產品結構設計基本知識范文

前言：我們精心挑選了數篇優質產品結構設計基本知識文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

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。

1.1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，在實際應用中養學生的新產品開發以及應用計算機繪圖的能力。

1.2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。

2《產品結構設計》課程的教學思路

2.1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。

2.2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。

2.3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。

3《產品結構設計》在工業工程專業總體實訓的具體應用

第2篇

關鍵詞：工業工程 產品設計 總體實訓

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：

[1]郭艷麗，李亨英，柴春鋒.適應社會需求，提高IE人才實踐創新能力的因素分析[J].高教論壇，2011（9）.

[2]周梓榮，龔存宇.工業工程專業應用型人才培養體系探討[J].湖南工程學院學報，2005（3）.

[3]光昕，李沁.高職工業工程專業教育教學探索[J].中國成人教育，2009（23）.

[4]趙濤，路琨.我國工業工程學科的發展研究[J].高等工程教育研究，2003（2）.

[5]陸剛，孫宇博，盧明銀，韓可琦.工業工程本科畢業設計與創新型人才培養[J].工業工程，2010（2）.

[6]王建林，馬如宏，周峰，董曉慧.工業工程專業實踐教學體系探討[J].高校實驗室工作研究，2012（1）.

第3篇

關鍵詞：壓力容器；焊接質量；分析

“質量-市場-效益-生存-發展”已成為現代經濟生活的生命線，隨著科學技術和世界范圍的經濟、貿易和交往迅速發展，質量也成為一個永恒的、跨越國界的主題。壓力容器能否安全運行，首先取決于它的制造質量，而焊接質量又是壓力容器制造質量的關鍵。

1 壓力容器焊接常見的缺陷及原因分析

廣義的焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭處產生不符合設計或工藝文件要求的缺陷，亦稱為焊接缺欠。焊接過程中有著許多不能夠人為控制的因素，焊件出現缺陷是不可能完全避免。焊接缺陷按其形成的部位可分為焊縫內部缺陷和焊縫外部缺陷兩大類，其中內部缺陷有未熔透、未熔合、夾渣、內部氣孔、內部裂紋等；外部缺陷有焊縫尺寸與形狀不符合要求、咬邊、焊瘤、凹坑（包括弧坑）、塌陷、燒穿、表面氣孔、表面裂紋等。

1.1 壓力容器焊接常見的內部缺陷

夾渣是指焊后非金屬夾雜物殘留在焊道之間或焊縫與坡口側壁之間的焊渣，究其原因主要是焊接過程中的被焊邊緣和各層焊縫清渣不干凈；焊條角度和運條技法不當；焊接電流過小，焊接速度過快；坡口設計加工不合適等。氣孔是指在焊接過程中，熔池金屬高溫時產生和吸收的氣泡，在凝固時未能及時逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。氣孔的產生有很多原因，主要的原因表現為焊接材料不干凈或受潮，未按規定溫度烘干；焊接線能量過小且熔池冷卻速度大導致氣體難以逸出；焊接區未能得到有效保護等。未焊透和未熔合是焊接時會產生的嚴重缺陷，未熔合是指在熔焊時，焊縫金屬與母材金屬之間熔化不良的現象。未焊透是指焊接時，母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部。未焊透和未熔合一般出現在焊縫坡口中間。

1.2 壓力容器焊接常見的外部缺陷

焊接裂紋是一種會造成極大安全隱患的嚴重缺陷，裂紋是指焊縫及附近區域內部或表面有裂紋。它具有尖銳的缺口和較大的長寬比，通常在焊接接頭中是不允許存在的。焊接材料或工件化學成分不當、焊縫深寬比太大、焊縫金屬冷卻凝固過快、焊道太窄（特別是角焊縫和底層焊道）、焊接工藝不合理等都是造成焊接裂紋的主要原因。咬邊則是由于焊接工藝參數選擇不當，操作不當、焊接電流大、焊接速度太快或焊接材料與母材化學成分匹配不當造成的焊趾（或焊根）處出現的低于母材表面的凹陷或溝槽。

2 加強壓力容器焊接質量控制的相應措施

壓力容器是典型的焊接結構，其制造質量不可僅僅看做是焊接技術部門或檢驗部門的職責，因為壓力容器的生產過程很復雜，涉及的因素很多，諸如設計、材料、工藝規范、焊接設備、檢驗手段及人的因素（操作技能、個性、情緒）等均能直接影響焊接質量。

