、機械以及電子類產品。相對國外，中國的并行工程發展較晚，20世紀90年代，并行工程引起政府和學術界的高度重視。我國在實施新一代CIMS工程時，863主題專家組織相關專家進行研究和技術開發，使我國在并行工程的理論研究、技術開發等方面趕上世界先進水平。

工業設計貫穿整個產品生命周期，無論是前期的用戶調研和概念設計，還是新產品的造型等工業設計都發揮著重要的作用。工業設計并行工程不僅可以縮短產品生命周期的時間，而且可以最大限度的減少資源浪費。工業設計和產品生產的各個環節發生對接。

4.PLM對工業設計的影響

現代的工業設計流程需要適應新管理和新技術的要求，因此工業設計是新產品開發的重要環節。這主要是有幾個因素構成，先進的技術在發展；客戶的需求在變化；產品生命周期在縮短，研究表明[3]，在過去50年間，產品生命周期已經縮短到原來得四分之一，新產品不再有五到十年的生命周期，甚至已經出現上市一代，儲存一代，開發一代的趨勢；還有就是來自國內外的激烈競爭。由于各個階段和各部門的并行，使產品可能出現的錯誤盡早修正，避免在產品生命周期后期才發現不足，節省成本、人力等，使產品生命周期時間縮短。

工業設計的信息化離不開PLM的發展。設計師團隊將通過PLM系統交換和共享產品數據和思路，協同完成設計工作。產品生命周期管理(PLM)、產品數據管理(PDM)、產品主模型(PMM)的共同作用使產品生命周期的時間縮短。所有用戶可以通過PMM軟件完成他們的技術任務。PMM貫穿整個產品生命周期，產品生產的所有數據都包含其中。產品主模型的功能可用于用戶研究、概念設計、產品設計、工藝設計、產品制作、市場分析、環境分析、使用分析等等。工業設計師、工程設計師、軟件工程師、廣告設計師等能夠在異域空間端對端地共享產品主模型技術。不同部門的工作人員并行，通過對數據信息的管理盡早發現、修改錯誤，達到縮短產品生命周期的目的，同樣有益企業對成本的控制。

二、現代工業設計流程

1.傳統的工業設計串行過程

串行工程是把整個產品開發全過程細分成很多步驟，每個部門和個人都只做其中的一部分工作，而且是相對獨立進行的，工作做完以后把結果交給下一個部門。即從需求分析、產品結構設計、工藝設計一直到加工制造和裝配是―步步在各部門之間順序進行。傳統的工業設計串行過程把用戶調研、概念設計、模型設計、工藝制作、生產制造、產品上市分為先后順序(如圖1)，各個環節幾乎沒有對接。工業設計的串行過程以遠不能適應當今的市場。羅伯特.庫伯認為速度產生競爭優勢和較高的盈利能力，而且速度意味著較小的意外。串行的工業設計會造成材力、財力和人力的浪費。造成用戶調研和設計環節的脫節。

圖1 傳統的工業設計串行過程

2.PLM背景下的工業設計

工業設計從用戶調研到產品上市，可以分為六個環節。用戶調研應貫穿整個產品生命周期，各階段表現其不同的特征，制定出需求分析報告，由PDM軟件整理出的數據共享到虛擬的產品主模型中，通過PDM提供的數據和其它部門進行并行，縮短產品生命周期的時間，提高效益。概念設計要和用戶設計溝通，根據用戶調研的結果和數據進行概念設計，包括新產品的可行性、使用環境、材質、控制成本等，在產品主模型中可以和各部門交流，制定可行性分析報告，盡早發現問題，進行質量監管，縮短產品生命周期的時間。3D建模階段需要使用專業的工業設計軟件，如3DMAX、PRO/E、RHINO、ALIAS、CAD等。制定3D模型評估報告和結構設計進度計劃表。同時，工業設計軟件需要和PLM、PDM、PMM協同工作。詳細設計，3D建模之后由設計評審反饋給建模，建模要與結構設計評審和硬件設計評審及時溝通，考慮操作性和審美因素等，制定結構設計評審記錄和硬件設計評審記錄。通過對3D模型和結構設計的修改以及硬件設計、軟件設計的溝通實施模型設計。模型設計需要通過結構設計的評審和模具制作驗證，對其進行修改，制定結構設計內部和外部的記錄以及模具制作進度表。生產制造受質量監管和成本控制，上市后的銷售直接反饋給生產制造。整個工業設計流程與結構設計、硬件設計、軟件設計并行，并以PLM、PDM、PMM為基礎，使工業設計每個環節與其它團隊盡可能并行且以數據為依據、文檔記錄，及時對其數據和信息管理，提高產品質量，縮短產品生命周期時間，增加市場競爭力(如圖2)。

