产品结构设计十篇

产品结构设计篇1

正确的产品结构设计理念将会加快设计开发的进度，让设计人员有一个清晰的思路和对设计实现方式的准确判断，避免后续设计的人为低级的错误，也是成为一个优秀结构工程师的关键。以下的设计理念供大家参考和共享，每个人都需要总结自己的设计经验，并形成自己独有的设计风格。

1.1 从顶端到底端的设计理念（TOP===>DOWN）

以往的设计往往从零部件开始，再把零部件组装起来，这样一旦产品出现方案性的错误，将引起整个设计较大的调整和修改。TOP=>DOWN的设计理念是根据产品的功能要求，从产品的堆叠、布局和组装关系开始设计，再逐步细化到组装方式的实现和零部件的细节设计，并通过适当微调布局和组装关系，以适应细节设计和产品功能的要求。这种从整体到局部，从顶端到底端的设计方法需要设计者对产品具有全局性的考虑。

1.2 DFMA的设计理念

所谓DFMA，是“Design for Manufacture and Assembly”的缩写，也就是说产品的结构设计要能满足易于制造和方便组装的要求，满足产品制造的工艺性要求。我们知道现在的生产制造都是快速的规模化和工业化的大批量生产，易于制造和组装的设计才能大大降低成本，迅速占领市场，这也是设计者需要与产品工艺工程师持续沟通的关键。但是这种设计理念是不能以牺牲产品的功能性和可靠性为前提的。

1.3 并行和协同开发的设计理念

产品结构设计的工作涉及面广，任何人不可能精通整个设计中的所有事项，因此需要在设计中不断与市场工程师、硬件工程师、ID工程师、模具工程师、LAYOUT工程师和生产工艺工程师沟通交流，听取他们的建设性的建议，不断优化和改善设计。不要等到设计完了，才发现与客户要求不符，有电磁屏蔽和散热问题，模具上做不了，与电子元器件有干涉，无法生产制造和组装等等问题，导致设计的推倒重来，浪费大量的人力物力而没有达到设计的效果。并行和协同设计就是通过不同部门间的互动交流，结构设计和问题解决同步进行，避免出现无休止的发现问题并修改设计的死循环当中，达到“设计完，问题毕”的设计效果。

1.4 绿色环保的生态设计理念

绿色环保的设计理念在结构设计上主要体现在环保材料的适用，ID外观造型选择的简化，少零件和少后处理工序的设计，减少壁厚和节约材料的设计，可拆卸、少热熔和少超声的组装方式设计等等。这种生态设计的理念能够确保产品的可拆卸，可回收，可维护和可重复利用。

1.5 模块化的产品设计理念

所谓产品设计的模块化是根据产品的功能和实现要求，把整个产品分成多个独立但又相互关联的单元模块，完成各个单元模块的设计后，通过相互的关联组装，从而完成整个设计。这种设计方法可以把一个非常复杂的设计问题简单化，并且设计好的各个独立的模块还可以应用在其他项目的产品设计中。目前我们公司的产品多为上下盖的扣合方式实现，相对简单，应用到模块化的设计不多，其中PLC产品的活动插头是一个很好的例子，但费用比较高。

1.6 安全、可靠，满足产品功能性和人机工程学的设计理念

产品结构设计篇2

【关键词】火电厂；阀门；产品设计；知识表示

前言

火力发电厂阀门作为一种通用机械产品，产品设计的特点，同时具有机械设计知识的一般知识，火电厂的阀门产品有不同的特点，从结构和设计的通用机械产品。因此，针对火电厂阀门产品的结构特点和设计过程，确定其产品设计的领域知识构成，构建火电厂阀门产品集成知识模型，实现火电厂阀门设计领域知识的合理表示是知识支持机制研究的前提。

1 火电厂阀门的设计理论探讨

火电厂的阀门为密封和副密封，一般采用密封副两平整光滑密封面相互挤压 来阻止介质通过。从理论上讲，用先进加工技术，把密封副两密封面加工成非常平整，同一平面上，加工痕迹非常细平，然后两密封面相互接触成为密封副，当给密封副加上外载时，在相互挤压作用下，两密封面之间细小加工痕迹被压平，两密封面之间完全接触。于是阻止介质从密封副两密封面之间通过，密封副达到密封。在现实中，无论什么先进加工技术，都不可能把密封面加工成非常平整，同一平面上加工痕迹非常细平。因此，在实际密封面上，总是存在着因加工留下的凹凸不平的凹槽和凸峰，同样用任何加工方法都不能把密封面加工成完全平面，两密封面相互接触不可能完全面面接触。当两密封面相互接触时，首先因两密封面平面度原因，使得两密封面接触不是内边缘接触外边缘不接触，就是内边缘不接触外边缘接触，然后，在接触部分中，凸峰与凸峰接触，凹槽与凹槽形成沟槽通道。当给密封副加外载时，其作用是相互接触的凸峰产生弹性变形或塑性变形，扩大两密封面接触面积，减小沟槽通道直径，但不可能达到沟槽通道消失或两接触面完全面面接触，因为两密封面存在平面度问题和外载大小受限制问题，两密封面之间因加工精度引起的沟槽通道中，有部分沟槽通道是畅通一段距离后被凸峰阻死的，有部分沟槽通道是截面积变化大，流道小，长度长，一端接通外腔，另一端接通内腔畅通通道，那些被凸峰阻死的沟槽通道，虽然存在，但已被阻死，已达到密封效果，那些两端畅通的沟槽通道，是密封副密封与否的关键，当畅通沟槽通道直径很小，其最小直径小于介质分子直径时，密封副达到密封，此密封称绝对密封。当畅通沟槽通道有部分直径大，其最小直径大于介质分子直径时，介质可以通过这部分畅通沟槽通道由外腔流向内腔或由内腔流向外腔，但这部分畅通通道截面积变化大，流道方向变化，介质若从一端流向另一端是非常难的，其通过流量非常细小。当整个密封副畅通沟槽通道流量全部汇加起来，在规定时间内总流量小于一滴或一个气泡时，也可认为密封副已达到密封，此密封称为相对密封。

