产品结构方法—专题设计

2.合理划分产品结构的组件
设计产品结构时应从产品总体着眼，使产品结构易于分成若干独 立组件，以便采用积木式进行总装。各组件的装配最好是彼此独立、并 行地进行装配，以利于提高总装效率和查找产生问题的部位。各组件之 间的联系应方便拆装、易于装调，并便于对任何零、部件检修和更换而 不影响其他部分。
3.尽量利用典型结构
压槽
弯曲件直边高度
⑤在局部弯曲某一段边缘时，为避免角部形成裂纹，可预先切出 工艺槽（如图3所示）；可以离开尺寸突变处（如图4所示）、直 角的拐弯处；可在弯曲前冲制工艺孔（如图5所示）。 ⑥边缘部分有缺口的弯曲件，弯曲时必须于缺口处留连接带，将 缺口连住，待弯曲成形后，再将连接带切除。若在毛料上先冲缺 口再弯曲，会出现叉口甚至无法形成。
7.结构应能进行调整和定位。
常见产品的结wk.baidu.com设计
工业设计专业涉及的结构设计，主要是产品的外部壳体结构设 计。 目前壳体材料主要是金属材料通过钣金冲压工艺成型和塑料通 过注塑工艺成型。
常见产品的结构设计
1 钣金结构的设计 2塑料产品的结构设计
3电子设备整机结构 塑 料 产 品 的 底 部 支 承 面
（7）结构工艺性的要求
结构应便于加工、装配、维修，应充分贯彻标准化、系列化、通用 化等经济原则，以降低成本、提高效益。
（8）使用要求
结构应尽量紧凑、轻便，操作简便、安全，造型美观，携带、运 输方便。
产品机械结构设计的原则
所设计的产品及其机械结构能否在满足使用技术性能要 求的前提下，采用最合理的工艺方法和流程，最经济地进行 生产，即所谓结构工艺性问题，须给予极大的重视。在产品 结构设计中应严格遵循以下工艺原则，并贯穿产品结构设计 的全部过程中的各个阶段。
产品机械系统与结构的功能和应用
机械系统与外壳结构是现代设备 发展的基础和必不可少的组成部分。 各种科学的最新成果和先进的技术系 统，如微电子技术、计算机应用技术 和其他高新技术，如果要成为具有实 用价值的产品，必须有机械系统与外 壳结构、安装结构系统。
现代产品机械系统结构的零部件和机构种类繁多，各自 的功能和作用多种多样，但可概括为两个主要方面： ①通过各种动力、传动机构及其相互组合，构成机器设备中 的特定机械与机构的功能系统，以实现运动、能量和信息的 传递、转换、控制、显示和记录以及完成机器设备功能所要 求的各种动作。 ②通过机座、机壳等各种基体零部件和紧固件的组合，设备 中机构的机架和支承系统，实现设备、仪器各种元器件的刚 性或弹性连接、固定和高速，保证各元器件获得所要求的、 确定的和稳定的相对位置
三、拉深件的结构设计
①拉深件的形状应尽量简单对称，尽量避免急剧的轮廓变化。旋转体零 件在圆周方向上的变形应是均匀的，这样模具加工较容易，其工艺性最 佳。其他形状的拉深件，应尽最避免轮廓的急剧变化，否则，变形不均 匀，拉深困难。 ②拉深件凸缘的外轮廓最好与拉深部分的轮廓形状相似。如果凸缘的宽 度不一致，不仅拉深困难，需要添加工序，而且还需放宽修边余量，增 加材料损耗。 ③拉深件的圆角半径要合适。内部圆角半径为壁厚的3-5倍。 ④拉深件底部孔的大小要合适。在拉深件的底部冲孔时，其孔边到侧壁 的距离应不濒于该处圆角半径加上板料厚度的一半。 ⑤拉深件的精度要求不宜过高。拉深件的精度包括拉深件内形或外形的 直径尺寸公差、高度尺寸公差等，其精度等级要求不宜过高。
①绘图平台。台面通常由硬质橡胶构成，上面有许多小孔、 与真空吸附装置相通，以便固定图纸。 ②导轨与横梁。X向导轨位于平台两侧，Y向导横梁上，横梁 由两端的滑座支承X向导轨上。 ③传动装置。X向导传动装置由齿轮减速器和齿轮齿条机构 组成，Y向传动装置由齿轮减速器和滚珠螺旋机构组成。 ④笔架。笔架支承在Y向导轨上，它在导轨上的移动是由电 机驱动并通过滚珠螺叶在螺杆上的移动而实现的。它与由电 机驱动使横梁在X向导轨上的移动组合实现画笔的绘图。而 笔架按计算机的指令要求可自动抬笔和落笔。 从以上实例简介中，可初步了解机械系统与结构在机器设备中 的基本功能和作用。
产品结构设计的基本原理和原则
产 品 结 构 设 计
常见产品的结构设计 产品结构设计的任务和特点 产品结构件的结构要素和设计方法