圖2 PLM背景下的工業設計流程圖

三、PLM背景下的手機設計開發研究

隨著信息技術、計算機技術、網絡技術的發展，手機的發展趨勢表現為產品生命周期縮短、更新換代速度換代速度加快、顧客需求多樣化、個性化。以前由于技術受限制，串行的手機設計延長了生命周期的時間，現代的手機設計流程可分為兩種：第一種是ID，即工業設計；第二種是MD(結構設計)，第一種更有利于企業和設計公司搶占市場。由于以往工業設計和結構設計之間存在矛盾，造成開發時間變長，成本隨之增加。

手機設計由多個部門和人員構成，并且有相關技術做支持，包括產品生命周期管理(PLM)、產品數據管理(PDM)、產品主模型(PMM)，手機設計制造流程大致可分為工業設計、結構設計、硬件設計、軟件設計、項目管理、資源開發部、質量監管。工業設計中的幾部分(市場調研、概念設計、模型設計、工藝設計、試產準備、產品上市)與結構設計、硬件設計、軟件設計并行。項目管理、資源開發部和質量監管要貫穿整個設計過程。項目管理的任務是管理項目的進度和協調各部門的關系，資源開發部發掘新材料，保證材料充足，手機開發流程必須是一個質量保證的過程。盡可能的使各部門之間的并行來達到最大限度縮短產品生命周期的時間。

結語

隨著傳統的工業設計串行過程模式自身弊端的暴露和信息技術、計算機技術、網絡技術的發展，基于PLM背景下的并行工程等先進技術和理念必然會代替之前的串行工業設計流程。PLM影響下的工業設計流程已經不僅需要和設計團隊對接，更要適應市場的需求；再者，PLM不僅是一種技術，也是一種理念，對它的深入研究有利于從根本上發揮工業設計在產品創新中的地位。基于PLM的工業設計流程研究有利于縮短產品生命周期的時間，實現工業設計流程中的各部門對接，以此來提高市場競爭力。

參考文獻：

[1]賈紅雨,張力,楊蘭.產品生命周期管理系統效益評價系統研究[J].現代制造工程,2009(03):136-140.

[2]劉國豪.基于并行工程的工業設計流程構建[J].裝飾,2010,206(06):82-83.

[3]羅伯特.G.庫伯.新產品開發流程管理:以市場為驅動[M].北京:電子工業出版社,2010:7-8.

篇（10）

1 前言

一個成熟的企業，產品開發必須有一套成熟的方法。運用這種方法，再加上工程師們自身的出色設計能力，才能設計出優秀的產品。而把成熟的方法運用到整個產品開發的過程中，便可以更好的保證產品的質量和開發速度，做到優化設計。

在此，我們結合實際經驗，簡單地介紹一下關于小家電產品開發的整個過程，以及在這個過程中怎樣設計出符合市場要求的產品。

2 開發過程簡介

在一個產品的開發過程中，分為許多個不同階段，每個階段需要不同人參與，共同完成一個產品的開發。雖然每個企業可能有不同的開發管理方法和制度，但以下幾個階段是不可缺少的：1、產品策劃；2、外觀設計；3、結構設計；4、電控設計；5、模具制作；6、樣機試制；7、批量試制；8、量產。

3 詳細開發過程

3.1產品策劃

對于一個產品是否受市場的喜歡，有多方面的因素決定，包括產品的外觀、質量、性能、功能等，我們把這些因素統稱為產品賣點。對于一個產品策劃師，需要對市場現狀、競爭對手的產品、消費者的需求、產品渠道等進行逐一調查，然后才能進行產品策劃。

