導語：如何才能寫好一篇產品結構設計原則，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：電子產品；結構設計；影響因素

中圖分類號：TH156文獻標識碼：A文章編號：1672-545X（2015）11-0258-02

作者簡介：鄭海航（1987-），男，廣東汕尾人，學士，準備評中級機械工程師，研究方向：產品結構開發

電子產品的功效不僅需要通過原理性設計來實現，同樣也需要進行電子產品結構設計優化來實現。電子產品的結構性設計與原理性設計相輔相成、不可分割，在電子產品設計時要綜合考慮。但是一些電子產品設計人員在產品設計時只側重于功能性原理設計，忽略了結構性設計。在對電子產品結構設計時要充分考慮到電子產品的功能，綜合考慮電子產品生產和維修、產品設計零件材料、產品功效實現、產品用戶使用、產品使用壽命、產品經濟效益等影響因素。

1電子產品結構設計的要求與原則

1.1電子產品的結構設計要求

電子產品結構設計的要求一般體現在以下幾個方面：第一是功能要求，電子產品作為一種商品，要在結構設計中體現自身的使用價值；第二是產品質量要求，產品美觀、實用、環保等質量要求決定了產品的價值，有助于實現電子企業的經濟效益；第三是產品結構優化，電子產品結構設計涉及到工藝、材料、聯接方式、形狀、位置、尺寸等結構設計元素，找到結構優化的最佳方案；第四實現結構設計創新，現代電子產品與信息技術同步發展，在高速發展的現代社會，電子產品更新升級速度相當的快速，所以在對電子產品結構設計時要運用創造性思維，運用最先進的電子技術和設備，實現電子產品的盈利。

1.2電子產品結構設計的基本原則

第一，實現各個部件的預期功能的原則，立足結構設計的整體，協調各個結構之間的關系，簡化電子產品結構，實現一個結構多種功能；第二，遵循強度與剛度的要求，通過結構設計、減小應力集中、改善受力情況來增加強度，對外殼材料進行綜合的檢測，滿足所需要的強度和剛度；第三，滿足制造工藝和裝配要求的原則，在結構設計中，要簡化電子產品零部件的配置、提升產品裝配性能、合理劃分裝配單元等來實現零部件的合理安裝；第四，滿足用戶審美的原則，電子產品不僅要有實用功能，更不可以忽視電子產品的外在美感[1]。

2結構設計階段應考慮的主要因素

2.1產品的生產和維修方面的因素

做好電子產品結構設計生產和維修環節，筆者建議從以下幾個方面做起：一是增強元器件布局的安全性、高效性、方便性。做到電路清晰識別，避免波峰焊出現隱蔽效應。產品的生產是做好電子產品的基礎，因此在產品生產階段就應當做好結構設計，設計好的產品才能投入生產中。電子產品的設計一定要結合其實用性考慮，將實用性納入到電子產品結構設計工作中，做到產品的美觀設計和實用設計相結合。其次，注重組件部件的連接。組件部件的連接要綜合考慮連接線的方式和種類，其對組裝效率和產品檢修有很大的影響，一般來講，排線連接生產效率要高，插拔連接較方便，同時，在維修方面的設計也非常重要，電子產品要做到維修便捷，因此在維修方面的設計要易于打開相應設備，維修的線路和主板能夠直觀地被維修人員看到，及時檢查故障點，快速維護產品性能。產品生產和維修是結構設計階段應當考慮的首要因素。

2.2產品設計零件材料方面的的因素

對產品設計零件材料的選擇，也將極大的影響到電子產品設計的效果。在零件材料的選擇上，要考慮零件材料是否環保、可回收再利用、安全等因素。在對電子產品設計零件材料的選擇上，要選擇信譽較好、價格較合適的廠家，不能貪圖低價的便宜，縮減生產成本，采購前要選定產品設計所需要的材料，采購時盡量選擇材料優質，價格合適的廠家，采購來的零件材料要送到相關的檢測部門，經過一系列的檢測程序后，安全合格后方可投入到正式的電子產品設計環節中；電子產品的種類不斷增多，電子產品的使用人群增多，電子產品的普及產生了較多的電子污染，對土地資源、水資源等都造成了不可修復性的威脅。可是相關電子技術設計人員卻忽視了對電子產品的后期處理，造成許多電子產品在被使用后沒有得到科學的處理方法，電子設計人員要牢牢樹立環保意識，要實現電子產品設計各個環節的無污染。另外，還要考慮電子產品的可回收利用。

2.3產品功效實現方面的因素

電子產品的功效能否實現很大程度上取決于產品內部布局的合理性，因此要想實現電子產品預先設計的功能，就必須要考慮元器件布局、電路板布線、組件部件布局、以及三者之間的相互影響。在元器件布局上要克服電路之間相互干擾的問題，考慮電路板承重限度，避免過重導致電路板的變形甚至是斷裂，對于怕熱的元器件要遠離物源；在電路板布線方面，要考慮公共、高頻線路阻抗、信號、接地等因素對信號的影響，避免分布電容對布線帶來的干擾；在組件部件布局方面，應該考慮到與相關因素的地理位置距離。

2.4產品在用戶使用方面的因素

電子產品設計是為了服務廣大用戶，因此，要考慮到用戶使用方面的因素。電子產品貼近人們生活，所以務必要保證其安全性，完善安全保護接地措施，安裝電子安全設備，比如安全接地、防雷接地等，消除觸電的隱患；杜絕外界因素對電子產品機械零部件損害，延長電子產品機械零部件的壽命；電子產品對外輻射較大，久而久之，對設計人員、用戶等都形成了無形的生命威脅；對電子產品結構的設計要有可靠的防過熱高溫、防火、防爆措施；同時，不可忽視對電子產品運輸、存儲時的安全，防止引起意外爆炸。

2.5產品使用壽命方面的因素

產品的結構好壞，對產品使用壽命有著很大的影響。綜合考慮散熱、熱保護、熱機械固定、太陽輻射等溫度對產品使用壽命的影響因素，及時為元器件散熱，對功率性發熱的元器件實施熱保護，避免長時間的太陽直射，保護元器件，避免電子產品的過早報廢，延長產品使用壽命；保證電氣連接、機械連接的可靠，進行防振動設計，防止連接松動和噪音產生；在結構設計時既要避免內部電路的誤操作，又要避免外部電路的誤操作，避免誤操作對元器件的損害。避免印制線路由于電路板變形過量而斷裂，提高產品的耐用性，提高產品的使用性能[2]。

3結束語

實現電子產品結構設計需要綜合考慮很多因素，只要電子設計人員準確把握電子產品結構設計的影響因素，才能實現電子產品的預期功效，使電子產品更加符合人們的需求，滿足人們日益增長的使用需要，使電子企業在激烈的市場競爭中處于不敗之地，獲得長足發展。

參考文獻：

[1]于龍飛.電子通訊產品結構設計研究[J].信息技術與信息化，2014，11:47-48.

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投資者需要了解當前加息誘因。2009年隨美元指數走低,全球各主要股指、黃金、原油,基本金屬和大宗農產品等價格開始大幅度走高(見表1),通脹預期加強。2009年9月以來 M1增速趕超M2,形成“反喇叭口”加之信貸投放的過快增長,引發市場對通脹的擔憂。

從2010年1月18日起上調存款類金融機構人民幣存款準備金率傳遞出央行希望適度降低當前流動性過剩的信號。

對于廣大投資者來說,加息意味著選擇一個新投資理財方向。銀行結構類理財產品提供了豐富的投資領域。下文將分別介紹各類資產與利率的關系,展現不同種類產品對利率變動的敏感程度。

匯率類理財產品

簡述:

此類產品通常以美元兌其他幣種的匯率為掛鉤標的,掌握美元指數的大體走勢,便能較好的控制匯率類產品的風險。

原理:

2009年10月6日,澳央行升息,這一舉措支持了澳元強勢。2009年12月5日美國超預期的失業和非農就業數據公布后,美國升息預期提高,這支持美元在2009年年末完成絕地反擊。2010年外匯市場的環境將與2009年有明顯區別。各國量化寬松的貨幣政策將逐漸終結,升息也將成為許多國家的選擇。在各國退出政策和升息的博弈中,如何退出、何時退出,將會對該國貨幣在2010年是否處于相對有利的地位產生深遠影響。

從匯率類產品結構看,設置閾值(臨界值)是常規手法,若掛鉤匯率超出或等于這個閾值,則投資者獲得較高收益,相反則獲得較低收益。產品的設計和發行機構會根據具體市場情況調整閾值,因此對于投資者而言,此類產品的超額收益率不會有太大波動。

配置原則:

在配置此類產品的過程中,投資需要關注產品的投資幣種,一般以澳元或者美元類產品作為首選。但隨著人民幣升值壓力逐漸加大,國內投資者應謹慎購買外幣產品,以持有人民幣資產為佳。

信貸類理財產品

簡述:

信貸類理財產品是商業銀行借助信托渠道將理財資金投資于企業貸款的一種理財方式,產品收益掛鉤貸款企業的信用風險。此類產品多數投資于優良信貸資產,但存在一定本金損失風險,對利率波動敏感,并會因投資期限偏長而增加流動性風險。

原理:

產品的預期收益率水平介于同期存款基準利率和貸款基準利率之間。利率波動期,預期收益率水平會隨基準利率調整。(參見表2)。分別選取六個月存款利率和六個月至一年(含一年)的貸款利率作為參考,產品預期收益高出存款利率39個基點,低于貸款利率209個基點。其絕對值分別對應投資者和機構的收益,基本遵循“開”分成。

利率下降期,信貸類產品可能會提前終止;利率上升期,由于此產品投資期限較長,易造成相對收益打折。

配置原則:

利率波動期,尤其是在利率上升期,應當選擇期限較短的信貸類產品或者“隨息而動”型信貸類產品。“隨息而動”是指產品的預期收益率隨銀行存款或貸款利率而浮動,即:預期收益率=期初預期收益率+(調整后銀行存款或貸款利率-期初銀行存款或貸款利率)×參與率。

黃金類理財產品

簡述:

2009年9月以來,國際金價一直處于高位震蕩。2010年,通脹預期強烈,為避免出現負利率,央行加息信號愈加明顯。2010年年初,美元的弱勢格局被打破,進而打壓了黃金、石油等大宗商品的上升空間。

原理:

