产品结构设计基本知识范文
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第1篇
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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 3《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用
第2篇
夜上海论坛 关键词：工业工程 产品设计 总体实训
工业工程是目前世界上被大家认可的可以有效地提高生产效率和经济效益的把生产技术与科学管理有效地结合起来的一门相对边缘的学科。它涵盖了管理工程、制造工程和系统工程的相关内容。伴随着世界现代工业的飞速发展，工业工程专业的课程体系也得到了不断的完善，所含内容逐渐丰富。但随着学科的不断扩充，教学内容越来越广泛，工业工程专业高速发展带来的弊端也日益凸显，尤其突出的就是实践环节薄弱，实际经验不足。这些弊端不能仅从高校单方面的角度来解决，而应该联合企业共同探求实际可行的方案。
1 工业工程专业培养目标
工业工程专业以制造业为对象、制造业信息化为背景，培养具备综合应用现代制造工程、现代管理理论、信息技术应用和系统工程方法的知识、素质和能力，培养适应现代企业对生产管理和信息化建设需求，富有责任心、主动性和创造力的，知识面宽、适应能力和沟通能力强，具有解决制造领域复杂问题能力的、既懂技术又会管理的高层次复合型人才。工业工程专业的学生首先应具有较扎实的自然科学基础，以及较好的人文、艺术和社会科学基础，而在素质和技能方面，应具备基本的工程素质，能够看懂工程图纸，并运用机械工程的基本理论和方法解决简单产品的设计、工艺问题。另外，还应掌握包含在工业工程学科里面必需的系统工程、制造工程和管理工程等学科的基础理论和基本技能。在具体实施企业方案时，应能够灵活应用工业工程专业的基本理论和方法，解决企业在生产、物流和仓储管理的实际问题。
夜上海论坛 2 《产品结构设计》的课程设置规划
夜上海论坛 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。
2.1 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，在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。
夜上海论坛 2.2 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。
3 《产品结构设计》课程的教学思路
夜上海论坛 3.1 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。
3.2 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。
3.3 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。
夜上海论坛 4 《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用
在面向制造业的工业工程专业总体实训里，结合各校的实际情况，以典型产品的流水线装配设计为主体，总体实训内容分为五个阶段：前期的准备环节、产品设计与组装环节、生产线装配改善环节、三维系统模拟环节、总结交流环节。在这些实训中，可以实现“教-学-做”一体化的行动教学，让理论和实践紧密结合，从而使学生在知识和技能上达到双重提高；另一方面，可以锻炼学生的综合专业知识运用能力，提高团队协作能力，也有利于提升学生的实际动手能力，更好地让学生参与企业模拟项目，融入企业生产实践。在产品设计与组装环节，教师把学生分成六人左右的项目组，根据企业的某一个典型产品布置项目任务书。学生综合考量校内实训基地的实际条件和设备，运用产品结构设计的知识，共同完成项目。在此过程中，教师可以对新产品提出具体的要求，比如产品的结构尺寸不能过大，必须与生产线相匹配；结合人因工程学，运用动作分析和双手操作分析，在工艺上要符合车间的零部件装配顺序，有利于工序和工位的确定；新产品各零部件的装配要牢固可靠，可以满足多次拆卸而不容易损坏；产品的价格应合理，要用最少的成本做出符合客户要求的产品；考虑试验的可行性和零部件的可修改性。
参考文献：
夜上海论坛 [1]郭艳丽，李亨英，柴春锋.适应社会需求，提高IE人才实践创新能力的因素分析[J].高教论坛，2011（9）.
[2]周梓荣，龚存宇.工业工程专业应用型人才培养体系探讨[J].湖南工程学院学报，2005（3）.
夜上海论坛 [3]光昕，李沁.高职工业工程专业教育教学探索[J].中国成人教育，2009（23）.
[4]赵涛，路琨.我国工业工程学科的发展研究[J].高等工程教育研究，2003（2）.
夜上海论坛 [5]陆刚，孙宇博，卢明银，韩可琦.工业工程本科毕业设计与创新型人才培养[J].工业工程，2010（2）.