2.1 焊接結構設計

在結構設計時，設計者應綜合考慮壓力容器的結構形狀、使用要求、變形大小、焊件厚度、坡口加工的難易程度、焊接材料的消耗量等因素，以確定接頭形式和總體結構形式。

2.2 焊接結構件材料的選擇

制造壓力容器的材料種類很多，總體上可以分為金屬材料和非金屬材料。目前除了極少數的低壓容器采用非金屬材料外，絕大多數都采用金屬材料，而且多用鋼材，主要是碳鋼和合金鋼。在滿足工作性能要求的前提下，焊接結構應優先選擇焊接性好的材料。壓力容器用鋼的良好焊接性能是保證壓力容器產品安全可靠的首要條件。如碳質量分數小于0.25%的低碳鋼和碳當量小于0.4%的低合金鋼，塑性和沖擊韌性優良，都具有良好的可焊性，設計中應盡量選用。對于焊接性較差的鋼，只要采取合適的焊接工藝措施，也能獲得質量較好的焊接接頭。

對于同種金屬的焊接，在選擇焊接材料時，應盡量使它的成分接近基體金屬的成分。而對于異種金屬的焊接，必須考慮它們的焊接性及其差異。一般要求接頭強度不低于被焊鋼材中的強度較低者。

2.3 焊接過程的工藝設計

用焊接方法制造、安裝、修理、改造壓力容器的主要受壓元件前，施焊單位應編寫焊接工藝指導書，并進行焊接工藝評定，在符合國家標準的要求后，應提交完整的焊接工藝評定報告，并根據該報告和圖樣的要求制訂焊接工藝流程。除設計規定外，焊接配件時不得強力對正。焊接裝配和定位焊的質量應符合工藝文件要求后才允許焊接。焊接工的操作水平對焊縫質量起著決定性的作用，因此，還應注重焊接工的操作水平，最好是持有國家考試證書經基本知識考試和焊接操作技能考試合格的高級焊工，熟悉焊接工藝參數、焊接順序、操作方法及其對焊接質量的影響，掌握焊接質量管理體系、規章制度、工藝文件、工藝紀律、焊接工藝評定、焊工管理規則等基本知識。

2.4 焊后熱處理

焊后熱處理是指工件焊完之后對焊接區域或焊接工件進行的熱處理，其作用主要是消除或部分消除焊接殘余應力和改善焊接區的性能等有害影響，穩定零部件的結構形狀和尺寸。壓力容器用鋼熱處理的常見類型有退火、固溶、正火、回火、淬火、低溫消除應力、析出熱處理等。

2.5 焊接的質量檢驗

焊接過程中焊接出現缺陷是不可能完全避免，要控制焊接的質量，焊接檢驗過程是必不可少的。其中包括原材料檢驗、各工序的質量檢驗和設備的整體質量檢驗。

工序的質量檢驗是制造中的關鍵環節，它主要包括尺寸和幾何形狀及材質性質兩方面的檢驗，其中材質方面的質量檢驗主要指焊接接頭的質量檢驗。焊接接頭的檢驗內容包括從圖樣設計到產品制出整個生產過程中所使用的材料、工具、設備、工藝過程和成品質量的檢驗，主要分為三個階段：焊前檢驗、焊接過程中的檢驗和焊后成品的檢驗。檢驗方法根據對產品是否造成損傷可分為破壞性檢驗和無損檢測兩類。

（1）焊前檢驗。焊前檢驗包括檢驗技術文件（圖樣、工藝規程）是否齊備、焊接材料（焊條、焊絲）和母材金屬的質量檢驗、毛坯裝配和焊接件邊緣質量的檢驗、焊接設備是否完善，以及焊工操作水平的鑒定等。（2）焊接過程中的檢驗。包括焊接工藝規范的檢驗、焊縫尺寸的檢查、夾具情況和結構裝置質量的檢查等。（3）焊后成品檢驗。焊后成品檢驗是焊接質量檢驗的關鍵，是焊件質量最后的評定。常見的焊后成品檢驗方法很多，常用的有以下兩種：一是外觀檢驗，主要是肉眼觀察。主要是發現焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察，借助標準樣板、量規和放大鏡等工具進行檢驗。二是物理方法檢驗。物理方法檢驗的主要手段是無損檢測，設備的整體質量檢驗除外形尺寸測量外，一般只做耐壓試驗和泄漏試驗。

3 結束語

焊接產品質量的好壞，將直接影響產品結構的安全性。通過分析壓力容器焊接過程中所存在的缺陷，我們可以知道，焊接產品的質量除了取決于結構設計、材料選擇、施工工藝等因素外，為了保證產品質量，還應在制造過程中對焊接材料、焊接工藝和焊縫檢驗進行控制，減少和避免焊接缺陷的產生，以便及時消除缺陷，這樣才能確保壓力容器的生產安全。

參考文獻

[1]畢應利.焊接質量控制之淺析[J].價值工程，2013（20）.

[2]馬云龍.淺談壓力容器焊接技術[J].石化技術，2015（10）.