2009年黃金掛鉤結構產品的最大特點為看漲(單向看漲或在某一個價格區間內看漲)模式,且在投資期限上采用短期化模式,這種設計策略可以鎖定金價迅速上漲帶來的收益。進入2010年,黃金掛鉤結構化產品依舊是理財市場的追逐熱點,不但有避險保值、對沖通脹風險的優勢,而且通過杠桿化的結構設計,達到“以小搏大”的目的,從而獲得高收益。

配置原則:

首選擇結構類型。未來一段時間,此類產品的結構設計將依然采取看漲結構和區間結構。今年的區間結構將會在起初價格上下設置波動區間,無論金價上漲或下降,只要不超出設定區間就能獲得較高收益。為防止黃金價格回落,投資者選擇這類結構的產品較為保險。

同時投資者需要關注對產品期限的選擇。存貸款利率的上升,必然會導致理財產品預期收益率的上升。投資者應盡量持有短期產品,以避免因利率上升而遭受機會成本損失。

利率類理財產品

簡述:

同業拆借利率是利率類結構性理財產品最常見的掛鉤標的。此類優勢在于收益穩定,多數產品屬于保本浮動或保息浮動型,無本金損失風險;缺點在于不具備博取高收益的可能。

原理:

利率類產品多采用區間型結構,其次是看漲或者看跌模式。區間型產品的收益主要取決于掛鉤利率走勢、掛鉤利率落在計息區間的實際天數和產品計息總天數。利率波動期內,掛鉤利率落在區間之外的可能性增大,區間型尤其是窄區間型產品的收益會受到影響。

看漲或看跌型產品收益主要取決于掛鉤利率走勢和觸發線水平。在利率波動期,掛鉤利率達到觸發線的可能性增加。利率上升期內,看漲型產品獲得高收益的可能性增加,看跌型產品反之。

配置原則:

適宜配置區間寬度較大的區間型產品。在利率上升期(下降期)可相應配置看漲型(看跌型)利率類產品。

結構化理財產品的最終收益不僅僅是由掛鉤標的的資產類別和走勢所決定,還包括產品的期權結構、投資期限、進場時機以及投資幣種的匯率等因素。在通脹預期加強,加息政策顯現的背景下,投資銀行理財產品應堅持三原則:

認清期權結構原則。投資者在了解產品預期收益的同時,更要關注產品結構設計。歷次出現問題的結構產品不只是結構設計瑕疵,也存在投資者沒有充分了解產品結構,對標的走勢預期與產品結構設計的方向不一致的原因。

謹慎進場時機原則。在購買產品時應以自身風險偏好為基礎,在追逐熱點時,以短期化產品為主。

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關鍵詞：面向裝配的設計；簡化設計；虛擬裝配；模塊化設計

中圖分類號：TH136 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0094-02

隨著現代電子產品的高度集成化和小型化，以及用戶對設備的可靠性、環境適應性等提出的越來越嚴格的要求，使得電子設備結構復雜程度不斷提高，也使產品的裝配面臨越來越多的困難，導致出現裝配質量下降、裝配效率降低等一系列問題。在這一環境下，引入面向裝配的設計（DFA）這一產品開發模式，在電子設備結構設計階段即充分考慮產品的裝配環節以及各種相關因素的影響，采用簡化產品設計、減少零件數量、使用標準件、零件裝配模塊化和減少裝配過程中的調節、裝配防錯等方法，并利用分析、評價、規劃、仿真等各種技術手段，不斷地完善設計和改進裝配性能，確保裝配工序簡單、效率高、質量高、不良率低和成本低[1]。

1 基于SolidWorks的DFA應用方法

將SolidWorks功能和DFA方法相結合，在SolidWorks的環境下，主要可以進行以下三方面的應用方法研究。

1.1 簡化設計

簡化設計就是在設計中遵循KISS原則。簡化設計過程往往是對已有的產品結構進行提煉和優化的過程，可以充分利用CAD的數據存儲和規劃優勢，建立各種庫文件，選擇和調用成熟設計和模塊，構建具有較高裝配性能的產品。

1.2 標準化模塊化設計

在電子設備結構設計過程中，運用標準化和模塊化的設計方法，能大幅提高裝配質量的可靠性，使裝配問題能更早、更容易被發現，從而提高產品裝配效率和裝配質量。

1.3 虛擬裝配

以產品設計為中心的虛擬裝配，是在虛擬環境下對CAD模型進行裝配性能分析的一項計算機輔助設計技術。基于DFA虛擬裝配的基本任務是尋求產品裝配結構的最優解，即通過CAD模擬產品裝配、進行定量或定性分析，找出結構設計中裝配性差的結構特征，進行設計修改和完善的過程。

使用SolidWorks 等CAD軟件，可對產品的三維模型進行虛擬裝配，并利用CAD提供的分析模塊，進行包括靜態干涉、運動干涉分析以及裝配公差分析等裝配性能分析、判斷和改進。

2 DFA應用步驟

產品概念設計階段的主要任務是根據用戶要求、設計輸入定義產品的架構，并將產品進行模塊劃分；在此基礎上，建立產品裝配模型，將各類庫文件引入建模過程中，貫徹標準化、模塊化設計理念；完成裝配模型建立之后，開始虛擬裝配，即對模型進行裝配性能分析，運用 DFA簡化設計等方法對裝配體及零部組件進行簡化、合并等設計改進，并且進行裝配相關檢查，直到得到優化模型。

根據DFA的應用方法，制定出在SolidWorks環境下產品設計的流程，見圖1所示。

3 DFA裝配建模

主要需要建立兩類模型，一類是建立一系列庫模型，一類是對產品本身結構的建模，而前者是后者的基礎。在對產品建模的過程中貫徹標準化模塊化思想，為產品的簡化設計提供良好的土壤。

3.1 產品裝配建模

CAD裝配建模有自下而上和自頂向下兩種方法。自下而上設計法即首先完成零件設計建模，然后在裝配文件中逐一插入零部件，組合成裝配體模型，零部件之間無關聯；自頂向下法為在裝配文件中直接建立零部件模型，零部件之間往往存在幾何關聯以及配合限制。

綜合兩種設計方法的優勢，在方案設計階段，采用自頂向下的設計思路，首先規劃產品裝配體的框架，劃分模塊類型，在此基礎上，將產品主體零件在裝配圖中進行初步建模或者將通用模塊裝入裝配體中，使產品具備基本的模型架構，然后進入自下而上的模式，對構成裝配體的零件模型作細化處理以及建立相關的零件，將生產的零部件裝入裝配體中并進行配合限制，逐步裝配形成產品最終的裝配模型。

3.2 庫文件建模

庫文件泛指CAD軟件可調用的所有子組件和模塊，它是構建新研制產品的基礎，也是面向裝配的設計中標準化和模塊化設計原則實施的基礎。

庫文件建立的原則是：

（1）庫文件歸屬文件夾應層次分明，庫文件名應簡潔明確地表示出庫集合的特征，以方便選用；

（2）庫文件中固化的組件和模塊，如緊固件、外購件等，盡量以零件形式建模，以便存儲和調用；

（3）分析同一系列模塊的主要安裝尺寸，形成尺寸系列表，以方便建模和擴充；

（4）同一系列化零件的建模盡量采用一個模型、多個配置；

（5）模塊應盡量包含安裝基準、安裝尺寸等裝配信息，有助于選用和避免裝配加工錯誤。

根據庫文件存放的位置和模塊的類型可分為兩類庫，一是存放于計算機本地的本地資源庫；另一種需要通過網絡管理可上傳和下載的ODM電子倉庫。

3.2.1 本地資源庫

根據電子設備的特點，在CAD環境中主要建立緊固件庫（螺釘、螺母等）、電子器件庫（連接器、顯示屏、鍵盤、濾波器等）、機械成品庫（風機、減震器等）、材料庫（屏蔽材料、密封材料、鋁型材）以及通用件庫（機柜、機箱、控制臺、把手、導軌、走線架等）。建立各種庫后，將其存放地址添加到SolidWorks系統選項中的設計庫中，即可開始在CAD界面中直接調用設計庫文件。庫文件的設計、編輯、修改等較容易實現， 技術人員可以通過改變某些參數而不必改動元件設計的全過程來更新設計。

3.2.2 PDM電子倉庫

SolidWorks Workgroup PDM作SolidWorks的插件，主要用于工作組的產品數據管理，可以將本地成熟產品的數據檢入到電子倉庫，同時也可以分享工作組內其他成員上傳到電子倉庫并共享的數據，以實現設計資源的充分利用，并且能確保設計版本和復雜的結構件掛接關系得到有效管理。

根據電子設備結構面向裝配的設計需要，以便于選擇和調用為建庫原則，電子倉庫可主要劃分為公用資料庫、設備資源庫和工藝資源庫等。將設計相關標準、規范、資料放入公用資料庫中；將工藝相關規程、工具資料等放入工藝資源庫；設備資源庫可以根據電子設備使用的工作環境，如地面、車載、艦載、星載、機載等進行分類，也可以按照結構形式、密封性、抗沖擊振動性和電磁兼容性等產品結構特點設置有利于搜索的關鍵詞。

4 裝配性能分析

4.1 直觀檢查

SolidWorks軟件界面中提供了裝配統計、對稱性檢查、質量特性以及間隙檢查等命令，可以很方便、直觀地對已建立的產品模型進行相關的統計和檢查，根據檢查結果對裝配體作進一步簡化、合并、調整等減少裝配錯誤、提高裝配效率的設計，直觀檢查一般包含以下幾項：

（1）考慮把相鄰、相似、對稱的零件合并成一個零件；（2）設計多功能零件，減少零件數量；（3）合并減少緊固件的種類、數量；（4）調整裝配體及主體零件重心，避免裝配時失穩；（5）通過間隙檢查，避免零件過約束；（6）進行防錯設計，避免非對稱零部件具有一個以上的裝配位置。

4.2 干涉檢查

對產品裝配體的干涉檢查主要包括靜態干涉檢查和運動干涉檢查兩種方式。

SolidWorks命令項中的干涉檢查，能夠直觀、明確、定量地給出裝配體靜態情況下干涉的零件、部位和干涉幾何尺寸，有利于對干涉的零部件定位、定向進行設計修正。

對實現機械運動的產品，采用虛擬仿真工具SolidWorks Motion插件，對虛擬裝配體進行運動學和動力學狀態的仿真，模擬產品的不同運動狀態，檢驗產品的運動性能及設計計算結果的正確性，對運動部件進行運動干涉檢查，查看限位運動的干涉情況以及裝配情況和零部件模型的精確程度，有助于在設計中發現產品結構空間布置的干涉和運動機構的碰撞等問題。