市場現狀調查，是為了了解該產品的未來是否有好的發展前景。

競爭對手的產品調查，是為了借鑒競爭對手的開發思路以及銷售價格，設計出比競爭對手更適合市場的產品，或者設計出具有差異化的產品。

消費者的需求調查，主要是為了挖掘消費者對產品的利益需求點，力求最大化滿足消費者的需求。

產品渠道調查，主要是為了設計出符合本企業現有銷售渠道的產品。

綜合以上多方面的調查結果，才能策劃出針對不同生活閱歷、生活背景和個人喜好的最佳的產品開發意向。

3.2外觀設計

在完成產品策劃以后，就需要對產品進行外觀設計。作為一個工業設計師，同樣的產品功能、同樣的技術條件，怎樣通過不同的藝術造型風格、不同的適宜的色彩搭配來創造產品不同的形象尤其顯得重要。不僅需要考慮產品的形狀、色彩、工藝可行性以及結構的最大化利用等內容，在整個設計過程中還需要與產品策劃師和結構工程師不斷的溝通。

外觀設計的一般流程是：繪制二維草圖――渲染――繪制三維模型圖――制作外觀手板――絲印。

3.3結構設計

對于小家電產品而言，產品的結構設計階段是產品開發的主要工作，它直接關系到后續的模具制作、樣機制造、認證、小批量試制等多個環節。

在產品策劃完成后，結構工程師需要針對產品策劃確定的功能賣點進行構思，研究以怎樣的結構形式去實現所需要的功能，評估其結構強度、消費者使用方便性、性能等是否能夠達到要求，構思的結構形式是否侵犯專利等問題。

在工業設計完成后，結構工程師應該根據工業設計繪制的三維模型圖進行拆件設計，即把一個整體的外觀拆分成若干零部件，分別進行設計。

在結構設計過程中，拆件設計步驟顯得尤為重要，因為關系到整個產品的系統設計，具體到每個零部件的擺放位置，其配合方式、固定方式，零部件的運動分析，產品的安全標準（主要考慮內部溫升、非正常工作等）。

單一零部件設計時，需要考慮的問題也是多方面的，如零部件自身的結構強度、模具的可實現性、與其他零部件之間的配合間隙、國家安全標準等問題。零部件設計完成后，需要對總的組裝圖進行評審，評審其結構強度、零部件之間的裝配工藝、模具工藝、性能及質量要求。評審合格后，方可進入模具制作。

3.4電控設計

在產品結構設計前期，結構工程師會根據電控工程師的要求，設計出電控零部件的尺寸，并把這個尺寸反饋給電控工程師。電控工程師就需要根據具體的尺寸進行電控部件的設計，以實現產品的功能控制要求。并且在這個過程中，需要根據產品策劃確定的功能賣點，對控制程序進行初步的設計，待樣機組裝完成后，再進行產品的性能調試。

3.5模具制作（此處舉例塑料模具）

完成產品結構設計以后，需要選擇合適的模具廠進行模具制作。在模具制作前，工藝工程師需要對產品的進膠方式、模穴數、模具材料、零部件使用材料的收縮率、注塑機床的規格等進行確定，把確定后的資料下發給模具廠，模具廠根據要求進行模具設計。在模具設計完成后，需要組織結構工程師、工藝工程師進行模具評審，檢查產品的澆口、分模線、預留的改模空間是否符合產品的設計需求。評審合格后，方可制作模具。

3.6樣機試制

在模具制作的過程中，結構工程師需要對除開模零部件以外的其他零部件進行打樣。模具制作完成后，用模具生產出首樣，待所有零部件準備齊全后進行樣機的試制。樣機試制的主要目的是發現結構設計、模具制作過程中的錯誤，并進行整改。而且，裝好樣機后，需要按照國家安全標準（小家電執行家用及類似用途電器的安全GB4706.1-2005），企業內部的性能、可靠性標準進行測試。通過實驗發現問題，并進行有效的整改。整改完成后，項目一般組織進行樣機狀態的評審，評審合格后，即進入小批量的試產工作和產品的認證工作。

3.7批量試制

批量試制又稱小批量試產，主要目的是了解產品的生產工藝，經裝配后發現的批量性問題。因為樣機試制時，只試制少量的產品，而零部件的生產存在不穩定性，批量裝配時，就會有一些配合的誤差，或者因為生產線工人的操作不規范引起各種問題。對于這些問題，需要在批量試制時發現，并通過工藝手段去控制或者整改。其中涉及模具的更改、工裝的制作、操作的規范問題。