产品结构设计的基本要求和设计准则
产品结构设计的工作步骤
典型案例分析
产品结构设计基本原理和原则
产品机械系统与结构的功能和应用
产品结构的组成
产品对机械系统的基本要求
产品结构设计的原则
在保证产品技术恨不能要求的前提下，设计时应尽量简化传动链，这 样使系统中的零、部件的数量大大减少，从而使结构尽量简单。零、部件 自身的结构也应尽量简化。这不仅减少了加工劳动量，同时也减少了误差 来源。
5.合理选择基准、力求合一
总体结构设计时应使每个零、部件都具有合理的定位基准，尽量使定 位基准（包括辅助基准）分布在同一平面内。并且尽量使零、部件的设计 基准与工艺基准（包括定位基准、测量基准、装配基准）重合一致，以减 少由于基准不一致所造成的误差和繁琐计算。
1.产品结构应反映生产规模的特点
产品生产规模按产品生产的数量分为单件、小批、中批、大批和 大量生产，它是由社会实际需求决定的。不同的生产规模具有不同的生 产线和相应的生产设备，因此，所设计的产品结构应反映出生产规模的 特点，并与相应的生产线及其生产能力相适应。例如大量和大批生产的 产品结构从毛坯制取、机械加工和装配都应适应造化或半自动化生产线， 由各种高效率的专用加工设备和插装设备进行加工、装配，甚至包括生 产各个阶段质量的在线检测和控制，直到标牌安装或封贴以及产品包装。 为此，零件的加工和装备必须达到完全互换。而单件和小批生产的产品 结构，则应适应由通用设备、通用工艺装置等组成的生产线进行加工、 装配的特点。
设计新产品或对原有产品进行改进时，应充分分析吸收原有产品或 相近产品结构的优点，尽量利用原有产品或借用相近产品中经过生产和 使用证明已比较成熟的结构，或尽量采用典型结构。只对少部分结构另 行设计，或局部改动。这不仅可大大简化设计和生产过程，缩短产品研 制和生产周期，而且易于保证产品质量。
4.力求系统和结构简单化
塑料产品的孔
塑料产品的圆角
一、弯曲件的结构设计
具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲的工艺过程和提高弯曲 件的精度。下面对弯曲件的结构提出一些设计要求。 ①弯曲件的形状最好对称，弯曲半径左右一致。否则，由于磨擦 力不均匀，板料在弯曲过程中会产生滑动。为了防止板料的偏移， 设计模具时应有可靠的定位措施。 ②弯曲件的圆角半径应大于板料许可的最小弯曲半径。当必须弯 曲成很小圆角时，可进行多次弯曲，中间辅以退火工序。弯曲件 的圆角半径也不宜过大，因为过大时，回弹值增大，弯曲件的精 度不易保证。 ③弯曲件的直边高度不宜过小，弯曲高度为直边的两倍。可在弯 曲前，在弯曲处先压槽，再弯曲，如图所示。或加高直边，弯曲 后再切掉。 ④在弯曲件有孔时，如果孔的位置处于弯曲变形区，则孔会发生 变形，为避免这种情况，必须使孔处于变形区之外。
1．冲裁件的精度等级
冲裁件精度一般可达IT10-IT12级,高精度可达IT8-IT10级，冲孔比 落料的精度约高一级。具体数值可查有关设计手册。如果工件要求更高 精度时，冲裁后需通过整修或辅以切削加工，或者采用精密冲裁。
2.冲裁件的结构设计
①冲裁件的形状应尽量简单，最好是规则的几何形状或由规则的几何形 状所组成。同时应避免冲裁件上过长的悬臂与凹槽，它们的宽度要大于 料厚的1.5-2倍。 ②一般情况下，冲裁件的外形和内孔应避免尖角，采用圆角的形式。当 需要冲制不带圆角的工件时，可以用分段冲切的办法冲制，但模具寿命 明显降低。 ③冲孔时，因受凸模强度限制，孔的尺寸不宜过小。 ④孔与孔之间的距离或孔与零件边缘之间的距离，因受模具强度和冲裁 件质量的限制，其值不能过小，一般应为3-4mm. ⑤在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之间的距离不宜过小， 否则，会使凸模受侧向力作用，同时，会影响弯曲件或拉深件的已成形 区域。
（4）整机
是由若干组件、部件和零件按总装配图要求，装配成的 完整的仪器设备产品。整机能完成技术条件规定的复杂任务 和功能，并配备所谓的一切配套附件，如录放机、复印机、 摄像机、放映机等。