更好地完成干涉檢查的關鍵點是完善裝配體模型，盡量詳盡真實地建模，特別是應注重建立自制件以外的外購件、緊固件、附件等的真實幾何模型，往往一些看似微不足道的省略處會在實際裝配時出現干涉問題。

4.3 公差分析

SolidWorks有 DimXpert和TolAnalyst兩項與公差相關的插件。DimXpert可以直接在3D圖形中按照標準生成標注，還可以幫助用戶查找圖形是否缺少尺寸；TolAnalyst主要作用是解決公差設計的問題。

將公差分析的結果與裝配體的簡化設計原則相結合，簡化裝配關系、減少尺寸鏈數量、減小累積公差，才能夠降低尺寸公差等級，實現寬松且合理的公差設計，提高裝配質量和裝配效率。

4.4 動態裝配

SolidWorks的爆炸視圖和animator插件可提供靜態和動態裝配拆分效果圖，按需要對虛擬裝配體進行拆分、分組，通過爆炸路徑和鍵碼對動畫進行編輯，生成各虛擬裝配體各部分的動畫和圖樣文件。可以用于電子設備結構設計方案評審中，提供直觀生動的產品效果；也可以直接應用于實際裝配生產，特別是對于復雜的產品的裝配具有指導作用。

5 結語

通過基于SolidWorks軟件及其插件對電子設備結構面向裝配的設計作了一些研究和嘗試，體會到無論對軟件強大功能的應用，還是對先進的產品設計模式的理解和運用，都需要更加深入地探索。新的設計方法和設計思路在不斷涌現，CAD軟件的功能也在與時俱進，設計師如何將兩者更好地結合進而提升設計水平，是結構設計人員面臨的一項艱巨任務。

參考文獻

[1]鐘元.面向制造和裝配的產品設計指南[M].北京：機械工業出版社，2013.

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[關鍵詞] 設計原則；特殊性；思想；結構設計

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

1、綠色設計的設計原則

在現代社會高速發展的同時，相關人員對橋梁建設中的綠色設計識越來重視。綠色設計要遵從五項基本原則，即閉環設計原則、資源最佳利用原則、能源消耗最小原則、零污染原則、技術先進原則。閉環設計原則體現的是產品全生命周期并行；資源最佳利用原則是指盡可能選用通過簡化產品結構實現可回收再利用性的可再生資源，并在產品的整個生命周期中最大限度的利用選用的資源的設計原則。能源消耗最小原則是指產品整個生命周期循環中實現能耗最少。零污染原則是指設計時消除污染源，從根本上防止污染。技術先進原則是指創造性的應用最先進的技術來獲得最佳的生態經濟效益。

2、橋梁結構物的產品特殊性

橋梁結構物具有極其特殊的特點，主要表現在：一是橋梁的建造在造價上和原材料的價格及設計、施工方案等相關，與市場的需要關系不大，基本是由政府部門根據社會、經濟的發展狀況來確定實施的；二是橋梁的建設規模導致橋梁設計對社會效益、經濟效益及生態效益影響巨大；三是橋梁設計的使用年限決定了其對社會、環境影響的深遠性；四是橋梁在其壽命范圍內的使用過程中不會產生對環境有害的垃圾但在超期服役后就變成了難以處理的廢棄物；五是橋梁需要具有抗侵蝕和抵御不利環境因素的能力。

3、綠色橋梁設計的思想

1）橋梁體系的選用。橋梁體系中的各種體系均有一定的適用范圍，在設計中要根據實際情況，對梁、拱、剛架、吊與組合體系進行合理的選用，避免提高造價和為建成后的養護造成困難。

2） 橋梁結構設計。①根據綠色設計的原則中閉環設計原則，在對橋梁結構進行設計時，要充分以橋梁在其生命周期內所面臨的各種荷載、各種不利的環境因素以及自身承載能力的退化為設計前提，通過全面精準的結構計算來保證橋梁過程使用中的安全性。對于架構在海上的橋梁，要對其承受風荷載、海水及濕熱空氣能力在設計中予以充分考慮。對于鋼結構橋梁要全面考慮防腐措施的設計。②根據綠色設計的原則中最佳利用原則，需要在橋梁設計中采用模塊化設計方法。模塊化的構件具有方便更換、拆除的優點，而且拆除后的構件仍然具有較大的利用空間。③根據綠色設計原則中能源消耗最小原則和零污染原則，在設計中要準確分析結構受力，并合理的設計橋梁結構尺寸和配筋及結點。充分考慮結構安全的同時，以最小的材料消耗實現最大的效益。通過設計合理的施工方案并活用各種結構體系來提高橋梁質量，減少材料能耗并降低環境污染。④根據綠色設計的原則中的技術先進原則，在對橋梁結構進行設計時，要結合具體的實際情況，進行技術先進的結構形式設計。總之，運用綠色設計的理論和觀念進行橋梁結構設計，要比傳統的橋梁設計更具備美觀、安全性及經濟適用性，對環境的影響也會更小，更有可持續發展的價值。

3）橋梁附屬設備的設計。伸縮縫、支座、排水系統、照明系統等都是橋梁的附屬設備，他們雖然在工程造價中占用的比例不高，但也對整個橋梁的設計和應用起著重要的作用。目前大多數橋梁的排水系統設計比較簡單，不合理，使得大量的橋面污水肆意流淌直接擊打著地面，這種情況的形成正是當初在橋梁設計時未全面考慮環保因素而造成的。通過綠色設計可以實現對橋梁原有缺點的優化，使設計更為合理和實用。通過選擇性能更優越的 PVC 管等排水系統的材料可以使排水設備更輕質、節能、抗腐蝕。在設計中要根據當地的降水情況進行水力計算來準確設置足夠數量的排水系統。通過設合理的計排水系統的數量使橋面排水更順暢。在通過排水系統將水引離橋面后，在設計中還要考慮如何對水流進行疏導。

同時可以采用通過連接管將多個橋面排水管連通后再接入同一套疏導系統的方法來達到使整個橋梁更美觀簡潔、更低能耗的目的。在設計中還要注重把引到地表的水引入地表排水溝的設計，以最大程度的減少污染。

4）橋梁結構的耐久性設計。橋梁結構的耐久性是橋梁設計中的重要考慮環節，它決定著橋梁結構的使用壽命。使用壽命過短會造成資源的極大浪費，加大初期投資的成本和后期養護及維修費用成本，降低效益，違背了綠色設計的基本原則。在橋梁建設的初期設計中要根據其結構的用途對耐久性做出具體設計要求，對橋梁使用的材料、施工的便利性、橋梁的后期使用和維護以及功能過時和壽命期費用等因素都要在設計中進行充分考慮和關注。還要采取各種措施使橋梁結構在漫長的服役期內，能夠適應各種變化，從而能夠更好的為交通服務。要實現這個目標就需要在橋梁的設計階段對橋梁結構的可檢性、可修性、可換性、可強性、可控性及可持續性等因素進行充分的分析研究，要對傳統的設計理念提出挑戰，如果橋梁建成后其各個部件無法順利實現檢查、更換、及時修復，且不能得到有效控制、加強和可持續發展，就會導致橋梁結構在內、外因復合作用下，逃不出破損，倒塌的命運。工程師在對橋梁設計時，要認識到橋梁整體結構和各組成部件的壽命是不周的，例如：拉索的使用年限一般為 10 年至 40 年；橡膠支座的使用期限要小于 20 年；橋體鋼結構的油漆保護年限最佳狀況為 20 年；而拉索護套的使用年限不到 20 年等等。在設計中，設計師要充分考慮這些自身壽命期低于結構設計壽命期的部件，要實現對橋梁結構設計的變形在構造上達到“可控”的目的，同時在構造上保證其建成后可查、可修、可換、可加強，只有這樣才能在日后的運營階段對橋梁進行有效的維修、加固，達到保證橋梁結構耐久性的目的。

5）達到設計使用年限后的橋梁的處理。通過采用綠色設計的原則對橋梁進行綠色設計，遍及了整個橋梁的生命周期，這樣設計出的橋梁與傳統設計理念下的橋梁相比校更具優越性。在注重綠色設計的同時對達到設計使用年限的橋梁的處理也要同樣給予重視。橋梁工程具有造價昂貴且不易回收再利用的特點，所以要以盡量延長其使用壽命為原則，對達已經到設計使用年限的橋梁，通過健康檢測來確定其承載能力，根據具體結果對可繼續使用的橋梁采用重新設定使用年限的方法處理，對于承載能力差已經不能滿足使用條件的橋梁，需要采用降低等級的方法來進行繼續使用。

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而我也有自己對工業設計的理解。在此就以我在某家設計公司實習兩個月，將生產實習與畢業設計相結合而看到的，學習的，理解的來逐步闡述我心中所認識的工業設計。

【關鍵詞】：工業設計、外觀設計、結構設計、模板制作、工業設計與企業

當你清晨從夢中醒來，和煦的陽光照亮著溫馨宜人居室，格調高雅的組合家具，造型精巧的吊燈，形態各異的家用電器……，無不都是你享用的工業設計的成果;工業設計的影子無所不在，它可小到精美別致的打火機，大到翱翔太空的宇宙飛船，隨時隨地都是工業設計的成果。

由此可見，工業設計已成了我們生活中不可缺少的一部分。因此人們對工業設計越來越重視，逐步加強對工業設計的理解，加深對工業設計的研究。“什么是工業設計”就成為大家探討的一個首要問題。但是至今，仍然沒有固定的概念來表達，可以說是眾說紛紜。1980年，巴黎國際學術年會權威的論述是，憑借訓練、技術知識、經濟及視覺感受，而賦予材料、結構、構造、形狀、色彩、表面加工以及裝飾全新的品質和風格。更有人說“我們在分析、研究產品開發、產品推廣、產品質量、產業結構乃至經濟發展的時候，實際上也是在評判工業設計”……。

工業設計是一門涉及領域很廣的專業，同時也容易受到周邊環境的影響，因此生活在不同環境的人，重視點不一樣，帶來的工業設計概念就不一樣。而我也有自己對工業設計的理解。在此就以我在某家設計公司實習兩個月，將生產實習與畢業設計相結合而看到的，學習的，理解的來逐步闡述我心中所認識的工業設計。