2 火电厂阀门的产品结构与设计

火电厂阀门的总体结构设计基于管路系统对阀门提出的使用要求，即阀门设计应满足工作介质的压力、温度、腐蚀、流体特性，以及操作、制造、安装、维修等方面对阀门提出的全部要求。这些要求反映在阀门设计的基础技术数据上，即所谓的“设计输入”，主要包括阀门的用途或种类、介质的工作压力、介质的工作温度、介质的理化性能等，同时对于火电厂阀门与管道的连接形式以及阀门的驱动方式也有很高的设计要求，根据使用要求和相关设计标准，确定阀门产品的总体设计要求。总体设计数据作为阀门主要结构和性能参数，导航和影响了整个产品的详细结构设计过程，决定了产品各结构参数的组成、选择和驱动。因此，可将上述参数定义为产品实例的索引属性，作为产品级实例检索与重用的依据。

3 火电厂阀门产品设计领域知识构成

阀门产品作为一类通用的机械产品，其产品设计具有一般机械产品设计的特点，同时，又必须遵循阀门行业和各自生产企业所特有的设计规范，阀门产品设计中涉及相关的工业标准、设计准则、设计经验、设计实例等多方面的设计知识。

3.1 火电厂阀门产品设计的标准

火电厂阀门产品设计必须在相关的标准规范下进行，阀门产品所采用的设计标准，从标准级别来讲，可以分为国际标准、国家标准、行业标准和企业标准。另外，阀门产品设计的相关标准有不同的适用范围，有些标准是适用于各类阀门产品的，如阀门的公称通径标准系列和公称压力标准系列等；有些标准是针对具体的阀门品种的，如蝶阀阀座最小流道通径标准、法兰连接蝶阀结构长度系列等。

3.2 火电厂阀门产品设计经验知识

针对火电厂阀门企业而言，在长期的阀门产品设计、生产过程中，会积累大量的经验知识，这些经验知识主要体现在阀门产品的一些关键设计参数的取值，经验设计算法，具体阀门产品的典型结构和外协外购零件的供货信息等方面，经验知识有些存在于设计人员的脑海中，有些存在于已完成的产品设计实例中，往往不够集中，不够明显。火电厂阀门产品设计中的经验知识主要包括以下几个方面。其一，关键设计参数经验值在火电厂阀门产品的结构设计中，有一些关键的设计参数，如阀体壁厚、阀板厚度、蝶阀阀杆直径、蝶阀偏心尺寸等，这些参数作为阀门产品设计的重要结构参数，直接影响阀门产品的设计质量，对这些参数的设计计算，在相关标准和手册有些提供有计算公式，但很多公式也属于经验公式，由于阀门产品设计工作情况复杂，需要考虑的问题是多方面的，很难用精确的物理模型或力学模型进行描述，例如，阀体壁厚的计算是按强度进行考虑的，但对大口径的常、低压阀门，刚度成为设计的首要问题，在刚度计算模型不够精确的前提下，经验数据往往具有更大的参考价值。其二，经验设计算法在阀门产品设计时 ，一些重要零部件的关键参数需要进行设计计算或校核，在相关的阀门设计手册中，提供了相关的经验算法，另外具体的阀门生产企业在长期的实践中，也总结了特有的经验算法，如双偏心蝶阀密封锥角的计算，三偏心蝶阀锥偏角和密封锥角的确定等，在实际产品设计中发挥着重要作用，是领域设计知识的重要组成部分。其三，在典型结构阀门产品的设计长期设计经验中，企业对有些零部件积累了丰富的可选设计结构，如双偏心蝶阀的密封结构，根据密封形式的不同，可选择不同的密封结构，分别对应着不同的阀板和阀座结构。

3.3 阀门产品设计知识表示

在明确火电厂阀门产品设计领域知识构成的前提下，依据阀门产品结构和设计特点，结合具体阀门产品的结构构成和设计流程，构建阀门产品设计的集成知识模型，实现设计知识的全面综合表达，是实现知识驱动的阀门产品设计的基础和前提。在产品族本体模型之下，针对特定的火电厂阀门品种，可以进一步构建详细的产品本体模型，通过对阀门产品总体结构和设计过程的研究分析发现，阀门产品设计在总体设计参数定义之下，按照设计过程确定的零部件生成顺序，零部件间在结构和尺寸参数方面具有很强的继承性和设计关联性，产品上级构件的结构形式与尺寸参数，定义或导航了下级结构构件的生成。因此，按照零部件间的装配和设计关联关系，基于设计单元构建特定阀门产品的本体模型。

4 结束语

根据结构特点和火力发电厂的阀门产品设计过程中，组成和阀门产品设计知识的分类，使用本体和面向对象的思想和方法，完成了基于设计单元的火电厂阀门产品本体模型的构建，在此基础上构建了火电厂阀门产品设计的集成知识模型，实现了火电厂阀门产品领域设计知识的分层次综合表达。

参考文献：

产品结构设计篇3

[ 关键词 ] 结构性产品 结构性存款 衍生产品

一、我国结构性存款产品的特点

2002年9月,中国光大银行在中国首推外币结构性存款业务,自此之后,结构性存款产品在我国市场上蓬勃发展,内地机构和个人投资者对结构性产品越来越了解和重视,随着市场上理财需求的激增,结构性存款产品在我国迅速发展,产品种类不断多样化,市场规模不断扩大,创新速度不断加快,在商业银行的理财业务中起着基础性、领先的作用。

本文以我国市场上外币结构性存款产品为样本,研究现阶段我国结构性存款产品设计中的特点。通过分析,发现我国现阶段结构性存款产品设计的特点如下:第一、外币产品以美元和港币为主要投资货币,虽然以美元和港币投资的产品仍占主导地位,但同时我们也要注意到其他币种的结构性存款产品比重有上升趋势。第二、存款期限以短期为主,在产品期限结构方面,各家银行推出的结构性存款产品期限普遍趋短,三个月的理财产品较受欢迎,一个月的超短期产品也屡见不鲜。第三、实际存款期限选择权主要在银行。第四、标的资产不断创新,引入新元素已成结构性存款设计的趋势。第五、流动性较差,在我国由于结构性存款发行主体水平参差不齐,同时又受到多种条件的限制,要以结构性存款产品获取流动性比较困难。

二、我国结构性存款产品设计存在的问题

通过对我国结构性存款市场中的产品进行简单的分析,我们不难看出我国商业银行在结构性存款业务己经取得了一定的进展,但同时也存在着一些不容忽视的问题。从产品开发设计的角度,我们将结构性存款设计中存在的问题归纳为以下几点:

1.产品同质性高。我国商业银行推出的结构性存款产品同质性高,为客户量身定做的产品有限。我国商业银行开展衍生产品交易的基础资产主要是利率和汇率,与国际商业银行提供的金融衍生产品结构比较来看,国内提供的金融衍生产品种类明显偏少,各家商业银行推出的金融衍生产品也具有高度的同质性。金融产品的可复制性和无版权保护就导致各银行之间提供的产品差异很小,结构性存款市场的竟争最终成为价格的竞争,有时为了争取大的资金客户甚至不加利润空间,导致了竞争效率的低下和利润的流失。

2.产品风险梯度不够完善。我国商业银行推出的结构性存款风险梯度不够完善,客户风险偏好需求无法得到充分满足。对于个人客户,从风险梯度上看,存款和债券买卖的风险相对较小,收益较低,包括现有商业银行理财计划在内,都属于相对保守的金融产品;基金、股票、信托和私募基金则处于另外一端,风险相对较大,收益较高,属于较为进取型的金融产品。市场中缺乏的是介于这两者之间的稳健收益型理财产品,这些产品包括:带结构的固定或浮动收益债券结构性产品、保证收益的股票挂钩产品、债券股票结合产品等等。

3.某些产品定价不合理,缺乏连续、透明的估值信息体系。对于某些同一类型的结构性存款产品,不同的银行给出的期限和利率有很大区别,呈现出一定的随意性。另外,产品存续期间内有关估值信息披露也不规范。完善的经济指标披露制度是金融市场的信息基础,而我国国内商业银行的信息披露不太规范,除上市银行按中国证监会的要求披露年报外,其他商业银行少有披露。即使有披露,对金融衍生产品的交易情况基本不涉及。

三、结构性存款产品设计的建议

结构性产品对于商业银行意味着重要的非利息收入来源以及自身综合市场竞争力的提升。不论出自对盈利的追求或是行业竞争的压力,大力发展结构性存款业务已经成为商业银行的必然选择。结合我国商业银行开展结构性存款业务的状况和产品设计中存在的问题,笔者认为可以从下面几个方面着手,推进我国商业银行结构性存款业务的发展:

1.丰富产品风险收益特性。在丰富产品风险收益特性上取得突破,主要是围绕挂钩资产的多样化,为理财市场增加可捕捉市场变化机会进行赢利活动及为现有投资头寸进行套期保值的品种。现阶段可选择性的重点发展几类产品,如:第一、继续开发与股票挂钩的结构性理财产品。可分为挂钩单只股票和挂钩多只股票两种情况,并都对应保本型和非保本型两个类型。第二、开发与信用事件挂钩的结构性理财产品。这里的信用可以是企业信用,也可以是国家信用,一般用企业债券和一个国家的国债来具体体现。第三、开发与多种资产或事件挂钩的混合性产品。这种产品挂钩的资产可以是股票、商品或指数、信贷事件、外汇或利率资产或事件中的两种或两种以上。

2.研发差异化产品。针对中资银行主要为结构性产品提供销售管道、在高端理财市场竞争力不足的情况,各商业银行应不断研究市场变化,调整结构性存款产品的品种结构,达到细分市场的目的。面对机构投资者,应开发个性化的产品,做到量身定做,培育高端客户,增强产品的吸引力。这种个性化的产品主要体现在挂钩资产或事件的种类及其挂钩方式上;而针对广大中小投资者,应本着标准化原则,开发零售业务,增强产品的市场流动性。

3.提高国内商业银行拆分结构性金融衍生产品和衍生产品定价能力。国内商业银行需要开发或引进金融衍生产品的定价系统,提高自主定价能力,使银行在合理承担风险的基础上获取更多的收益。特别是在人民币利率、汇率市场化日益深化的基础上,通过制定合理的人民币衍生产品报价,在提高国内金融服务效率的同时增强银行的核心竞争力。目前国际上己经有较为成熟的衍生产品电子交易系统,国内商业银行可以在开发或引进金融衍生产品定价系统的同时,引进衍生产品电子交易系统,这样有助于国内银行提高构造结构性金融衍生产品的能力。

参考文献:

[1]胡斌 胡艳君:我国商业银行个人理财产品的现状特点及机遇[J].新金融.2006(5)

[2]胡斌:人民币金融衍生产品与利率市场化[J].国际金融研究.2005(5)

产品结构设计篇4

在制造业已经高度发达的今天，塑料制品依靠它时尚的造型和靓丽的外表以及良好的强度而进入了千家万户，大到神州六号宇宙飞船、各种汽车、船舶、家用电器，小到一个儿童玩具、螺母、电子手表、塑料凳、矿泉水瓶等等，塑料制品给我们的生活带来了诸多的便利和美感。制作精美、毫无暇疵的塑料制品确实能装点我们的居室，丰富我们的生活。而带有缺陷的塑料制品不仅影响它的外观，也会影响它的使用功能。一个精美的塑料制品往往离不开一个优化的注塑模具、一个合理的成型工艺和性能优良的原材料，另外还有一个前提条件，那就是一个不断优化的结构设计。

壁厚的设计

壁厚的合理设计对一个塑料制品来说是至关重要的，制品的壁厚一般在1～6mm范围内，而最常用的壁厚数值为2～3mm。过薄的壁厚不能保证制品的强度，过厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷却硬化时间，此外还容易产生气泡、凹陷、夹心和收缩不均匀，从而造成应力集中。壁厚的设计一般来说应遵循如下原则：制品的设计应尽量保证壁厚均匀，避免壁厚突然变厚或变薄;对于壁厚过厚的地方，采用增加工艺孔等方式去掉多余的壁厚，消除该处产生的内应力。

脱模斜度的设计

为了使塑料制品顺利地从模具型腔中取出，须在制品内外壁设计足够的脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率的大小、制品的壁厚和形状，设计时一般考虑以下几种情况：制品形状复杂，深度较深，不易脱模的，应选用较大的脱模斜度；塑料的收缩率大的，应选用较大的斜度值；制品尺寸精度要求高的，应选用较小的脱模斜度；制品较高、较大的，也应选用较小的脱模斜度。