产品对机械系统的基本要求
一般来说，产品中的技术性能指标主要是 针对产品的系统和结构能否满足技术条件规定的 功能和使用技术性能要求，经济指标则主要是针 对产品的结构能否经济地进行生产、满足成本和 经济效益的要求。 产品对机械系统与结构的基本要求，可概括 为以下几个方面：
摄像机是典型的具有机械、微电子系统的产品，如图所 示。机芯和镜头是精密机械系统。装有集成电路的线路板是微 电子系统。整个机械、微电子系统都安装在底座、冲压金属板 上，再与机壳固定在一起。
产品机械系统与结构的的应用实例之一是数控绘图仪中 的机械装置。数控绘图仪是根据计算机输出的数字信息，经过 处理，高速度、高精度地将原来的连续模型以绘制图形的形式 输出的装置，它的出现和应用对设计工作是一大飞跃，它既可 作为主计算机的一种终端联机使用，也可与主计算机脱机使用。
产品结构的组成
任何一部结构比较复杂的产品，按 照结构的观点，均可视为由若干零 件、部件和组件组成。
（1）零件
又称元件，是产品的基础，是组成产品的最基本成分， 是一个不经破坏不可分解的单一整体，是一种不采用装配 工序而制成的成品。零件通常是用一种材料经过所需的各 种加工工序制成的，如螺钉、弹簧、轴等。
添加工艺槽
转移弯曲线
剪曲前冲的工艺孔
冲工艺孔
2-弯曲后切除的连接带
切除连接带
二、冲裁件的结构设计
冲裁件的结构设计是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。良 好的冲裁结构设计应保证材料利用率高、工序数目少、模具结 构简单且寿命高、产品质量稳定等。一般情况下，对冲裁件结 构影响最大的是精度要求和几何形状及尺寸。
（2）部件
又称器件，是生产过程中由加工好的两个或两个以上 的零件，以可拆联接或永久连接的形式，按照装配图要求 装配而成的一个单元。其目的是将产品的装配分成若干初 级阶段，也可以作为独立的产品，如滚动轴承、减振器等。
（3）组件
又称整件，是由若干零件和部件按照装配图要求，装配 成的一种具有完整机构和结构，能实施独立功能，能执行一 定任务的装置，从而将比较复杂产品的装配分成若干高级阶 段，或作为独立的产品，如减速器、录像机机芯、磁带机芯 等。
（4）刚度要求
构件的弹性变形应限制在允许的范围之内，以免由弹性变形引起 运行误差和影响系统的稳定性及动态响应。
（5）强度要求
构件应在一定的使用期限内不产生破坏，以保证运动和能量的正常 传递。
（6）各种环境下工作稳定性要求
系统和结构应能在冲击、振动、高温、低温、腐蚀、潮湿、灰尘 等恶劣环境下，保持工作的稳定性。
主计算机将处理过的图形信息存在磁盘或光盘上，自动绘图 时，绘图仪与配套的微型计算机进行信息处理，然后通过插 补器发出一系列X、Y方向的指令脉冲，经过伺服放大器、伺 服电动机、传动装置，最后使笔架上的画笔进行X、Y方向的 合成运动，绘出图形。它主要由绘图平台，X向导机，Y向导 机，传动装置和笔架等部分组成。
弯 曲 件 的 结 构 设 计
冲 裁 件 的 结 构 设 计
拉 深 件 的 结 构 设 计
塑 料 产 品 的 形 状
塑 料 产 品 的 壁 厚
塑 料 产 品 的 脱 模 斜 度
塑 料 产 品 的 加 强 筋
塑 料 产 品 的 标 志 设 计
机 箱 的 结 构 形 式
机 柜 的 结 构 形 式
通 风 窗 口 的 开 设 形 式
6.贯彻标准化、统一化原则
产品结构设计中贯彻标准化是获得工艺性结构的最重要条件，贯彻标 准化、统一化原则主要体现为： ①结构中最大限度地采用标准件。 ②确定产品结构的各种参数时，应最大限度地采用相应的标准值和优先数 系的规定值。 ③尽量统一结构中相近零件的材料牌号、标准件的品种、规格、型号尺寸 系列。
（1）功能特性要求
是最基本的技术要求。机械系统主要体现为执行机构运动规律和 运动范围的要求。
（2）精度要求
是最重要的技术性能要求。对于机械系统主要体现为对执行机构 输出部分的位置误差、位移误差和空回误差的严格控制。
（3）灵敏度要求
执行机构的输出部分应能灵敏地反映输入部分的微量变化。为此， 必须减小系统的惯量、减少磨擦、提高效率，以利于系统的动态响应。