在實習前，我認為設計公司是一個充滿設計創意，比較隨意，藝術氣味比較重的地方。但一進公司的門，我就被公司的嚴謹氣氛給震撼了。寬敞的環境，井然有序的布置，與我想象中的隨意完全不一樣。接待室的展板上寫著著名工業設計師DYSON的8大制造業生存哲學：

1、 沒有人會因為畫板上的創意而成功！有趣的問題和方案來源于接觸世界和細心觀察日常生活。與世隔絕或放棄必將無所作為。

2、 與生活相關的產品才會有大市場。從現有的產品中找到弱點，雖然改進一個成熟的產品很困難，但在這個產品類別中大有可為，因為市場已經存在了。

3、 引進新技術，真正的技術通過專利保護創意，從而削弱盜版與競爭壓力。

4、 愛迪生原則。工程技術是一種思維方式和工作方法，突破只會源于思考與努力工作。不斷測試再測試，只相信自己的眼睛，而不是公式套路。

5、 不斷革新，對產品的每一個細節進行再思考再改進，讓消費者得到最大滿足，讓自己的產品擁有更多有優勢的專利。

6、 設計是表現，最重要的是內在，產品好用才會產生美，好的設計在于功能的說服力，但陳舊的外觀會失掉市場，設計是為了消費者的產品體驗。

7、 毅力與判斷。成功會比想象的來得慢，幸運需要自己為自己創造，堅忍不拔比聰明更易獲得成功青睞。

8、 全面控制，不偏離最初的想法會讓產品從創意、概念、研發、測試、模型、加工、生產、銷售到市場與服務都獲得成功。

看到這些，我的心并沒有受到很大的震撼，覺得這些感語，對我并沒有多大的沖擊力。公司的經理告訴我，DYSON的這些話是在長達好幾年，不斷學習、不斷發現、不斷的失敗成功中總結出來的經驗之談。而我才剛踩在起跑線上，因此還不能由衷的去體會已經跑了一大段路的DYSON和經理的話，不了解他們在比賽路上曾遇到什么樣的困難，以及看過什么樣的美麗景色。雖然接觸工業設計的時間還很短暫，但是在這期間，由于不斷的學習、接觸新的東西、了解更深層次的概念，回顧以前的我，發現自己對工業設計的想法和了解也隨之經歷了多次的改變。

大學前，我只是一心想把事物用畫筆漂亮的表現在圖紙上，還不了解什么是工業設計，只是認為工業設計就是把產品外觀畫得漂亮一點。于是把精力放在素描的物體造型，用美麗的線條去表現物體，以及捕捉物體與環境那微妙的色彩變化。

大學初期，鞏固、加深學習以前的專業基礎課，像結構素描、色彩構成、平面構成等，除了這些還多了理論方面的知識，從中淺淺的了解什么是工業設計，在我腦中形成模糊的概念。想法還是停留在設計圖表達出來的東西有新意、空前絕后，就是好的設計觀念上。改變的是在畫物體寫生時，開始注意物體的結構線了，即為了更準確的把物體透視表現好，花心思去把一個物體的結構了解透徹，同時掌握用線表達物體的技巧。

大學中期，我才真正接觸工業設計，開始初步了解人機工程學、機械制圖、模型制作等的概念，認識更多產品設計理論方面的東西，如設計原則（功能、人性化、經濟等），對工業設計的理解深入了一些。在專業表現上開始用簡單的線條去表現物體，即產品的效果圖。而產品的效果圖，只靠畫筆和圖紙是不完整的，必須還要用電腦工具去表達。于是學會用平面軟件和三維軟件去表達產品。

電腦效果圖 手繪效果圖

帶著以前的認識，我還是把產品的外觀表現放在第一位，因此，把大部分心思花在電腦的表現效果上，卻忽略了模型制作的課程，即忽略了設計創意怎樣轉為實體這一環節。

大學后期，開始進行了單一化產品設計、產品語意學等課程，接觸了更多的設計實踐，也更多地注意外觀設計所考慮的眾多因素，但這些都還是停留在草圖和效果圖中；產品結構設計的課程讓我們開始用ABS塑膠材料制作模型，但沒有真正的考慮、研究產品該有的結構，只是用材料拼拼湊湊的把外觀表現出來。直到大四，參觀了沿海幾家設計公司后，我好像突然的被拉到了和以前截然不同的現實中。從參觀實習中了解到：各個公司都反映了結構的重要性，一個產品的誕生時間花費較多的就是結構，出問題較多的也是結構，但最后追究責任時，大部分都是外觀設計師，因為設計出來的產品結構開不了模。因此在設計公司中結構設計師就占了一大半。這些感受讓我非常憂心，因為在大學期間，對產品結構接觸的不是很多——應該說是沒有把它與產品聯系在一起，而是把重點全放在產品好看的表面上了。沿海之行帶來的打擊很大，因為接觸結構方面的知識很少。但那時候的我，由于缺少實踐經驗，還是覺得產品外觀最重要：既然專業名是產品外觀設計，只要在產品的線條、顏色、總體造型上多費功夫，其他的由結構設計師、模板制作師去操心，自己只負責將設計清楚的呈現給他們看不就行了嗎？

直到進了設計公司，進行真正的實踐工作，我的“外觀為主”想法才開始改變。

剛去的第一個任務就是根據已經設計好整體造型的電子詞典來設計它內部面板造型，以及按鍵的造型和排列。參考其他電子詞典按鍵排列順序后，設計了按鍵外輪廓，并大概的按照間距比例排列起來。后經總監提醒，發現按鈕之間的間距是有明確規定的，分別是上下2.2毫米和左右1.6毫米。我想：為什么要把間距體現得那么精確？設計完后交給結構師，讓他去想這個問題就好了？！后來才知道，我做的平面圖是要直接轉換成結構格式交給結構師，然后結構師就按照我做的線條、間距來建模。這樣一個小小的按鈕設計被翻來覆去的修改，后來終于得到總監的認可。但沒想到交給結構設計師后，問題還是沒有完全解決。結構師反復的把我叫去，問的可說是以前從沒考慮的問題：“表面的凹槽是圓角還是直角”、“這里的凹處深多少”、“按鍵表面是平的還是有弧度的，要弧度的話，高多少”。完全不知道該怎么回答，最后問了總監才解決了這些問題，其中涉及到的數據全都是零點幾毫米。后來設計電子詞典的面蓋。提供了幾十款，被客戶選中幾個。做模板時，模板制作師還需我考慮配色以噴涂在產品實體上、考慮什么特殊處理效果以及用什么顏色絲印品牌字。

這次設計，讓我大概了解了設計公司工作的總流程，也是公司擬定的工作流程：

-- 方案策劃（產品規劃的重要階段）

-- 效果圖繪制（準確表達量產產品時的虛擬真實效果）

-- 外觀模型（為結構設計、開模提供最直觀的參考）

-- 結構設計（為模具加工提供準確可靠的數據，也是對產品設計的完善和規范）

-- 結構手板（是對造型內之結構的仔細研究，是模具制造前的檢驗）

-- 模具注塑（好的模具、注塑工藝是優質產品大批量生產的根本保證）

-- 噴油絲印（色彩計劃的具體實施）

這些程序，缺少任何一個都不行。而且要調節好各個環節之間的關系。

實習給我最大的啟示就是一個產品結構的重要性。很多客戶與外觀設計師討論爭執最多的并不是產品的外形好不好看，而是把矛頭指向結構方面的各種問題。

“那以外觀為主要學習對象的我們豈不是沒有多大的用處？”。其實，一個設計公司起著重要作用的，就是外觀設計師。只不過，有一個觀念是必須要去轉變：不能稱自己為外觀設計師，而應該是工業設計師。意思就是，從事這個專業不能只停留在漂亮的設計效果圖紙上，還要學習掌握結構、材料、生產工藝等，不能做到深刻學習，但得清楚產品設計的全過程。

在設計公司里，工業設計師是必須要從頭到尾，一直負責到底的。無論是在做外觀設計和結構的時候，還是在做模板的時候，你都要隨時與結構師、模具師溝通，監督整個過程，來保證客戶所選好的方案，能夠準確、實實在在的體現出來。從這點可看出設計不是一個人就能完成的。但是作為工業設計師的你不能把一個產品的結構完全的交給結構設計師做，因為你設計的產品的每一根線條的表現只有你自己最能夠體會，而結構設計師只是根據你畫的三視平面圖來建模，一遇到以弧面為主的設計，他不能夠協調面與面之間的關系，不能夠把設計師所設計的產品完美的表達出來。所以，一般情況下，工業設計師在設計好產品后，都要用專業模具軟件（PRO-E）把產品的外部結構做出來，然后交給結構設計師把內部的結構完善。因此我進了公司后，就被要求把PRO-E學好。

一段時間的實習實踐為之后的數碼相機設計（畢業設計，同時也是為XX公司做的一個設計項目）打下了基礎。一聽到數碼相機，在我腦海中就閃過像尼康、奧林巴斯、索尼、佳能、富士等幾個高檔的數碼相機的造型。

市場數碼相機產品

但是一聽到經理的說明，我就開始納悶了。原來這個客戶要生產的是市場銷售價僅一百多元的數碼相機。想一想，如今市場上的數碼相機，都是價值幾千元的，廉價的產品有市場嗎？帶著問題我開始從各方面進行調查。

長久以來，很多消費者一直認為數碼相機的像素是評價數碼相機檔次的最重要指標，因此高像素的數碼相機一直占據著市場的主流地位。然而，由于高像素數碼相機的價格一直居高不下，因此在很大程度上抑制了數碼相機在家庭用戶中的普及，目前中國城市家庭擁有數碼相機的比例只有0.83%。這主要是因為應用環境還不成熟：價格與規格的壁壘導致數碼相機的普及困難。如今國內數碼相機市場的主流產品都是300～500萬像素的數碼相機，而普通消費者的需求并沒有達到專業級別。今年開始，由于普通消費者對數碼相機的需求節節攀升，國內外眾多廠商紛紛推出了低價格、低像素的數碼相機。因此，當一批廉價的數碼相機出現在市場上時，便迅速得到用戶的青睞。XX公司就是看中了這一點，才大量生產廉價的數碼相機。由此可見，廉價的數碼相機是有市場的。這樣，我明確了設計的方向。