加强筋的设计

通常对于尺寸较大而壁厚较小的制品，我们可以通过在制品的适当位置设置加强筋的的方法，来改善制品的强度和刚性，但是加强筋的设置也有很多讲究，如：加强筋不应设计得过厚，否则容易在其对应的壁上产生凹陷；加强筋应有足够的斜度，底部应呈圆弧过渡；加强筋的布局要合理、均匀，应减少因收缩不匀而引起的变形和开裂；对于大面积的制品，加强筋应设计得多一些、矮一些为好。

孔的设计

塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。

圆角的设计

圆角在塑料制品的设计中既能使塑料制品的外形更加流畅、美观，又能避免应力集中，提高制品强度，也能改善物料流动情况和便于脱模。应在制品的各面及内部连接处，均应采用圆弧过渡，制品中内圆角设计的大小可遵循如下公式：0.25

嵌件的设计

为了满足连接、安装要求，制品常采用各种嵌件。多数嵌件由金属制成，由于金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩值相差很大，致使嵌件周围产生较大的内应力，容易造成制品的开裂，为防止这种现象，嵌件的设计应注意：嵌件与制品的线膨胀系数应尽可能接近;嵌件各尖角部位应倒圆角，以减少内应力;嵌件应尽可能采用圆形或对称的形状，以保证收缩均匀。

支承面的设计

塑料制品较容易变形，因此当塑料制品的支撑面为一个大平面时，大平面的变形，往往造成支撑面不平稳，因此塑料制品的支撑面一般由几个小的平面组成。应注意：当制品需要由一个面作为支撑面时，设计时不宜用整个面作为支撑面，而应采用凸边或支脚的形状来代替;当制品采用凸耳作为紧固用的支撑面时，为使凸耳有足够的强度以承受紧固力，可采用设计有加强筋的支撑面。

螺纹的设计

产品结构设计篇5

关键词： 《产品结构设计》；教学内容；教学方法

0 引言

工业设计专业的培养要求是通过学习工业设计的基础理论与知识，培养具有应用造型设计原理和法则处理各种产品的造型与色彩、形式与外观、结构与功能、结构与材料、外形与工艺、产品与人、产品与环境、市场的关系，并将这些关系统一表现在产品造型设计的基本能力的学生。从培养要求里我们可以看到结构在工业设计教育中的重要性，然而目前我国工业设计专业院校中专门开设产品结构设计课程的很少，大都以机械类的课程来代替这门课。例如机械设计基础课程，而此课程主要面向的是机械专业的学生，对工业设计专业的学生来说会出现听不懂、学不会的情况，因此教学效果也不理想。结构是产品功能得以实现的前提，不同的功能要求具有相应的结构形式。[1]工业设计专业重造型少结构和机械原理会导致社会对工业设计师能力的怀疑，也限制了学生在学习中的思考能力和实现能力。而产品结构设计课程的开设，可以让学生了解机械结构基本原理与设计的关系，掌握产品的结构、工作原理及其设计准则，使学生在产品设计的同时考虑到产品的内部构造，进一步了解其加工制造工艺，为产品设计的合理。因此，现阶段工业设计专业开设产品结构设计课程是十分必要的。文章结合教学实践体会，从教学内容和教学方法两个方面去进行研究探讨。

1 教学内容

目前我国的工业设计专业主要设于属工科的机械学院和文科的艺术设计类学院，前者依托制造技术，具有较强的科学性与现实性；后者依靠丰厚的人文知识与艺术精神能量，富有挑战性和创造力。现在工科院校招生有艺术类文科学生、理工类理科学生及文理兼收三种模式。[2] 本文主要针对工科院校下《产品结构设计》课程的研究与探讨。本课程是工业设计专业的必修课，旨在培养学生在进行产品设计时不仅考虑到产品的造型，同时也要考虑到其内部结构，进而研究产品的加工工艺和可制造性。学生在学习本课程之前，应先学习工程图学、造型材料与加工工艺、机械设计基础等课程，这些课程的学习为开设产品结构设计课程打下了坚实的基础。我校工业设计专业的产品结构设计课程，使用的教材是刘宝顺教授所编写《产品结构设计》，这本书根据机械结构的功能来划分，全书分成七个章节，分别为壳体、箱体结构设计，连接与固定结构设计，连续运动结构设计，往复、间歇运动机构设计，密封结构设计，安全结构设计，绿色结构设计。本课程重点讲述的是连接与固定结构设计，连续运动结构设计，往复、间歇运动机构设计和安全结构设计，其中将机械结构原理中最重要的部分“齿轮机构”、“凸轮机构”、“连杆机构”、“步进机构”与生活中的实际应用结合起来，启迪学生将以上结构应用到设计中去，并制作成模型，提高学生的结构创新意识。产品结构的创新可以带来造型的创新，结构创新是产品创新的重要途径之一。

2 教学方法

2.1 强调本课程学习的重要性

工业产品的设计包括外部造型设计和内部结构设计两部分。据调查，刚毕业的工业设计专业的学生参与到企业的项目中，多数学生对产品的内部结构不了解，设计产品的造型实现往往会遇到加工和制作的问题，设计构想图不能顺利实现，造型设计师需多次与结构设计师沟通与商榷，与此同时也浪费了较多的人力、物力和财力，不利于产品开发方案的顺利执行。而产品结构设计课程的专业学习可以加强学生对产品内部结构实现的训练，提高学生的想象能力和动手能力，从而减少学生毕业后进入企业对结构设计不了解的问题。本校的工业设计专业属于属工科的机械学院，对产品结构的深入理解与掌握，可以更加突出工科背景下工业设计的特色，因此让学生认识到本课程学习的重要性是十分必要的。

2.2 组织趣味化的课程模式

本课程是开设在三年级上学期，二年级有太多的专业基础理论课，无论是学生还是老师都希望更有趣的上课组织形式。本课程采用的授课方式是理论讲解、案例分析、设计展开、作业点评。这种授课方式是将基础理论通俗化，将原理课程趣味化，极大地提高了学生学习的积极性和对课程的兴趣，其教学过程让我们思考趣味化的课程组织模式的方式应该是怎样的，将来又会有何种更适合的方式。考核学生的方式为设计报告、结构原理模型、最终设计作品、设计作品交流展示。考核方式的多样化，可以从多方面提高学生综合设计的能力水平。

