產品結構設計思路范文

導語：如何才能寫好一篇產品結構設計思路，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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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?；A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

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結構設計的前題是要理解該產品的相關標準，包括國標及出口國家的標準，使參數設計符合要求。結構設計最重要，基本上就是定型產品了，包括各個零部件的材料、質量及加工工藝，可以預計產品的價格、功能情況。同時，好的結構設計可以節約能源和原材料，提高勞動生產率，并使得裝配容易等。例舉產品的機頭內部圖如圖2所示。

1.1產品結構設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，經裝配后再修改成實際形狀。創建標準零件庫，可重復地使用庫里的零件，也可通過修改參數做出一個新零件，提高了設計效率。

1.2干涉檢查是三維設計軟件最大的優點，非常實用與方便，其目的是減小設計過程中的疏忽。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，修改好零部件直到沒有出現干涉。

1.3按設計要求模擬出機構的動作，提高設計的成功率。通過運動模擬，可以擺脫大量的復雜計算，避免了重復的制圖，減少了設計人員的勞動。曲軸與給進刀架簡化運動分析結果如圖3所示。圖中的曲軸以500r／min的轉速旋轉，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，進一步地調整結構，使產品設計更合理。

1.4靜態應力分析，其歸屬于有限元分析，是軟件的高級應用。如圖4所示為數控插針機上部的圓盤支架中心軸靜態應力分析配置圖。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的靜態壓力，網格化分析零件（網格尺寸5mm×5mm，網格公差±0．25mm）。圖5所示為分析的結果圖，最大應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。分析結果符合使用要求。工程材料的力學性能有屈服強度、塑性性能、硬度等參數，他們是設計結構與選用材料的主要依據，關系到產品的質量與使用壽命。在實際設計中設計人員時常是通過對相同材料、形狀相近的樣件與設計件進行比較，記錄好數據，來提高對結構的判定能力與選擇材料的經驗。

2知識擴展

知識擴展對設計人員也很重要，只有學到這方面的知識，才能設計出真正的產品，才能正確加工設計件，使結構設計得以成功實現。工業產品設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。在實際應用中，可通過修改折彎系數（K因子）與軟件內置計算表，來提高展開尺寸的準確度，通過調整鈑金件的形狀，來改善實際生產中的合理排料。級進模設計有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的動畫。

2.2模具知識模具廣泛應用于汽車、家用電器等領域。工程塑料具有質量輕，耐化學腐蝕等優點，設計合理的塑料件可代替復雜加工的金屬件。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所示是本機器內部電器盒的模具分解圖，在圖中可以看到產品、已分開的靜模腔、動模芯、銅極及側抽芯。此產品的材料為阻燃聚碳酸酯，可順利脫模，模具工藝正確，設計件符合注塑加工。注塑模、壓鑄模設計有Imold插件，UG為Moldwizord，包括設計初始化、模具修補、分型、標圖7電器盒的模具分解圖準模架的添加、標準件的添加和管理、澆注系統和冷卻系統的設計等。

2.3測量知識測量要依據機械制圖的繪圖原理，合理選擇基準面與參照點。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品來測量。對高精度的曲面可借助三坐標測量儀。

3結語

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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?。ㄉ视媱澋木唧w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?？傮w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?？蛻粢鍌€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?！边@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4

結構設計作為機械設計過程中至關重要的組成部分，所完成的工作是按照的機械原理進行機械圖紙的設計。變元法是由德國科學家發明的方法，主要應用于機械相關設備的結構圖紙的設計，其特點是具有創新性。本文針對變元法作出了一定的修改和完善，目的是讓這種方法更容易被應用和理解。變元法在機械行業及相關領域有較為廣泛的應用。我們在使用變元法的完成結構設計的過程中，是以完成這種產品的基本結構為前提，再進行其他新型設計思路的研發。變元法的含義主要包含兩個方面：一方面，機械結構方面，這方面的變元法主要包括七個種類；另一方面，針對這部分的變元進行改變，創新性的實現不同種類的結構設計。以下是對7個變元的闡述：