這次設計不是想怎樣就怎樣的，因為XX公司提出了多個要求：產品大小都規定在900mm*600mm之間，厚度在30mm內；材質方面，不能用鋁合金等高成本材料；功能簡單，滿足拍照就行，不帶閃光燈，附加LCD數字液晶顯示，尺寸在13mm*13mm之間，用AAA兩節電池供電，內部有圖片內存件，用USB接口導出；結構方面，盡量做到成型工藝簡單，且時尚。總體來說就是——成本低且時尚。 轉貼于

為了設計好產品，我到各個商場進行數碼相機外觀調查。大小方面，現在的數碼相機都趨向小巧化，大小就和XX公司所規定的大小差不多；材質方面，市場上大部分的數碼相機都采用鋁合金，由于其成本太高，在這次設計中不被采用；功能是市場上數碼相機的主要賣點，里面的都采用高科技的元件，特別是鏡頭；結構方面，市場上的結構都是很簡單的，重點都放在了材質（鋁合金等）的處理上，大部分結構都采用一般常見的方體設計，因為鋁合金等高檔材料成型工藝成本很高，而且塑造有一定的局限；在顏色方面，大部分都采用白、灰、銀等流行色彩，體現金屬質感。廉價的數碼相機要做到功能簡單、材質便宜且易成型，其中材質是考慮的重點。近幾年來，塑膠材料受到設計家的青睞，最重要的因素是它不但成本低，造型工藝簡單且塑造性強，而且在設計中加以特殊處理，并采用最新流行色彩，能創造出獨特的美感，使原本低價塑膠產品的附加值大為提高。因此塑膠是這次設計的主要“角色”。定下大概的方向后，就開始草圖的繪制了。客戶要五個方案， 為了讓客戶滿意，我從三個方面下手，設計三種類型的產品來讓客戶進行選擇。定位上分為方體改良式設計、造型創意設計和使用方式設計。

-- 方體改良式設計

縱觀市場的數碼相機產品，大部分都是方體設計，簡單且時尚。而它的時尚體現點就是鋁合金材質。鋁合金經過拉絲等處理后，體現金屬那種光澤和硬度，就像鉆石一樣耀眼奪目。而在結構方面考慮到鋁合金的成型工藝，所以不能做復雜的結構，這就是為什么大部分相機的造型都是方體的原因。而我的材質是以塑膠為主，所以造型和結構都可以靈活、復雜一點，多體現些層次感，以設計出與市場不同的方體造型。但是不能像市場上的那些數碼相機一樣，周圍線條都是直的、硬的、面與面都成直角的，要運用些弧面來增添時尚。如果想要有像鋁合金那樣的光澤，那就用金屬色來達到其效果。還可以運用亞加力透明材質，來達到獨特的效果：在亞加力材質底部進行挖槽、蝕紋等處理，再在底面噴實色，會有透明的光澤度，顏色會顯得特別柔和。

-- 造型創意設計

市場上的以鋁合金為材質的數碼相機是因為受到材質的約束，而且產品體積又很小，因此不能做到大的、復雜的曲面造型。由于材質的緣故，就可以設計出造型特別、有新意的產品。這一類主要用弧線弧面來設計，外形適度的夸張。在成型工藝上與上面的方體改良設計一樣。

-- 使用方式設計

以往的數碼相機都是方體造型，所以快門鍵都是設在長方體的頂部，稱為豎式，這個當然是掌握平衡的最佳位置。為了體現新意，所以就從這個使用方式來下手，以打破這個常規。我想到的有橫式、側式、筆式。但是要注意的一點是，要從人性方面去考慮，不能盲目的追求新意，而忽略了產品的實用性。

以上三種設計思路都必須要充分考慮結構問題，一定要想清楚是否能夠開模、是否能批量化生產，否則是不會被客戶接受的。

這些設計構想真的有別于大學時期的設計想法。在學校時，沒有受到大小、材質、功能、結構的限制，根據自己的設計理念來進行設計，盡量展開自己的創造思維，越獨特、越有新意就越好，沒有想過結構方面的問題，是否能夠做出來，更不管是否能夠被市場接受。不過這并不是意味大學里的設計思維不對，這個就是大學與社會的不同處。要知道這個可是改良設計。從這次生產實習與畢業設計相結合中，發現我的設計思路比以前清晰得多，考慮的東西也比以前多，像材質、結構、以及成本。其中大部分企業最重視的就是成本。因此單單看產品的工業設計是不夠的，還要與市場、企業緊密相聯。這種認識使我的設計思路逐漸現實化，也更接近市場產品的總體要求。

總的來說這次實習讓我學習了很多的東西，但是心中的問題和想法也多了很多。特別是對于工業設計這個詞的概念。工業設計的概念正被越來越多的人所接受，學校把它看作有發展前途的新興專業，企業依靠它開發產品和促進銷售，老百姓通過琳瑯滿目的新產品憧憬著富裕而美好的生活。在大學里就知道工業設計涉及的領域特別的廣，工業設計的核心領域是產品設計。工業設計師從社會、經濟、技術、藝術等多種角度，對批量生產的工業產品的功能、材料、構造、形態、色彩、表面處理、裝飾等要素進行綜合性設計，創造出能夠滿足人們不斷增長的物質需求和精神需求的新產品。工業設計的長遠意義還在于對人工事物應當如何存在的深層思考，并協調處理人—產品—環境—社會的關系，對形成可持續發展的人類生活環境、融合全球文化和地方文化、技術文化和人文文化的生活方式產生積極的影響。

但是在實習的這段時間，我發現現在所從事的只是產品外觀設計，與真正的工業設計差了很多。經理對我們說這是由中國的國情所決定的。工業設計是一種最新智力資源，就如計算機軟件一樣，它是產品和企業管理各個方面的系統軟件，發達國家對工業設計的作用深有體會，已將這種智力產品商品化。如美國青蛙公司為宏基電腦做了一次工業設計，收取設計費200萬美元。工業設計在我國仍處在理論和實踐的探索階段，設計公司為企業產品進行設計定位后得不到承認的現象還普遍存在，尤其在北方更為嚴重。設計的價值得不到企業與社會的承認，必然會阻礙工業設計實務機構迅速成長，難以建立為企業及社會公共事業開展工業設計的社會服務系統。有些企業雖然逐漸開始自覺引入工業設計，然而工業設計所具有的巨大推動力還遠沒有發揮出來，企業雖然引入了工業設計，卻把它僅僅當作設計人員和技術人員的事，各方面人員和科室以互為獨立的狀態開展工作，距離管理層、決策層甚遠。影響工業設計進一步推廣的另一個重要原因是人們對工業設計范疇的理解存在著不同，相當一些人，仍認為工業設計僅僅指產品設計，把平面設計、環境設計或廣告設計等排除在外。實際上目前真正以產品設計為主的設計機構卻又寥寥無幾，大量的設計機構在從事上述工作，這些機構以分散的形式存在于社會當中，缺少行業組織，相互之間缺乏交流，無法形成合力，這也導致了工業設計無法發揮其巨大的作用，沒有體現其真正的價值。這些就是中國工業設計所面臨的問題。我想真正到了工業設計發展到一定階段的時候，我們會直接和企業的技術人員合作進行產品從頭到尾的開發、設計和生產，形成真正、實在、密切的為企業服務的隊伍，才能使工業設計形成一定的整體實力。

只有開始真正實踐或工作后才能深刻體會工業設計的精髓。有資料表示工業設計人才的要求有 ：1.創造性的解決問題；2.2-D概念草圖；3.口頭及書面的表達；4.材料與工藝；5.計算機輔助工業設計；6.多學科的交流；7.概念模型制作；8.企業實習；9.設計理論；10. 平面設計；11.數理知識.；12.工程技術；13.認知與消費心理；14.研究與信息處理；15.市場營銷實踐；16.藝術與設計史；17.藝術與人文學；18.計算機輔助工程設計；19.人體測量與作業分析；20.全尺寸模型制作；21.工作樣機制作；22.展示樣機制作；23.機械制圖術；24.計算機生成圖象。這些要求中前十項被認為是非常重要的，而且也是在大學里都要學習的，因此一定要把大學的專業基礎知識學好。因為實習公司的經理曾說過一句話：“畢業生剛來肯定還有不足的地方，但是只要去學習就沒問題，但如果還要在這里‘補課’，那就說不過去了。”這即是要求畢業生不要有“到時候再學”的想法。

我們這一代屬于工業設計的開拓者，艱苦奮斗將是長期的。但是好的事物總是要經歷多種磨難才會露出鋒芒，因此要吃苦耐勞，堅定自己的信心，相信中國的工業設計會成為推進中國乃至世界經濟的強大支柱，會變成最有前途、最有價值的專業之一。

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【參考文獻】

（1）《工業設計史》

何人可編著

北京理工大學出版社

（2）《世界現代設計史》

王受之編著

中國青年出版社

（3）《產品系統設計》

吳 翔編著

中國輕工業出版社

篇6

（1）設計過程當中盡量采用一些可再生、可回收的資源與材料，設法降低資源消耗。機械制造與自動化的材料選擇應遵循可回收、易分解、可再生的原則，使用這類材料進行機械制造與自動化加工，不會排放大量的有毒有害物質，對環境的危害比較小。尤其是對于結構用的零件，在結構設計過程中一定要滿足易分解、易分配的原則，嚴格杜絕使用有毒材料，努力提高環保材料的循環使用效率。

（2）在機械制造與自動化設計過程當中盡量考慮輕重量、低能耗、長壽命原則。通常產品的壽命得到有效延長就等于說是降低了機器產品的報廢率，意味著機械的產品產量也相應的減少了。同時，降低機械產品的能耗也能減少污染，提高了環保效率。出于降低材料能耗的角度，適度減輕機械產品的重量，并從環境的負荷對于機械的要求方面進行優化設計，產品設計應符合環境通用標準，實現機械構件的通用性。

（3）在機械制造與自動化設計過程當中還應考慮到零件報廢以后的污染處理成本。設計過程當中，報廢以后的污染處理問題常常被忽視，應積極采用一些低環保負荷、綜合成本最小化的材料。盡量避免使用含氯橡膠、氟利昂、石棉和樹脂等類型的材料。

2改進制作工藝，實現節能減排

（1）因地制宜，參考外部環境選擇加工工藝。在單個零件的眾多加工工藝當中應考慮到現場設備的匹配。比如零件的鍛壓工藝，可以選擇冷鍛壓方式，也可以選擇溫鍛壓方式，還可以選擇熱鍛壓方式，其中熱鍛壓工藝能源利用效率要低于冷鍛壓和溫鍛壓方式，但是選用冷鍛壓工藝對環境的危害要比熱鍛壓和溫鍛壓工藝高，所以溫鍛壓工藝將在日后廣泛被應用。