2.3 提高学生参与的主动性

课程教师讲授是必然的，但是也不能忽视学生的主动性。首先，针对部分章节采用以“学生为主”的教学模式。让学生充当教师的角色，要求学生根据本章的主要内容，去搜集资料，在课堂上进行讲解，从而提高学生设计表达的能力，发挥学生主动学习的能力。其次，要提高学生的动手能力，让学生切身深入到教学中来。讲到第二章“连接与固定结构设计”时，要求学生拆解生活中的小产品，比如鼠标，研究其各个部件间是如何实现连接与固定的，用到了课堂中讲到的哪些连接与固定的方式，是否还有其他新的连接与固定的方式等。讲到“齿轮机构”时，要求学生拆解具有齿轮结构的机械式发条闹钟，分析机械式发条闹钟是如何实现传动，并要求学生以“齿轮机构”为基本单元，设计相关具有转动或者移动功能的产品。学生最终作品是经过多次的实验、制作与修正，最后才能与其他同学的作品共同展示与交流。设计展览活动的举办可以激发学生学习的兴趣，同时也是对这门课程教学成果最好的检验。

2.4 采用真实项目带动教学

利用学院工作室的设备和场地，将真实项目引入到课堂教学中，以项目来驱动教学，通过参与真实项目，提升学生的综合素质能力。按照“专业课堂就是工作环境，指导教师就是项目主管，课堂作业就是项目成果”的思路，完善课程教学过程的各个环节。[3]通过项目的推进，培养学生的创新意识、团队协作能力、实践能力、专业技能，进而提高教学效果。项目开展的同时，企业设计人员及相关结构技术人员来课堂上进行指导与讲解。这种方式增加了学生与企业互动交流的机会，学生可更直接的听取企业人员给出的设计意见并及时对设计方案进行改进、修正。

3 结语

结构设计是产品设计的基本内容之一，也是整个产品设计过程中最复杂的一个工作环节，在产品形成过程中，结构设计起着至关重要的作用，[4]产品的设计离不开对结构的考量。在工业设计教学开设产品结构设计课程，旨在学生在进行产品设计的过程中重视对结构的把握，进而设计出更加科学合理的产品，特别是对工科院校下的工业设计专业来说，产品结构设计课程的学习对突出专业特色具有非常积极的意义。本文从教学内容和教学方法两个方面进行探讨，为今后开展教学和教学改革提供一定的参考。

参考文献：

[1] 伏波，白平.产品设计：功能与结构[M].北京：北京理工大学出版社，2008.

[2] 康辉，卢国新，王静.工科工业设计若干问题的思考[J].理工高教研究，2005（1）：89.

[3] 白平，伏波.高职院校产品结构设计课程教学改革的探索与实践[J].兰州工业高等专科学校学报，2012，19

（3）：94-96.

产品结构设计篇6

【关键词】Pro/E；结构设计；优化设计

随着CAD/CAE/CAM一体化软件广泛应用于航空、汽车、机械、电子、模具等行业，现在的中等职业技术学校机械类专业一般都开设了Pro/E软件应用课程。但基于现有教材及师资条件的限制，课堂教学中一般都只着重于教授Pro/E软件的操作技巧和建模方法，而较少强调结构设计过程中的合理化问题。

在实际的工业生产中一个好的塑料制品，首先要有一个好的结构设计。一个合理和优化的结构设计不仅能够简化塑料制品的注塑模具，降低模具成本，而且也使它的成型工艺变得简单，并提高制品的成型合格率。

在制造业已经高度发达的今天，塑料制品依靠它时尚的造型和靓丽的外表以及良好的强度而进入了千家万户，大到神州六号宇宙飞船、各种汽车、船舶、家用电器，小到一个儿童玩具、螺母、电子手表、塑料凳、矿泉水瓶等等，塑料制品给我们的生活带来了诸多的便利和美感。制作精美、毫无暇疵的塑料制品确实能装点我们的居室，丰富我们的生活。而带有缺陷的塑料制品不仅影响它的外观，也会影响它的使用功能。一个精美的塑料制品往往离不开一个优化的注塑模具、一个合理的成型工艺和性能优良的原材料，另外还有一个前提条件，那就是一个不断优化的结构设计。下面我们来讨论一下在运用Pro/E进行塑料制品产品设计时应考虑的合理化结构设计因素。

1.壁厚的设计

壁厚的合理设计对一个塑料制品来说是至关重要的，制品的壁厚一般在1～6mm范围内，而最常用的壁厚数值为2～3mm。过薄的壁厚不能保证制品的强度，过厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷却硬化时间，此外还容易产生气泡、凹陷、夹心和收缩不均匀，从而造成应力集中。壁厚的设计一般来说应遵循如下原则：制品的设计应尽量保证壁厚均匀，避免壁厚突然变厚或变薄； 对于壁厚过厚的地方，采用增加工艺孔等方式去掉多余的壁厚，消除该处产生的内应力。

2.脱模斜度的设计

为了使塑料制品顺利地从模具型腔中取出，须在制品内外壁设计足够的脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率的大小、制品的壁厚和形状，设计时一般考虑以下几种情况：制品形状复杂，深度较深，不易脱模的，应选用较大的脱模斜度；塑料的收缩率大的，应选用较大的斜度值；制品尺寸精度要求高的，应选用较小的脱模斜度；制品较高、较大的，也应选用较小的脱模斜度。

3.加强筋的设计

通常对于尺寸较大而壁厚较小的制品，我们可以通过在制品的适当位置设置加强筋的的方法，来改善制品的强度和刚性，但是加强筋的设置也有很多讲究，如：加强筋不应设计得过厚，否则容易在其对应的壁上产生凹陷；加强筋应有足够的斜度，底部应呈圆弧过渡；加强筋的布局要合理、均匀，应减少因收缩不匀而引起的变形和开裂；对于大面积的制品，加强筋应设计得多一些、矮一些为好。

4.孔的设计

塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。

5.圆角的设计

圆角在塑料制品的设计中既能使塑料制品的外形更加流畅、美观，又能避免应力集中，提高制品强度，也能改善物料流动情况和便于脱模。应在制品的各面及内部连接处，均应采用圆弧过渡，制品中内圆角设计的大小可遵循如下公式：0.25

6.嵌件的设计

为了满足连接、安装要求，制品常采用各种嵌件。多数嵌件由金属制成，由于金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩值相差很大，致使嵌件周围产生较大的内应力，容易造成制品的开裂，为防止这种现象，嵌件的设计应注意：嵌件与制品的线膨胀系数应尽可能接近；嵌件各尖角部位应倒圆角，以减少内应力；嵌件应尽可能采用圆形或对称的形状，以保证收缩均匀。