夜上海论坛 [6]王建林，马如宏，周峰，董晓慧.工业工程专业实践教学体系探讨[J].高校实验室工作研究，2012（1）.
第3篇
关键词：压力容器；焊接质量；分析
“质量-市场-效益-生存-发展”已成为现代经济生活的生命线，随着科学技术和世界范围的经济、贸易和交往迅速发展，质量也成为一个永恒的、跨越国界的主题。压力容器能否安全运行，首先取决于它的制造质量，而焊接质量又是压力容器制造质量的关键。
夜上海论坛 1 压力容器焊接常见的缺陷及原因分析
广义的焊接缺陷是指焊接过程中在焊接接头处产生不符合设计或工艺文件要求的缺陷，亦称为焊接缺欠。焊接过程中有着许多不能够人为控制的因素，焊件出现缺陷是不可能完全避免。焊接缺陷按其形成的部位可分为焊缝内部缺陷和焊缝外部缺陷两大类，其中内部缺陷有未熔透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等；外部缺陷有焊缝尺寸与形状不符合要求、咬边、焊瘤、凹坑（包括弧坑）、塌陷、烧穿、表面气孔、表面裂纹等。
夜上海论坛 1.1 压力容器焊接常见的内部缺陷
夜上海论坛 夹渣是指焊后非金属夹杂物残留在焊道之间或焊缝与坡口侧壁之间的焊渣，究其原因主要是焊接过程中的被焊边缘和各层焊缝清渣不干净；焊条角度和运条技法不当；焊接电流过小，焊接速度过快；坡口设计加工不合适等。气孔是指在焊接过程中，熔池金属高温时产生和吸收的气泡，在凝固时未能及时逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。气孔的产生有很多原因，主要的原因表现为焊接材料不干净或受潮，未按规定温度烘干；焊接线能量过小且熔池冷却速度大导致气体难以逸出；焊接区未能得到有效保护等。未焊透和未熔合是焊接时会产生的严重缺陷，未熔合是指在熔焊时，焊缝金属与母材金属之间熔化不良的现象。未焊透是指焊接时，母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部。未焊透和未熔合一般出现在焊缝坡口中间。
1.2 压力容器焊接常见的外部缺陷
焊接裂纹是一种会造成极大安全隐患的严重缺陷，裂纹是指焊缝及附近区域内部或表面有裂纹。它具有尖锐的缺口和较大的长宽比，通常在焊接接头中是不允许存在的。焊接材料或工件化学成分不当、焊缝深宽比太大、焊缝金属冷却凝固过快、焊道太窄（特别是角焊缝和底层焊道）、焊接工艺不合理等都是造成焊接裂纹的主要原因。咬边则是由于焊接工艺参数选择不当，操作不当、焊接电流大、焊接速度太快或焊接材料与母材化学成分匹配不当造成的焊趾（或焊根）处出现的低于母材表面的凹陷或沟槽。
2 加强压力容器焊接质量控制的相应措施
夜上海论坛 压力容器是典型的焊接结构，其制造质量不可仅仅看做是焊接技术部门或检验部门的职责，因为压力容器的生产过程很复杂，涉及的因素很多，诸如设计、材料、工艺规范、焊接设备、检验手段及人的因素（操作技能、个性、情绪）等均能直接影响焊接质量。
夜上海论坛 2.1 焊接结构设计
在结构设计时，设计者应综合考虑压力容器的结构形状、使用要求、变形大小、焊件厚度、坡口加工的难易程度、焊接材料的消耗量等因素，以确定接头形式和总体结构形式。
夜上海论坛 2.2 焊接结构件材料的选择
制造压力容器的材料种类很多，总体上可以分为金属材料和非金属材料。目前除了极少数的低压容器采用非金属材料外，绝大多数都采用金属材料，而且多用钢材，主要是碳钢和合金钢。在满足工作性能要求的前提下，焊接结构应优先选择焊接性好的材料。压力容器用钢的良好焊接性能是保证压力容器产品安全可靠的首要条件。如碳质量分数小于0.25%的低碳钢和碳当量小于0.4%的低合金钢，塑性和冲击韧性优良，都具有良好的可焊性，设计中应尽量选用。对于焊接性较差的钢，只要采取合适的焊接工艺措施，也能获得质量较好的焊接接头。