（2）對于現有產品結構進行優化。眾所周知，機器結構越簡單，設計零件越少，制造過程所需的能耗就會越低。同時，機械設計中零件的形狀對于制造過當中的能耗影響也很明顯。所以，在設計過程中既要保證產品的基本性能，也要盡可能簡化零件，優化產品結構、減小機械提及、減少零件數量。

（3）對于工藝工序的合理安排。在節能設計過程中，對加工工序進行合理有效的調整，優化工藝方法的選擇，也能實現節能目標。例如：冷軋薄板的生產由于冷軋過程中鋼板要經受塑性變形，必須經過退火處理才能適于復雜的成形加工。加工環節過程當中對于每個工序都進行環保優化，盡可能高的提高能源利用率。

3機械制造及其自動化技術未來發展趨勢

機械制造及其自動化技術發展離不開計算機應用技術水平的不斷提高。目前機械制造及其自動化技術應用合作日益國際化、大規模化，這就要求與自動化相關的計算機集成和網絡技術要全面發展，與國際接軌，跟上世界步伐。同時，數字化制造技術在機械制造及其自動化技術中的應用也成為未來節能技術的必經之路。節能環保理念在機械制造及其自動化技術當中的引入，必將使得機械制造及其自動化技術應用更加全面，提高產品質量、降低工人勞動強度、提高企業經濟效益、實現節能減排，進一步推動工業的發展。

4結束語

篇7

[關鍵詞]射頻連接器；水密封性

中圖分類號：TM503.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）13-0156-02

1 前言

隨著現代科學技術的迅速發展，對通信、雷達、電子對抗、無線電導航等系統中使用的連接器要求越來越高，尤其是在嚴酷的環境中要求密封性連接器在工作可靠同時體積越來越小，重量越來越輕，電氣性能也越來越優越。這為水密封連接器向高性能、高可靠方向的快速發展提供了需求條件。

2 研制過程

2.1 產品主要性能指標如下

a.特性阻抗：50Ω

b.頻率：4GHz～8GHz

c.耐久性：500次；

d.水密性：SMA接口與氣壓罐相連，加一個大氣壓，將連接器全部浸入無水酒精中，10分鐘內連接器接口及連接器體均要求無氣泡產生。

2.2 產品設計方案

2.2.1 連接器傳輸部分結構設計

SMA是一種通用連接器，界面結構非常成熟，連接器頭部可參照相關的標準規范確定其標準接口尺寸。根據該產品的特點及用戶的特殊要求從設計過程中應該綜合考慮產品的阻抗匹配性、過渡轉換、水密封的可靠性等要求，保證每一段截面的特性阻抗為50Ω。因此該產品的設計重點在于連接器的傳輸部分結構及水密封可靠性的保證（產品結構見圖1）。

2.2.2 連接器的阻抗設計

SMA水密封型連接器的特性阻抗是一個比較重要的性能參數。特性阻抗不合理會對電壓駐波比、工作頻率、插入損耗等電性能指標產生很大的影響。因此，要合理的選取內導體外徑及外導體內徑尺寸，應盡量避免出現電氣不連續面，以保證阻抗的一致性，必要時還應進行適當的阻抗補償。由于該產品的腔體內的填充物為硅橡膠GD414，因此在設計時還要充分考慮該腔體內的阻抗匹配。

（1）.SMA型連接器用聚四氟乙烯作為絕緣支撐，其介電常數為εr=2.03，則可以計算出：

最大阻抗Z0Max=ln=50.8（Ω）

最小阻抗Z0Min=ln=49.4（Ω）

即：Z0=50（Ω）

由此可以看出，當產品內、外導體尺寸和絕緣材料不變時，該產品的頭部阻抗完全匹配。

（2）.SMA型水密封連接器內部腔體使用硅橡膠GD414進行填充時，硅橡膠GD414的介電常數為εr=2.03，在設計產品時，為保證產品50Ω阻抗的一致性，外導體內徑尺寸將隨內導體外徑尺寸的改變而改變。這將會產生內導體外徑、外導體內徑的突變，產品出現階梯電容。根據連接器的結構尺寸設計原則，為使連接器在其截止頻率范圍內保持優異的電壓駐波比性能，必須遵循三個基本原則：（1）盡量減少阻抗的不連續性；（2）在每個截面上盡可能保持一致的特性阻抗；（3）對于每一個不可避免的阻抗不連續性應采取共面或高抗補償，為消除這種直徑突變對電壓駐波比的影響，采取了圖2所示的結構。對臺階處采取錯位補償的方法，將內外導體階梯面錯開位置，使其有一定距離，構成一個較高電感量，以補償臺階引起的不連續電容，使電抗呈中性。根據理論分析并結合仿真軟件HFSS對產品最初形成的結構進行仿真、優化（見圖3）形成最終的產品，并對其進行加工、測試，電性能指標（見圖4）均能滿足用戶要求。

2.2.4 連接器材質的選擇

SMA水密封型連接器主要采用的材料是鈹青銅、銅材、聚四氟乙烯，在經受低、高溫貯存及溫度沖擊時，由于三種材質的膨脹系數不同，會使得材質較軟的聚四氟乙烯首先發生變化；另外，聚四氟乙烯原材料本身存在固有應力，也使得產品試驗后界面尺寸發生變化。因此，需要通過對絕緣材料的預處理、絕緣支撐尺寸公差設計、裝配工藝的制定及試驗工裝的選擇等方面考慮，保證產品界面尺寸的一致性，避免成品在高、低溫貯存及溫度沖擊試驗時發生變形，造成產品界面尺寸的變化。

其次，為了保證產品的水密封性，通常采用玻璃材料和可伐合金燒結的形式，但是玻璃絕緣子燒結工藝技術難度大，廢品率高，并且抗振動、沖擊能力差，產品較重，由于本產品對水密封要求相對較低，改用GD414硅橡膠保證產品的密封性。經過多次試驗，用GD414硅橡膠灌封的產品均能滿足用戶對密封性的要求及系統中的電性能要求。

2.2.5 連接器結構的確定

SMA水密封型連接器在進行裝配時，其尾部采用一個壓環的結構來固定絕緣子和內導體，這樣可以保證產品的中心接觸件的固定性，但該結構在振動、沖擊等試驗條件下會產生水密封性失效。

經過多次試驗，使用無滾花壓環進行裝配，并將裝配過程固化，使產品在保證中心接觸件固定性的同時也保證了產品水密封性的可靠。

通過對同產品的結構，材料分析，并考慮電性能指標、耐環境及可靠性方面的要求，最終確定了產品結構。此結構機械性能可靠、穩定性好、電氣性能優良。我們通過試驗，對產品的零件加工、電鍍、裝配工藝進行了各方面分析，最終形成了現有的設計方案。

3 樣品的試制與產品試驗

按照確定的設計方案，進行了初樣產品的生產。 并對產品進行了溫度沖擊、低溫貯存及高溫貯存摸底試驗，試驗中發現產品的界面尺寸發生輕微變化，且變化趨勢不一致（高出或低于試驗前產品的定位界面，但滿足GJB5246-2004中規定的SMA系列產品的界面要求），極限變化為±0.03mm。

最后，對破壞性較大的試驗（振動、沖擊）進行了摸底試驗，試驗后產品完好，對產品密封性進行了測試，其結果合格。

4 解決的關鍵性技術

在進行SMA水密封型連接器的整個研制過程中，經過多次試驗，并對產品結構進行反復改進：

4.1 補償設計及水密封結構設計

對臺階處采取錯位補償設計及采用GD414硅橡膠密封形式是本產品解決的關鍵型技術。為此，我們采取了以下措施：

a.多次將產品接入系統中測試，根據測試結構反復調整補償尺寸，最終滿足了用戶系統的要求，取得了成功。

b.為了保證產品的水密封和抗振動、沖擊的要求，我們采取了灌GD414硅橡膠的密封形式，為了將尾部采取壓環壓配方式引起的對水密封的影響減小到最小，我們分別使用滾花壓環和無滾花壓環進行壓配，經測試后發現只有無滾花壓環才能滿水密封的要求，所以我們最終采取了用無滾花壓環壓配的密封形式。

4.2 對產品界面的控制

根據對初樣產品的摸底試驗情況分析，造成界面失效的原因如下：

首先，連接器主要材料是銅材和聚四氟乙烯，在經受高、低溫儲存及溫度沖擊試驗時，由于兩種材質的膨脹系數不同，會使得材質較軟的聚四氟乙烯發生變化，對產品界面尺寸造成影響；其次是絕緣支撐零件在加工過程中尺寸公差的控制不嚴格，也可能造成界面尺寸的變化；最后，聚四氟乙烯原材料本身存在固有應力，在生產加工以及試驗過程中應力的釋放也會使得產品界面尺寸發生變化。

為避免聚四氟乙烯原材料與金屬材料因膨脹系數不同而引起的變化，以及聚四氟乙烯原材料固有應力對產品的影響，對產品絕緣支撐材料在加工前進行高、低溫循環的預處理，使原材料的預應力在加工使用前得以釋放，減小對產品的影響，避免成品在高、低溫儲存及溫度沖擊試驗時界面發生變形，提高產品的可靠性。

5 結束語

該產品性能穩定，結構合理，用戶使用情況良好，可靠性高，各指標均能滿足用戶要求。產品已向用戶供貨，并能完全滿足用戶使用要求，具有較好的社會經濟效益。

參考文

[1] 李秀萍.微波技術基礎.