7.支承面的设计

塑料制品较容易变形，因此当塑料制品的支撑面为一个大平面时，大平面的变形，往往造成支撑面不平稳，因此塑料制品的支撑面一般由几个小的平面组成。应注意：当制品需要由一个面作为支撑面时，设计时不宜用整个面作为支撑面，而应采用凸边或支脚的形状来代替；当制品采用凸耳作为紧固用的支撑面时，为使凸耳有足够的强度以承受紧固力，可采用设计有加强筋的支撑面。

8.螺纹的设计

塑料制品上的螺纹可以在成型时直接制成，由于塑料螺纹具有强度差、精度差、易产生内应力等缺点，所以设计时应注意以下几点：塑料螺纹应选用螺牙尺寸较大者；塑料螺纹的开始端和结束端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分；考虑到塑料螺纹牙距的收缩，塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不宜太长。

综上所述，一个好的结构设计，加上一个制作精良的模具和一个合理的成型工艺就等于一个完美的塑料制品。当我们在运用Pro/E进行塑料制品的结构设计时，同时要求我们具备塑料模具和塑料成型方面的基本知识，掌握了这些，我们才能在设计时考虑周到，合理设计出让消费者和自己都比较满意的塑料制品产品。 [科]

产品结构设计篇7

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

产品结构设计篇8

关键词：半导体专用设备 机械结构 系统化 模块化 智能化

0.引言

科学技术的发展进步以及人们对产品质量要求的提高，在半导体专用设备设计中，为确保产品质量，提高设备综合性能，采取有效措施做好方案设计是十分必要的。另外，当前产品更新换代步伐也在不断加快，产品功能日益增多，性能复杂性增加，更新速度加快，在这样的背景下，提高产品方案设计水平更具有紧迫性。但一些设计人员对此重视程度不够，影响方案设计水平提高，跟不上时展步伐和对产品质量的要求。为转变这种情况，设计人员要提高思想认识，重视计算机辅助产品的设计绘图和设计计算，以促进产品设计水平提高，更好满足半导体专用设计需要，为产品生产和应用打下良好基础。下面将探讨半导体机械结构不同的设计方案，并对其发展前景进行展望，希望能为方案设计和发展提供参考。

1.半导体专用设备中机械结构的方案设计

在计算机辅助产品设计的引导下，再加上设计人员技术水平不断提升，当前半导体机械结构方案设计取得多种不同方案，并且每种方案具有自身显著特点和优势，具体来说，包括以下几种，实际工作中应结合具体需要合理选择。

1.1系统化设计方案。将方案设计看成由若干要素组成的系统，每个要素既独立，又相互联系，并具有层次性，方案设计时将所有要素结合起来，进而完成系统设计任务。机械结构设计应用系统化设计方案时，常用方法包括设计元素法、图形建模法、构思-设计法、矩阵设计法、键合图法。设计元素包括功能、效应、效应载体、形状元素、表面参数，五个元素确定后，产品设计特征和特征值也已经被确定下来。图形建模将设计划分为信息交换和辅助方法两个方面，实现系统结构、功能关系的图形建模。构思-设计将产品设计分为构思和设计两个方面，选择合适的结构，然后得出结构示意图。矩阵设计采用“要求-功能”逻辑树描述要求功能间的关系，然后建立关联矩阵，满足所需功能的矩阵，提高方案设计水平。键合图法将系统元件功能分为产生、消耗、转变、传递能量形式，借助键合图表达元件功能解，由键合图产生设计方案，达到完成设计任务的目的。

1.2结构模块化设计方案。定义设计任务时以功能化产品结构为基础，引用已有产品解描述设计任务，从而在设计阶段预测生产能力和费用，提高产品设计可靠性，节约方案设计和产品生产成本。功能产品结构分为产品、功能组成、主要功能组件、功能元件四个层次，并且每个模块化结构具有标准化接口，具有系统化、集成化、层次化、互换性、兼容性特征，以缩短产品设计周期，节约产品设计成本。

1.3基于产品特征知识设计方案。用计算机能识别语言描述产品的特征，设计领域的知识和经验，建立知识库和推理机制，进而实现计算机辅助产品方案设计。常用设计方案包括编码法、基于知识的混合型表达法、利用基于知识的开发工具、设计目录法，具体产品设计时根据具体需要合理选用相应的方案。

1.4智能化设计方案。根据设计方法和理论，借助三维图形软件、智能化设计软件、虚拟现实技术、多媒体、超媒体工具进行产品开发和设计。常用方法包括产品规划-构思产品、开发-设计产品、生产规划-加工和装配产品。

2.半导体专用设备中机械结构的方案发展前景

上述不同设计方案各有自身特点和优势，并具有一定联系。随着技术发展和设计理念更新，半导体机械结构设计水平将进一步取得发展和进步，对产品生产和制造发挥积极作用。

2.1各方案的特点。上述不同设计方案各有自身特点，满足半导体设计需要，产品设计时应结合具体需要合理选择不同方案。系统化设计方案将方案设计由抽象到具体进行层次划分，制定每一层设计目标和方法，将各层次有机联系在一起，推动整个方案设计系统有序进行，并确保系统设计有规律和方法可以遵循，促进方案设计水平提高。结构模块化设计对不同模块进行组合，进而完成整个方案设计任务。半导体机械产品的某些组成部分功能明确，结构稳定，通过划分模块进行设计更有利于完成设计任务。并且一个实体可完成多种功能，设计的关键内容是结构模块划分和选用，设计人员需具备丰富的专业知识，并注重总结经验，才能有效完成模块化设计任务。产品方案设计无法采用纯数学演算方案，通常根据产品特征进行形式化描述，根据设计人员的专业知识和经验进行推理决策，然后才能完成设计任务，更好满足产品使用功能需要。智能化设计常用三维图形软件和虚拟现实技术，直观形象，有利于用户积极参与。但该方案系统性差，在零部件结构、形状、尺寸、位置确定时，要求设计软件具有较高的智能化程度，并且设计人员需要丰富的经验和专业技术知识。此外，这些方案并不完全孤立，不同方法又相互联系，模块化设计蕴含系统化思想，基于产品特征知识设计方案需应用系统化和模块化方法。通过不同思想和方法的合理应用，有利于简化设计流程，节约成本，确保产品设计质量。