3.8量產

在完成批量試制的問題整改后，進行評審，即可進入量產階段，整個開發過程到此就算完成。后續，在不斷的生產過程中，可能還會出現一些新的工藝問題，或者產品接到一些售后投訴，還需要進行質量整改，這都需要結構工程師持續跟進并改善的。

4 結束語

以上通過對小家電產品整個開發流程的簡單介紹，我們可以看出，一套成熟的產品開發方法在小產品開發中的重要性，它以標準化的模式引導工程師們在開發過程中合理控制開發周期，其中外觀設計、結構設計以及電控設計是可以交叉開展的，開發周期的縮短主要靠這幾個環節來爭取。而樣機試制、批量試制以及量產又是控制整個產品質量的關鍵階段，必須循序漸進、馬虎不得，更不能抱有僥幸心理。嚴格控制好每個開發過程，只有真正用心開發的產品才能體現設計的靈魂，才能最終贏得消費市場。

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中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：

引言：

隨著科技的發展,尤其是:電子技術、信息技術的發展,使得傳統的機械系統的設計受到了極大的沖擊。現在,越來越多的機電‘一體化產品在機械系統中發揮著重要的作用。面對信息時代沖擊,客觀要求工程技術人員改變傳統的設計思維理念,在傳統的機械系統設計的基礎上,結合電子技術、信息技術,設計出更多更好的機電一體化產品。

1.機電一體化機械系統的設計特點

傳統的機械系統和機電一體化機械系統的主要功能都是完成一系列的機械運動,但由于它們的組成不同,導致它們實現運動的方式也不同。傳統機械系統一般是由動力件、傳動件、執行件3部分加上電器、液壓和機械控制等部分組成,而機電一體化中的機械系統應該是“由計算機信息網絡協調與控制的,用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和(或)機電部件相互聯系的系統”。其核心是由計算機控制的,包括機、電、液、光、磁等技術的伺服系統。由此可見,機電一體化中的機械系統,已經成為機電一體化伺服系統中的一個重要組成部分,它不再僅僅是轉速和轉矩的變換器,還需使伺服電機和負載之間的轉速與轉矩得到匹配,也就是在滿足伺服系統高精度、高響應速度、良好穩定性的前提下,還應該具有較大的剛度、較高的可靠性和重量輕、體積小、壽命長等特點。

機電一體化機械系統設計與傳統的機械系統設計一樣有傳動設計和結構設計部分,只是由于機電一體化的特征決定了在機械系統設計過程中有它自身的特點,下面就從傳動設計和結構設計兩方面進行敘述。

1.1機械傳動設計的特點

機械傳動設計的任務是把動力機產生的機械能傳遞到執行機械上去,機電一體化系統中機械傳動系統的設計就是面向機電伺服系統的伺服機械傳動系統設計。根據機電有機結合的原則,機電一體化系統中采用了調速范圍大、可無級調速的控制電機,從而節省了大量用于進行變速和換向的齒輪、軸承和軸類零件,減少了產生誤差的環節,提高了傳動效率,因此使機械傳動設計也得到了很大的簡化,其機械傳動方式也由傳統的串聯或串并聯方式演變為并聯的傳動方式,即每一個機械運動都由單獨的控制電機、傳動機構和執行機構組成的子系統來完成,各個運動之間的傳動關系則由計算機來統一協調和控制。因此機電一體化機械傳動系統具有傳動鏈短、轉動慣量小、盡可能采用線性傳遞、無間隙傳遞等設計特點。

1.2機械結構設計的特點

機電一體化的機械結構仍屬于傳統機械技術的范疇,在滿足伺服系統對其穩、準、快要求的前提下,從整體上說應逐步向精密化、高速化、小型化和輕量化的方向發展。因此在進行結構設計時就應綜合考慮到各個零部件的制造、安裝精度,結構剛度,穩定性以及動作的靈敏性和易控性。對具體的零部件的設計提出了更高、更嚴的要求,例如:采用合理的截面形狀和尺寸、采用新材料和鋼板焊接結構來提高支承件的靜剛度;采用高傳動效率和無間隙的傳動裝置和元件,如滾動絲杠,消除間隙的齒輪副、齒輪齒條副、蝸輪蝸桿副來提高運動的靈敏性和定位的準確性;采用低摩擦系數的導軌提高運動的平穩性。近幾年在結構上也出現了并聯形式,如并聯機器人、并聯機床等,極大地簡化了機械結構,提高了產品的剛度重量比及精度。