作者簡介

1.多卉卉，女，助理工程師。2005年畢業于西安財經學院信息管理與計算機應用專業，現為陜西華達科技股份有限公司設計員。

篇8

[關鍵詞]六西格瑪設計 多功能團隊

中圖分類號：{G354.46} 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）33-0334-02

一、精心策劃，有力組織，為DFSS方法學習和實踐創造良好條件

DFSS方法為全新引入的設計方法，與傳統的航空發動機設計方法相比，在流程和具體分析方法及工具上存在顯著區別，項目應用DFSS方法開展優化設計本身即是學習和實踐新方法的過程。為走好這一過程，從項目選題、人員組織等方面精心策劃和組織，為學習和實踐活動創造了良好條件。

在項目選題方面，精心選擇了航空發動機管路設計中的典型結構，具有相對復雜設計約束，便于發揮DFSS方法優勢，同時又是科研工作中急需解決的設計難題，具有投入較大精力研究的應用價值；

在人員組織方面，采取了綠帶學員（骨干）+黃帶學員（一般成員）分級培訓，保證學習效果，同時不占用過多科研人員資源；多專業成員共同參與的DFSS多功能團隊，確保應用實踐環節有效和順利開展；在具體的人員搭配上中青搭配，使團隊兼具經驗和活力。

二、通力合作，穩步推進，DFSS多功能團隊活動對優化設計過程形成有效支撐

根據五級引氣管優化設計項目需要建立的多功能團隊，主要由發動機總體結構及總體性能設計、“六性”設計、制造、裝配及試驗工藝設計、管理等專業人員組成。在項目開展的過程中，多次組織多功能團隊活動，團隊成員從各自的領域出發，提出了對五級引氣管優化設計的需求，并積極地參與了質量功能展開、方案篩選評分等工作，確保了評分的客觀性，有效地支持了活動的進行。

三、循序漸進，精益求精，DFSS方法和工具的應用使得優化設計取得實效

五級引氣管優化設計導入了識別概念設計優化驗證（ICDOV）的技術路徑（圖1），針對某型發動機原有五級引氣管存在的問題，在優化設計過程中綜合運用了相關方法和工具，規范了五級引氣管優化設計過程，使得每一步設計都有明確的輸入要求，都能得到準確的輸出結果，從而保證最終的設計結果能夠滿足預定的客戶要求。

在識別階段，進行了五級引氣管優化設計的客戶及客戶需求識別（VOC分析），通過第一層質量功能展開（QFDⅠ）明確了重要的技術要求，并確定項目目標和設計目標。

在概念階段，進行了五級引氣管優化設計概念方案生成；進行了五級引氣管重要功能識別（QFDⅡ）、重要零組件識別（QFDⅢ），將技術要求進一步轉化、傳遞至功能要求與結構要求，進行了系統邊界分析以及預先風險分析、故障樹分析等初步的可靠性分析工作。

在設計階段，進行了重要設計參數識別（QFDⅣ）、結構件建模設計工作，通過導管管形重新設計，改善了五級引氣管對流道的堵塞影響，通過卡箍和支架的改進設計改善了五級引氣管的裝配性，通過管路接頭的重新設計提高了其可靠性；進行了可靠性維修性設計準則符合性檢查，面向制造及裝配設計原則符合性檢查，促進了設計質量提升；進行了硬件FMECA分析，對可能產生的故障進行預估，并進行針對性的改進；構建零件計分卡與流程計分卡，使用類似結構加工數據進行統計，對優化設計后五級引氣管加工的西格瑪水平進行預估。

在優化階段，通過IDEF建模找到了影響流道堵塞的關鍵控制因子，進行實驗設計，并根據實驗設計（DOE）結果進行導管設計參數優化，進一步減小了管路對流道的堵塞影響。

在驗證階段，對優化設計結果進行了計算評估，對于優化設計的五級引氣管首裝時間進行了統計，并進行動應力測試，初步驗證了其安全性；進行了相關圖紙、文件的編制簽署及發放工作，完成了工程移交。

通過在五級引氣管優化設計項目中應用DFSS設計方法，最終的管路設計達到了降低流道堵塞比、縮短首次裝配時間、提高管路可靠性的目標。

四、提前介入，全程關注，DFSS方法實現了六性和工藝設計與結構設計流程的融合

篇9

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣州 510663）

（Guangzhou Haige Communications Group Incorporated Company，Guangzhou 510663，China）

摘要： 吸塑成型是一種塑料制品快速成型的方法。本文以手持機的塑料包裝為研究對象，闡述了吸塑成型技術的原理和工藝，并探討了優選熱塑性材料、最優化塑料包裝的結構尺寸、吸塑模具設計加工對吸塑工藝影響。從而，提高塑料包裝的可靠性，延長使用壽命，降低包裝的成本，并廣泛應用于手持機的塑料包裝設計中。

Abstract： Thermoforming is a kind of method that plastics products fast forming. The article is based on plastics packaging of handheld two way radio， elaborating theory and methods of plastics forming techniques， while researching on that selecting the priority material of thermoplastic. optimizing the configuration dimension of plastics packaging， designing and processing for blister mold what they are on the influence of blister-technics. Thereby， it can highly improve product reliability， increase service life， reduce the cost price of product， widely apply for plastics packaging of two way radio.

關鍵詞 ： 吸塑成型；手持對講機；吸塑模具；塑料包裝

Key words： thermoforming；two way radio；blister mold；plastics packaging

中圖分類號：TQ320.66 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）18-0097-03

作者簡介：徐中亮（1984-），男，湖北仙桃人，碩士研究生，研究方向為電子通信產品結構設計和包裝設計。

0 引言

21世紀，隨著塑料包裝工業的高速發展，塑料成型技術廣泛應用于電子工業的包裝領域。在電子通信行業中，普通塑料包裝已經不能滿足電子通信設備在不同嚴酷環境下良好存放，運輸安全以及攜帶方便等要求，且成本高，使用壽命短。

當前，吸塑包裝與普通的包裝相比較具有重量輕、運輸方便、綠色環保、密封性能好等特點；同時具有優良的吸收震動能，沖擊能以及抗疲勞與消聲的作用，裝箱無需另加緩沖材料，透明度高，外形美觀等優點。因此，運用吸塑技術成型的吸塑包裝，降低成本，延長使用壽命，可以良好解決手持機的存儲、包裝、運輸等方面存在的問題。

1 吸塑成型原理和工藝

目前，吸塑成型技術發展成為加工生產塑性包裝最常用的主要方法之一。吸塑成型從原理上看，需要經過原料準備，高溫高壓熔化，流動，冷卻固化三個階段。真空吸塑成型機，又叫熱塑成型，其設備組成分為七部分：

①夾緊裝置。夾緊裝置多采用便于固定各種尺寸片材的夾緊裝置，采用自動控制，提高制件質量和效率。

②加熱裝置。加熱裝置是讓片材加熱軟化成可塑性的設備。常用的加熱器有電加熱器、晶體輻射器和紅外線加熱器。

③真空裝置。真空裝置是由真空泵、閥門、儲氣罐、管路以及真空表等組成，在真空成型中常采用單獨機型真空泵。

④壓縮空氣裝置。真空吸塑成型機一般采用活塞式空氣壓縮機。

⑤冷卻裝置。為了提高生產效率，真空吸塑成型制品脫模前常需進行冷卻，理想的情況最好采用內裝冷卻盤管的模具。

⑥脫模裝置。由于制品冷卻收縮而貼緊模具，通過真空吸引孔或向相反方向吹風使之脫模。

⑦控制裝置。控制系統一般包括對真空吸塑成型成型、整飾等過程中包括儀器、儀表、管道、閥門各個參數和動作進行控制。

真空吸塑成型工藝是一種熱成型加工方法[1]。其加工工藝流程：采用真空吸塑成型機設備，將平展熱塑料硬片材裁成要求的尺寸；通過高溫加熱裝置使夾緊固定的熱塑性材料軟化；在運行過程中借助片材兩面的氣壓差或機械壓力，使其變形后吸附在特定的模具輪廓面上；經過冷卻裝置快速冷卻定型；脫模裝置快速脫模后在切邊修整，最終得到實際需求的成品。

2 吸塑包裝

為了便于手持機可適應不同環境下存放良好，運輸安全及攜帶方便，包裝不僅需要有良好的抗沖擊性能和抗疲勞能力來保護產品，還確保安全環保，并且能夠在高，低溫環境下長期穩定地、可靠地使用。目前，手持機的包裝設計存在的不合理方面，主要如下幾點：

①包裝材料選擇不恰當，材料（熱塑性、耐磨性、透明度）性能力差，有毒不環保；

②包裝設計不合理，外觀尺寸過大，布局不合理；

③吸塑模具選擇不合適，可靠性差，壽命短，不僅成本過高，而且產品質量差。

針對上述包裝設計不合理方面，運用吸塑成型技術的原理和工藝，解決手持機包裝設計存在的成本過高和質量差的問題，主要考慮如下幾點：

2.1 吸塑包裝的結構設計

在包裝生產加工工藝中，吸塑成型技術是目前塑料包裝最先進的成型技術。在保證承受一定載荷的情況下，吸塑成型的塑料件壁厚一般為1mm左右，而小包裝的片材甚至更薄，厚度可以達到0.15～0.25mm。其采用的包裝設計方法如下：

①優選環保、塑性好、承載力強的熱塑性材料；

②合理擺放手持機和相關配件在包裝盒的位置以及區域；

③優化吸塑包裝的結構尺寸，采用可靠性設計，提高質量，降低成本。

為滿足具有一定的承載能力且不變形的要求，手持機包裝設計時一般選用塑性材料，主要采用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、ABS等熱塑性塑料生產。此外，塑料的加工性能好，生產過程簡單，成本低，效率高，極易實現塑料制品生產過程的全自動化操作。

以手持機的塑料包裝為例，優選用環保熱塑性能好的片材—聚對苯二甲酸乙二（醇）酯(PET)。PET密度為1.30～1.38g/cm3，熔點為255～260℃，在熱塑性塑料中具有最大的強韌性其高強度，塑性好，耐摩擦，高透明性和多種顏色的片材，具有優良的耐高、低溫性能，抗沖擊強度能力高，綠色無毒屬于環保材料[2]。因此，PET片材被認為是符合環保要求的一種理想的包裝材料，采用真空吸塑成型可取得性能優良的制品。具體包裝設計如下：

根據包裝設計的清單及尺寸要求，選擇最優的方案，具體擺放分布如下：①底層采用托架，裝入手持機，充電機，背夾等；②上層托架蓋上面放置兩書兩冊以及配套的光盤和資料，方便閱讀和拿放。通過多個設計方案的對比，優化塑料包裝的結構尺寸，獲得最優的方案。如圖1所示，最優的包裝區域分布和擺放圖。

依照上述手持機和配件的合理擺放布局，通過Pro/E軟件工具的設計平臺，利用鈑金件里面的沖模工具設計出手持機的包裝3D模型。在設計過程中，考慮方便拿取配件，就預留一定扣手位的空間；同時在棱邊處采用圓角過渡避免應力集中而產生破裂。具體塑料包裝的三維模型如圖2、3。