2.2方案设计发展。随着信息技术和网络技术发展，异地协同设计方法出现，用户对产品“功能需求-设计-加工-成品”成为可能，为促进该目标实现，首先就要实现产品设计的三维可视化。由此带来的结果是，三维图形软件、智能化设计软件、多媒体技术、虚拟现实技术、超媒体工具越来越多的被应用到方案设计中，推动方案设计发展与进步，促进产品设计水平进一步提升。

2.3方案设计前景。目前，半导体机械结构方案设计朝着计算机辅助实现、智能化设计、满足异地协同设计制造需求方向迈进。有关方案设计的计算机实现方法起步较晚，技术尚未成熟，有待进一步研究和提升设计水平。为解决这些问题与不足，综合应用上述四种方法，提高方案设计水平是一种有效方法和途径，它包括机械设计、系统工程理论、人工智能理论、网络技术等多种理论和技术，这是今后需改进和完善的地方。同时还要注重总结经验，提高设计人员综合技能，加强交流与合作，进一步提高方案设计水平，推动半导体设计和产品质量提高。

3.结束语

综上所述，机械结构设计是半导体专用设备设计和生产的一项重要工作，对后续工作产生重要影响。随着设计经验总结和技术更新，方案设计水平将进一步提升。另外，设计人员还要善于总结经验，注重技术创新，加强国际交流合作，吸收最先进的设计成果，更好指导结构方案设计工作，推动半导体结构设计水平和综合性能提升。

参考文献：

[1]程建瑞，王作义.半导体设备市场的新挑战与新机遇[J].电子工业专业设备，2014（2），81-84

产品结构设计篇9

关键词：机械产品；三维变型；设计研究；应用

一、设计原理

机械产品的三维变型设计体系结构中，产品的主模型是产品零件信息的集合，主要是对产品信息进行描述。利用产品主模型能够设计多种产品或零件的变形，从而派生出对各类零件的具体描述信息。其中，需要考虑该零件的实际荷载能力及特征、材料本身的特殊性质、受力能力和功能的配套设施以及运动参数对结构的影响，将产品内部结构的强度、功能数据以及运动参数等作为设计的目标，再由这些参数将设计的目标移交给结构的具体模块。总的来说，创建主模型以及主模版主要是对产品及其零部件的相关功能和作用、几何的具体形状以及参数的变形空间域进行深入的分析和处理，从而建立机械产品的零件以及产品的三维主模型、工程用图主模板以及产品的主内部结构，从而为整个机械产品的三维变型设计奠定完备的技术基础。机械产品中，装配结构变型主要是由于相关零件进行连接时发生了相应的改变或者变异等现象所引起。整个结构体系由特征层、零件层、部件层以及产品层几个方面组成。通过利用产品的内部结构控制，由上到下将装配的理念、数据之间的关联以及知识重用的理念进行有机统一，并建立健全完备的驱动机制，将上述四个层次进行组合，从而形成一个封闭式的循环系统。在对机械产品进行设计时，要按照一定的要求对产品的设计数据进行有效提取，并对主模型的模块赋值，在整个模型框架内获得实例化的模块，然后将这些模块有机结合，从而快速完成整个起重机的金属结构设计流程体系。

二、开展机械产品设计三维建模技术开发的基本原则

基于三维建模技术运用中的机械产品设计活动，不仅仅是针对机械产品的某一个零部件进行设计，而是应该立足于全局机械产品整体使用功能的优化设计。针对机械产品的设计与创新活动，我们应该对设计图纸进行创新性思考，尽可能采用新技术来开展机械制造的活动。同时，工作人员还应该重视机械产品的理论性研究，在基础理论的指导下，提高机械设计制造中的技能水平。在概念设计的过程中，设计人员应该从工业设计的角度出发，使用三维技术对零部件参数进行多次调整，从而找到最佳的设计方案。从结构分析的角度入手，设计人员应该从新型的建模技术中找到动态仿真中的关键细节特点，对传统机械设计中不足的部分进行针对性的改进。使用新技术和新材料，对机械零件的安装与调配方法进行改进。

三、产品的变型设计

按照模块化产品在产品系列中的分布规律和覆盖形式，可以把产品变型设计为横系列变型设计，纵系列变型设计和跨系列变型设计。横系列变型设计是指在同一规格的基础上，通过变更、增加或减少某些特定模块而形成变型产品，其特点是不改变基型产品的主要参数，只在产品的功能、结构、布局、控制系统或操纵方式等方面进行调整；横系列变型设计是产品变型设计中最易实现的一种；纵系列变型设计是在同一类型中对不同规格的基型产品进行模块化设计。规格不同主要体现为工程约束，使用性能不同，从而导致结构型式或尺寸的不同。在横系列变型设计的基础上兼顾纵系列变型设计或在纵系列变型设计的基础上兼顾横系列变型设计，形成既有横系列又有纵系列的变型设计，称为跨系列变型设计。产品变型设计采用自顶向下和自底向上相结合的产品设计方法。产品变型设计过程中存在以下三种操作。

（一）搭配。某个最终产品可由不同的可搭配模块搭配而成，通过与父构件相配的接口，执行特定的功能的特定模块搭配到父件上。

（二）互换。主要执行功能相同而性能不同引起的模块更换。

（三）参数化变型。依据客户需求，在零部件库中不能通过检索到的零部件实例搭配、互换来满足功能要求，则需要根据构件的事物属性、工程约束进行三维参数化变型，得到符合功能要求的零部件实例。

四、机械产品三维变型设计的应用

机械产品三维变型设计需要结合企业的具体情况以及市场上的多元化需求，将桥式和门式的起重机桥架、堆垛机金属结构作为产品的研究对象，设计开发起重设备金属结构的变型设计系统。利用基于产品特征的四个层次的产品变形设计技术，结合相关的零件形状特征以及主模型的交互式建模和配置手段进行有机组合，从而有效完成起重设备金属结构的三维变型设计。设计中，三维设计系统主要以机械结构的模块作为整个设计的根本。设计人员要根据设计需求对金属结构的整体进行调整，并进行合理布局和设计，从而形成一套完整的结构参数控制表。此外，需要调用模型的驱动模块进行，利用技术结构中的三维主模型实现驱动。在此基础上，利用金属结构的三维主模型，采用从上到下和从下到上相结合的设计模式，对产品进行优化配置和设计。一旦发现金属结构的设计结构不符合标准或相应的要求，可以在此返回至最初的参数页面，对相关参数进行重新修改和调整，以进一步实现对金属结构的优化设计。如果金属结构的设计符合各个方面的标准和要求，则需要调用相关的工程图对整个模块进行调整和更新。

五、结语

与传统的变形设计相比，大大提高了整个设计的效率和速度，满足了企业的个性化和快速设计的需求，确保企业在激烈的市场竞争中占据优势，从而更好地推广和应用三维变型设计技术。

参考文献：

[1]秦慧斌，吕明，王宗彦，吴淑芳.机械产品三维变型设计研究与应用[J].中北大学学报（自然科学版），2010，05：452-457.