夜上海论坛 对于同种金属的焊接，在选择焊接材料时，应尽量使它的成分接近基体金属的成分。而对于异种金属的焊接，必须考虑它们的焊接性及其差异。一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者。
2.3 焊接过程的工艺设计
用焊接方法制造、安装、修理、改造压力容器的主要受压元件前，施焊单位应编写焊接工艺指导书，并进行焊接工艺评定，在符合国家标准的要求后，应提交完整的焊接工艺评定报告，并根据该报告和图样的要求制订焊接工艺流程。除设计规定外，焊接配件时不得强力对正。焊接装配和定位焊的质量应符合工艺文件要求后才允许焊接。焊接工的操作水平对焊缝质量起着决定性的作用，因此，还应注重焊接工的操作水平，最好是持有国家考试证书经基本知识考试和焊接操作技能考试合格的高级焊工，熟悉焊接工艺参数、焊接顺序、操作方法及其对焊接质量的影响，掌握焊接质量管理体系、规章制度、工艺文件、工艺纪律、焊接工艺评定、焊工管理规则等基本知识。
2.4 焊后热处理
夜上海论坛 焊后热处理是指工件焊完之后对焊接区域或焊接工件进行的热处理，其作用主要是消除或部分消除焊接残余应力和改善焊接区的性能等有害影响，稳定零部件的结构形状和尺寸。压力容器用钢热处理的常见类型有退火、固溶、正火、回火、淬火、低温消除应力、析出热处理等。
2.5 焊接的质量检验
焊接过程中焊接出现缺陷是不可能完全避免，要控制焊接的质量，焊接检验过程是必不可少的。其中包括原材料检验、各工序的质量检验和设备的整体质量检验。
工序的质量检验是制造中的关键环节，它主要包括尺寸和几何形状及材质性质两方面的检验，其中材质方面的质量检验主要指焊接接头的质量检验。焊接接头的检验内容包括从图样设计到产品制出整个生产过程中所使用的材料、工具、设备、工艺过程和成品质量的检验，主要分为三个阶段：焊前检验、焊接过程中的检验和焊后成品的检验。检验方法根据对产品是否造成损伤可分为破坏性检验和无损检测两类。
夜上海论坛 （1）焊前检验。焊前检验包括检验技术文件（图样、工艺规程）是否齐备、焊接材料（焊条、焊丝）和母材金属的质量检验、毛坯装配和焊接件边缘质量的检验、焊接设备是否完善，以及焊工操作水平的鉴定等。（2）焊接过程中的检验。包括焊接工艺规范的检验、焊缝尺寸的检查、夹具情况和结构装置质量的检查等。（3）焊后成品检验。焊后成品检验是焊接质量检验的关键，是焊件质量最后的评定。常见的焊后成品检验方法很多，常用的有以下两种：一是外观检验，主要是肉眼观察。主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。二是物理方法检验。物理方法检验的主要手段是无损检测，设备的整体质量检验除外形尺寸测量外，一般只做耐压试验和泄漏试验。
3 结束语
焊接产品质量的好坏，将直接影响产品结构的安全性。通过分析压力容器焊接过程中所存在的缺陷，我们可以知道，焊接产品的质量除了取决于结构设计、材料选择、施工工艺等因素外，为了保证产品质量，还应在制造过程中对焊接材料、焊接工艺和焊缝检验进行控制，减少和避免焊接缺陷的产生，以便及时消除缺陷，这样才能确保压力容器的生产安全。
参考文献
[1]毕应利.焊接质量控制之浅析[J].价值工程，2013（20）.
夜上海论坛 [2]马云龙.浅谈压力容器焊接技术[J].石化技术，2015（10）.