從手持機和配件顏色搭配協調方面考慮，最終選擇紅棕色的PET塑性材料。為了防止包裝過硬碰傷手持機和配件，在PET塑性片材表面植上一層有色的絨毛，不僅使托架表面有種絨質的手感，而且顯得高貴，美觀大方，大大提升包裝的檔次。

2.2 吸塑模具

吸塑成型要求加工的吸塑模具精度較高，其模具設計的原則是：第一，模具材料的選擇；第二，模具的結構設計；第三，模具的加工工藝。依上述設計原則，吸塑模具在設計加工方面主要考慮以下三點：

①優選鋁合金材料。

吸塑成型生產時用的模具：如果是簡易模具，一般是采用石膏，制作容易，成本最低，但使用壽命過短，產品加工精度低和透明度低；其次，電解銅模是在石膏模基礎上通過電解使得表面覆上一層薄的銅，相較石膏模模具，制作復雜，成本稍高，耐用；反之，通過CNC加工方式加工的鋁合金模具，經過氧化處理，可以保證模具具有5～10年使用壽命，加工容易且精度高，成本高但使用壽命長，大批量生產的產品成品率高，外觀輪廓美觀。

綜上考慮產品大批量生產時，要求成本低和吸塑模具的使用壽命長，成品率高等方面，吸塑模具設計材料應該優選鋁合金。

②設計合理的結構。

吸塑成型只能生產壁厚比較均勻的產品，不能制得壁厚相差懸殊的塑料制品。因此，鋁合金的吸塑模具不能有棱邊和銳角，采用圓角過渡，避免應力集中；模具應開有小孔，用于真空吸附熱化的硬片易形成吸塑產品；塑料件內部需要有加強筋，避免或減少塑膠的局部集中，減少因壁厚不均勻而產生的縮孔、氣泡、凹陷等現象，同時減小產品的重量。

③合理的加工方式。包裝結構設計是否合理取決于模具的加工是否方便。吸塑成型的尺寸精度差，其相對誤差一般在1%以上，其塑料成型模具對保證塑料制品的形狀，尺寸及公差起著極其重要作用。

2.3 吸塑包裝成型工藝流程

手持機的吸塑包裝在吸塑成型機設備上實現大批量生產，其吸塑模具是采用鋁合金并經過氧化處理的鋁合金模具，具體生產流程示意圖如圖4。

手持機塑料包裝的吸塑成型技術參數，如表1。

壓力、溫度和時間是影響吸塑成型產品的質量最重要的三大因素[3]。吸塑成型的優勢在于可以大批量生產比較復雜的塑料制品，生產效率高，生產成本低。在塑料加工領域，真空吸塑成型被認為是當前一種具有很大發展潛力的加工方法，適合各領域塑料包裝。

3 結論

針對上述設計電子產品包裝問題時，通過優選包裝的熱塑性材料、塑料包裝的結構尺寸的最優化、優化吸塑模具的結構設計加工，減小對吸塑工藝影響，不僅降低包裝的成本，而且提高產品成品率和可靠性，大大保障了電子設備的包裝安全。

如今，隨著吸塑包裝設備向機械全自動化方向發展，塑料工業飛速發展以及具有熱塑性性能的新片材的開發，吸塑成型技術日趨成熟，廣泛應用在小型電子通信設備、玩具、醫學等塑料包裝領域中。

參考文獻：

[1]A.伊利希.熱成型實用指南[M].北京：化學工業出版，2007.

篇10

摘要：文章描述了一種運輸飛機大部件的薄壁鋼構架長型運輸包裝箱的設計過程，對選材和結構設計以及強度校核進行了介紹，指出了這種適合公路和水路運輸的超高超長包裝箱設計要點，實踐證明此種包裝箱的運輸飛機大部件可靠性。

關鍵詞：包裝箱 鋼構架 卡板 強度

1.引 言

隨著航空市場的迅猛增長，傳統飛機部件運輸平臺受到飛機裝配制造車間空間的限制，已無法適應現代化的飛機生產需求。轉包生產是國際航空合作的一個重要領域，隨著航空部件的轉包生產范圍的擴大，產品運輸也是關鍵的一個環節。航空部件運輸包裝箱雖屬于航空產品的附屬品，但也是運輸航空產品不可缺少的載體。本文以747-8垂尾前扭力盒為例，針對航空大部件運輸包裝箱的設計進行討論。

2.設計原則

航空部件運輸包裝箱要考慮的因素很多，適用、美觀、堅固、節約和有效保護產品安全是通用的要求。航空產品不均勻、易變形、偏心、載荷分布集中，運輸包裝箱應根據產品結構，協調產品在包裝箱中的放置、固定與系留，還應有良好的緩沖設計，阻止誘發環境的作用力向產品傳遞，防止飛機產品產生振動響應。包裝箱設計同時應適于交付過程中的理貨、裝卸、運輸和貯存，應不僅裝箱方便，還應拆除簡捷，易于處理廢棄包裝，不浪費資源、不污染環境。

3.設計方案

下面以747-8垂尾前扭力盒為例，詳細討論運輸包裝箱的設計。

3.1.箱體材料和外形尺寸的確定

747-8垂尾前扭力盒外形及尺寸15米×1.9米×2.75米，在運輸中屬于超高超長產品。若采用專用運輸車運輸成本會非常高，如果采用全實木包裝箱，國內木材資源比較短缺，制造成本很昂貴，那么選擇薄壁鋼構架包裝箱是最好的選擇，即以0.8-1.5mm厚鈑金型材為構架，外敷人造板為蒙皮，人造板出口是免熏蒸，而且抗壓、承重性上僅次于實木。

根據產品的外形特征，可選擇硬質直方體。箱底下設有100mm高的支撐，便于鏟車移動箱體。國內的公路一般限高為4.5米，而運輸超長產品要用平板卡車。目前常用的平板卡車車廂距地面1.2米，為符合公路運輸高度要求，設計時必須將箱體高度控制在3.3米以下。按產品外廓尺寸，距內壁的距離，箱體壁厚尺寸，箱蓋的高度以及吊環所增加的尺寸等，最終可確定箱體外廓尺寸15.9米×2.2米×3.3米。

3.2.箱體底板設計

該產品總重量在470千克左右，且15米長，人力無法搬運，必須由叉車、吊車進行上下搬運及移動，因此對于包裝廂底部設計有特殊要求。包裝箱底盤設計4米長的階梯，這樣就能從20米長車廂減至17米長車廂的卡車來運輸，因為國內通用平板卡車車廂前段油箱處底板比后段高出約0.3米，階梯設計能有效利用卡車車廂，降低了運輸成本，又減輕了箱體重量。底板要考慮能用鏟車和吊車兩種工具移動箱體，根據箱體過長，考慮移動時需要用兩個叉車，所以在重心位置兩側各設計兩個叉車孔，根據常用叉車叉腳尺寸，兩個叉車孔間距200-600mm之間，可采用2T-3T和5T叉車叉運箱體。另外需要設計吊車吊環，同叉車孔類似，重心兩側各單側需要2個吊環，采用兩組鋼絲起吊箱體，增加受力點的位置，起吊過程中也容易保證箱體的平衡。四周采用槽鋼，選擇角鋼作為中間支撐，保證在運輸或起吊時箱子底部強度。包裝箱箱體底盤設計示意見圖1。

圖1 包裝箱箱體底盤設計示意圖

3.3.整體設計

箱體采用框架結構設計，使用角鋼焊接框架，外部采用木質多層板10mm蒙皮與角鋼進行鉚接。市場供應標準規格的木質多層板是1米×2米，設計時框架角鋼間距不超過1米，減少多層板的拼接或剪裁，同時保證多層板蒙皮的強度。在箱體周襞內襯塑料薄膜或復合薄膜作為防雨層，防止海浪或雨水浸入。箱體外設置厚度不超過0.5mm的馬口鐵皮對箱體四周進行邊緣密封，蒙皮對接處涂環氧膠進行密封。

圖2 包裝箱整體設計示意圖

產品在箱體內采用木質卡板定位，按不同位置設計根據產品外形設計的U型卡槽。用通用螺栓將卡板連接在箱體上，對箱體側壁支撐作用。在每個卡板與產品的接觸面上包上20mm厚的海綿后，再包裹上無紡布，作為緩沖層，防止產品在運輸中受到沖擊和振動。在端頭設計擋塊限定位置，防止產品竄動。對于箱蓋強度要求不高，主要是起封閉作用。如果設計一個將近16米整體蓋，箱蓋的變形量比較大，也不便于裝卸。因此對于箱蓋分為兩段設計，中間由帽子形狀的連接器連接兩段箱蓋，減少了箱蓋的變形，也簡便了裝卸過程。由于產品和箱體的高度總和為6.05米，設計時考慮產品裝箱時從頂部入箱時比較困難，在箱體大端頭做整體可卸門，這樣可以水平裝箱產品，人員可以控制產品裝箱的位置。在箱體的小端頭兩側設計人員可以出入的可卸門，一是增強箱體底部的光線，二是便于裝卸人員出入箱體。

4.強度校核

對于航空產品的運輸，箱體強度和剛度尤為重要。為防止由于產品放置不均勻、易變形、偏心、載荷分布集中現象的發生，對箱體結構框架和蒙皮進行了強度和剛度有限元分析。根據如實反映箱體結構的幾何形狀、構造型式、材料特性、傳力路線、承載方式和邊界條件等基本原則，參考箱體結構的Catia模型和圖紙，使用國際先進的有限元建模計算軟件MSC.Patran2008建立了有限元分析模型，利用MD.Nastran求解，得到極限載荷工況下的應力計算和變形結果，經過多輪分析計算，得到完全滿足強度和剛度要求的箱體結構尺寸。

5.結束語

此項包裝箱已經安全運輸32架的產品，為超長超高航空部件運輸提供了成功的實例，也為薄壁鋼構架長型包裝箱的強度計算積累了經驗。實際應用證明，采用薄壁鋼構架包裝箱運輸航空大部件能適應國際運輸，設計方法簡便，制造容易而且成本低廉，便于裝卸、存儲和運輸，易于回收。

參考文獻：

[1] 彭國勛，運輸包裝[M]，北京：印刷工業出版社，1999

[2] 王學峰，國際物流運輸[M]，北京：化學出版社，2004

[3] 劉喜生，包裝材料學[M]，長春：吉林大學出版社，2004