产品结构设计篇10

关键词：机械结构；动态设计；结构设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.256

当前，机械领域不断持续发展，传统的机械结构设计已经无法满足市场需求，为了提高机械结构设计水平，结合相关设计要求，在机械结构设计过程中采用合适的技术，从多角度、多方面进行机械结构动态设计，科学修正机械结构，完善机械结构性能。

1 机械结构动态设计要求

近年来，机械产品逐渐朝着轻量化、高精度、高速方向发展，噪声、振动等问题越来越突出，设计人员越来越重视机械产品的性能，为了提高机械结构设计水平，应加强机械产品的试验模态分析，全面了解机械产品的动态特性，考虑到原动机激励影响、输入速度波动、运动副间隙、构件弹性变形等因素，机械产品具有独特的阻尼特性和固有频率，分析机械产品的动强度和运行情况下的振动状况。机械结构动态设计主要是结合机械产品的性能要求和使用特性，构建科学合理的动力模型，优化机械设计流程，受到动态载荷作用影响，改进机械产品的弹性系数、阻尼系数、构件尺寸、结构形式等，在实际的动态化设计过程中，设计人员应仔细分析机械结构设计薄弱环节，结合机械结构模型模拟状态，有针对性地进行改进和优化。机械结构的动态化设计过程中要积极完善各种参数，选择合适的变量信息，实现机械结构的最优动态设计，做好机械结构的实践设计，并且动态化的机械结构设计应满足精细化设计要求，构建稳定、高效的机械结构模型，采用合理的设计方法，不断提高机械结构动态化设计水平。

2 机械结构动态设计方法

2.1 常用技术

2.1.1 ANSYS技术

机械结构动态化设计中采用ANSYS技术，这种软件提供简单的计算程序和稳定操作，结合机械结构设计要求，分析机械结构设计问题，以此为基础，改进机械结构设计流程和步骤，构建有限元。在使用ANSYS软件系统时，结合机械结构设计具体需求，然后配合应用CAD软件，准确计算机械结构数据。当前，ANSYS软件在家电、交通等领域机械结构设计中应用广泛，及时反馈机械结构设计结果，分析机械结构动态非线性变化，消除机械结构设计误差，全面提高机械结构设计的合理性和准确性。

2.1.2 有限元建模技术

机械结构设计过程非常繁琐、复杂，在具体设计中基于有限元建模理论，优化机械结构动态设计，通过运用有限元建模，完善机械结构，将机械结构有限元建模趋于真实区域，把机械结构动态设计合理划分为不同单元体，在同一个求解区域中组合不同单元体，合理规划机械结构，结合几类常见的机械结构，应用有限元技术模拟机械结构几何形状，分析不同结构数值设计的优劣，在机械结构动态化设计中运用有限元建模技术，合理求解单元函数，计算出机械结构设计未知函数表达式。

2.2 动态化设计

2.2.1 优化设计

由于机械产品的多样化，机械结构动态设计也越来越复杂，在整个设计工作中需要使用复杂的工艺和技术，这使得机械结构设计增加了很大难度，为了改善机械产品性能，应优化和修改机械结构，从多方面改进机械结构动态化设计，提高机械结构设计的稳定性和灵敏度。在设计中仔细分析机械结构的特征向量，改进机械结构的数据计算，全面考虑影响机械产品使用性能的影响因素，机械结构动态化设计过程中若变量比较小，应根据机械设备设计理论基础，创新设计方法，结合机械产品动态特性，模拟相关设计特征，注意机械产品局部近似分析。若机械产品的变量较大，可以采用人工神经网络设计方法，全面分析机械结构振动特性，提高机械产品结构的牢固性和稳定性。

2.2.2 认真解决逆向型问题

逆向问题是机械结构动态设计中面临的主要问题，有些机械产品设计虽然符合动态特征要求，然而机械结构的刚度矩阵和相关参数无法有效结合起来，所以在机械结构动态设计中相关设计人员可以将机械结构设计参数转换为逆特征值，分析机械产品特征信息，其中最重要的是求解有限元逆特征值，分析机械结构使用特性和设计参数，通过线性方程进行求解，准确计算机械结构各构件尺寸。设计人员应注意解决机械结构设计中的逆向问题，应用模糊理论，通过实例验证机械结构的可行性，构建合适的有限元模型，使机械结构动态设计越来越准确，不断提高设计水平。

2.2.3 运用计算机信息技术

机械结构动态设计中要积极运用计算机信息技术，如仿真技术，对机械产品结构进行信息化建模，实现自动化、智能化的机械结构动态设计。设计人员在分析机械结构动态设计时，运用机械动力技术、虚拟技术等学科知识，从整体角度出发，满足机械产品的性能需求，在虚拟环境中消除机械结构动态设计误差，不断进行优化和改进，减少机械结构设计计算量，提高机械结构设计准确性，完善机械产品的使用性能。

3 结束语

机械结构的动态设计是一项非常复杂、专业的过程，其涉及动力、电子等学科知识，仔细分析机械结构使用性能和动态特性，结合相关技术应用和动态设计，积极采用多项优化措施，提高机械结构动态化设计的科学性和合理性，充分体现机械结构动态设计的价值。

参考文献：

[1]韩俊平.试论机械结构动态优化设计及其相关技术[J].机电信息，2014（03）：110-111.

[2]李小刚，程锦，刘振宇，吴震宇.基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计[J].机械工程学报，2014（03）：165-173.