實用工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計論述范文

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1結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計的前題是要理解該產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括國標(biāo)及出口國家的標(biāo)準(zhǔn)，使參數(shù)設(shè)計符合要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要，基本上就是定型產(chǎn)品了，包括各個零部件的材料、質(zhì)量及加工工藝，可以預(yù)計產(chǎn)品的價格、功能情況。同時，好的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以節(jié)約能源和原材料，提高勞動生產(chǎn)率，并使得裝配容易等。例舉產(chǎn)品的機頭內(nèi)部圖如圖2所示。

1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循自頂向下的裝配思路，通常畫出裝配草圖。先簡單畫出零件功能造型，經(jīng)裝配后再修改成實際形狀。創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)零件庫，可重復(fù)地使用庫里的零件，也可通過修改參數(shù)做出一個新零件，提高了設(shè)計效率。

1.2干涉檢查是三維設(shè)計軟件最大的優(yōu)點，非常實用與方便，其目的是減小設(shè)計過程中的疏忽。運行干涉檢查，可在本裝配中以警告色顯示干涉處，也可在不同的剖切面直觀顯示，檢查移動零件有無碰撞情況，修改好零部件直到?jīng)]有出現(xiàn)干涉。

1.3按設(shè)計要求模擬出機構(gòu)的動作，提高設(shè)計的成功率。通過運動模擬，可以擺脫大量的復(fù)雜計算，避免了重復(fù)的制圖，減少了設(shè)計人員的勞動。曲軸與給進刀架簡化運動分析結(jié)果如圖3所示。圖中的曲軸以500r／min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，進刀架按水平方向做往返運動。通過運動分析及綜合模擬情況的反饋，進一步地調(diào)整結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品設(shè)計更合理。

1.4靜態(tài)應(yīng)力分析，其歸屬于有限元分析，是軟件的高級應(yīng)用。如圖4所示為數(shù)控插針機上部的圓盤支架中心軸靜態(tài)應(yīng)力分析配置圖。指定中心軸為普通碳鋼（屈服強度為220MPa，密度為7800kg／m3），固定好約束面，對中心軸施加1000N的靜態(tài)壓力，網(wǎng)格化分析零件（網(wǎng)格尺寸5mm×5mm，網(wǎng)格公差±0．25mm）。圖5所示為分析的結(jié)果圖，最大應(yīng)力處在中心軸的根部為32．7MPa，最大位移處在中心軸的頭部0．02mm處。分析結(jié)果符合使用要求。工程材料的力學(xué)性能有屈服強度、塑性性能、硬度等參數(shù)，他們是設(shè)計結(jié)構(gòu)與選用材料的主要依據(jù)，關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量與使用壽命。在實際設(shè)計中設(shè)計人員時常是通過對相同材料、形狀相近的樣件與設(shè)計件進行比較，記錄好數(shù)據(jù)，來提高對結(jié)構(gòu)的判定能力與選擇材料的經(jīng)驗。

2知識擴展

知識擴展對設(shè)計人員也很重要，只有學(xué)到這方面的知識，才能設(shè)計出真正的產(chǎn)品，才能正確加工設(shè)計件，使結(jié)構(gòu)設(shè)計得以成功實現(xiàn)。工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中常用的知識如下。

2.1鈑金知識鈑金歸屬于沖模，如圖6所示為機床前蓋的外形與鈑金展開圖。在實際應(yīng)用中，可通過修改折彎系數(shù)（K因子）與軟件內(nèi)置計算表，來提高展開尺寸的準(zhǔn)確度，通過調(diào)整鈑金件的形狀，來改善實際生產(chǎn)中的合理排料。級進模設(shè)計有Logopress插件，UG為Pro－gressive、Die、Wizard，軟件中的模擬程序可方便地計算沖模的中心重力點、材料的使用率及需要的沖床壓力噸位。特別是Logopress插件，正確裝配好模具零件后，在軟件中設(shè)定好進料步距、沖頭行程、卸料行程，可以模擬出沖孔、翻邊、拉深等各個工位狀態(tài)的動畫。

2.2模具知識模具廣泛應(yīng)用于汽車、家用電器等領(lǐng)域。工程塑料具有質(zhì)量輕，耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點，設(shè)計合理的塑料件可代替復(fù)雜加工的金屬件。隨著高分子工程塑料的性能提高，更多的金屬零件被塑料零件所代替。如圖7所示是本機器內(nèi)部電器盒的模具分解圖，在圖中可以看到產(chǎn)品、已分開的靜模腔、動模芯、銅極及側(cè)抽芯。此產(chǎn)品的材料為阻燃聚碳酸酯，可順利脫模，模具工藝正確，設(shè)計件符合注塑加工。注塑模、壓鑄模設(shè)計有Imold插件，UG為Moldwizord，包括設(shè)計初始化、模具修補、分型、標(biāo)圖7電器盒的模具分解圖準(zhǔn)模架的添加、標(biāo)準(zhǔn)件的添加和管理、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計等。

2.3測量知識測量要依據(jù)機械制圖的繪圖原理，合理選擇基準(zhǔn)面與參照點。在測量各零部件的尺寸中，遇到難以測量的配合尺寸，要制作專用量具或必要時剖切產(chǎn)品來測量。對高精度的曲面可借助三坐標(biāo)測量儀。

3結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)盡量地簡單化，簡單代表可靠與穩(wěn)定，可簡化裝配，減小成本。隨著裝配件的增加，相互傳遞過程功耗會增加，容易增加故障的范圍。設(shè)計產(chǎn)品要以市場為目標(biāo)，也要與企業(yè)生產(chǎn)能力相結(jié)合，聯(lián)系實際情況，設(shè)計才會有價值，設(shè)計才會持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展。當(dāng)今產(chǎn)品的生命周期越來越短，設(shè)計人員更要緊跟社會技術(shù)的步伐，擴展相關(guān)行業(yè)的知識，使設(shè)計產(chǎn)品在品質(zhì)、美觀等方面逐步地完善，更好地滿足人們的要求。

作者：雷小建單位：浙江嘉興學(xué)院機電一體化