2.機電一體化機械系統的設計思路

機電一體化的機械系統設計主要包括兩個環節:靜態設計和動態設計。

2.1 靜態設計

靜態設計是指依據系統的功能要求,通過研究制定出機械系統的初步設計方案。該方案只是一個初步的輪廓,包括系統主要零、部件的種類,各部件之間的聯接方式,系統的控制方式,所需能源方式等。有了初步設計方案后,開始著手按技術要求設計系統的各組成部件的結構、運動關系及參數；零件的材料、結構、制造精度確定；執行元件(如電機)的參數、功率及過載能力的驗算；相關元、部件的選擇；系統的阻尼配置等。以上稱為穩態設計。穩態設計保證了系統的靜態特性要求。

2.2 動態設計

動態設計是研究系統在頻率域的特性,是借助靜態設計的系統結構,通過建立系統組成各環節的數學模型和推導出系統整體的傳遞函數,利用自動控制理論的方法求得該系統的頻率特性(幅頻特性和相頻特性)。系統的頻率特性體現了系統對不同頻率信號的反應,決定了系統的穩定性、最大工作頻率和抗干擾能力。

2.3 靜態設計的優勢

靜態設計是忽略了系統自身運動因素和干擾因素的影響狀態下進行的產品設計,對于伺服精度和響應速度要求不高的機電一體化系統,靜態設計就能夠滿足設計要求。對于精密和高速智能化機電一體化系統,環境干擾和系統自身的結構及運動因素對系統產生的影響會很大,因此必須通過調節各個環節的相關參數,改變系統的動態特性以保證系統的功能要求。動態分析與設計過程往往會改變前期的部分設計方案,有時甚至會整個方案,要求重新進行靜態設計。

3.機電一體化機械系統的設計

機電一體化機械系統的設計和傳統的機械系統的設計有很大的不同之處。傳統機械系統一般是由動力元件、傳動元件、執行元件3個部分加上電磁、液壓和機械控制部分,而機電一體化中的機械系統應該是“由計算機信息網絡協調與控制的,用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和機電部件相互聯系的系統。”其核心是由計算機控制的,包括機、電、液、光、磁等技術的伺服系統。由于機電一體化機械系統有別于傳統的機械系統,所以在機電一體化機械系統的設計過程中要從以下兩個方面加以重視。

3.1機械傳動設計

機械傳動設計的任務是把動力機產生的機械能傳遞到執行機械上去,機電一體化系統中機械傳動系統的設計就是面向機電伺服系統的機械傳動系統設計。根據機電有機結合的原則,機電一體化系統中采用了調速范圍大、可無級調速的控制電機,從而節省了大量用于進行變速和換向的齒輪、軸承和軸類零件,減少了產生誤差的環節,提高了傳動效率,因此使機械傳動設計也得到了很大的簡化,其機械傳動方式也由傳統的串聯或串并方式演變為并聯的傳動方式,即每一個機械運動都由單獨的控制電機、傳動機構和執行機構組成的子系統來完成,各個運動之間的傳動關系則由計算機來統一協調和控制。因此機電一體化機械傳動系統具有傳動鏈短、轉動慣量小、盡可能采用線性傳遞、無間隙傳遞等設計特點。

3.2機械結構設計

從結構設計來講,應從整體上向精密化、高速化、小型化和輕量化的方向發展。因此在結構設計時應綜合考慮到各個零部件的制造、安裝精度,結構剛度,穩定性以及動作的靈敏性和易控性。對具體的零部件的設計提出了更高、更嚴的要求,如采用合理的截面形狀和尺寸、采用新材料和鋼板焊接結構來提高支承件的剛度;采用低摩擦系數的導軌提高運動的平穩性。除了以上兩個方面以外,機電一體化機械系統設計還需工程技術人員在設計方法上大膽創新,充分利用已有的模塊,,并且在設計之初,就考慮到產品在制造、使用過程中對生態環境的影響。

4.結語

機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力,又是開啟機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。設計好機電一體化機械系統是“機電一體化”產品的前提。面對日益發展信息時代,掌握機電‘一體化機械系:統設計的思路,是開發機電一體化產品的關鍵所在。必須結合各自的實際,開發實事求是的機電一體化機械系統,實現效益的提升。

參考文獻：

[1]汪丁丁.機電一體化機械系統設計.濟南:山東出版社,2003