1.1數量變元

數量變元指的是研究機械設備的所有的零部件或構件的全部的外形、工作面以及生產的點、線、面等都看做是構成零部件的基本元素，對這些基本元素的數據進行修改，完成針對機械設備構件的優化的目標。例如：為了實現簡化的目的，在設計鑄件零件的外形時，多使用直線設計的外形輪廓。

1.2形狀變元

形狀變元指的是從機械的形狀方面對機械結構的外形和重要輪廓、加工表面以及所使用零部件的種類和尺寸進行優化調整，進而得出多種結構的創新設計，從而對整個機械進行優化調整。機械設計過程中這類因素的創新是把機械設備的運行原理轉化為設計圖紙的過程。例如，火力發電廠的冷渣機，為了能夠把高溫爐渣以最快的速度降低溫度，技術人員采用了形狀變元的方法對冷渣機進行優化設計，改變原有的單腔體為多腔體，提高了降低溫度速率這一難題。

1.3材料變元

零部件選取多種類型的材料一般會改變這種零件的尺寸，進而生產工藝也會相應的變化，以至于改變了整體機械的外形和構造。我們可以針對材料的改變而設計出多種類型的構造方案。

1.4位置變元

位置變元指的是按照機械設備的構造位置的改變，實現多種類型設計方案的形成。例如，在針對焊縫零部件的焊接方法時，選擇焊縫的位置非常重要，當我們選擇在中心軸附近時，避免了零件由于收縮造成的彎曲變形。

1.5聯接變元

聯接變元指的是在設計過程中應該注意元素的兩個方面：一方面，我們需要確定元素聯接方法的改變。例如，工作中常見的焊接、熱熔連接等；另一方面，我們需要研究針對任意一種聯接方式的不同類型的聯接結構的創新，進而得到不同類型的方案。例如，兒童玩具在設計過程中要盡量做到安全聯接，我們可以設計成卡扣聯接方式，這樣不容易出現小孩誤食螺絲的現象。

1.6尺寸變元

尺寸變元指的是高度、寬度、直線度、彎曲度等方面的內容。技術人員在針對這些元素進行創新設計時，一般側重于改變零件的尺寸。完成對機械系統構件完善的目的。例如，技術人員想提升粉碎機的物料目數，針對動力副在整體機構上的相對位置做出了改變，進而完成了粉碎目數的提升，效果是原來的2倍。

1.7工藝變元

設計和工藝的關系是相互銜接和相輔相成的。每種零部件的加工方法和制造工藝各不相同，各類零部件與設備的加工和制造質量、生產周期、成本和使用年限也千差萬別，進而制約著設備產品的構造。按照相應產品的工藝特性，結合使用以上7類變元，按照進行根據所設計機械產品的特點,靈活地運用上述7個變元,同時設計者依據所具備的知識、經驗,運用創造性思維方法,如類比、推理、歸納、模擬、想象、直覺及靈感等,可構思出很多種結構方案。

2精密儀器與精密機械結構創新的必要性

當今社會是科技高速發展的時代，測量設備和機械構造的設計理念和方式都進行著完善和提升。如何讓青年人可以快速的適應企業對適應性和才能的要求，成為我們大家亟待思考的問題。因此，在進行實習設計的課程教學過程中，引入前沿的、適應企業需求的人才培養方法和相應的實習方式和裝備變成了必須考慮的問題。所有的測量設備或控制裝置都具有相應的適應所在系統需求的系統或構造，那么在測量設備、控制裝置確定的機械結構設計需求的基礎上，如何使用先進的設計思路和多種類型的機械構造構件進行優化整合，建造適應系統需求的高端機械構件，是我們當前工程設計的重要方法。根據企業對人員的需求，按照建造機械系統和構造的整個階段，依據以往的經驗，側重對機械設計的基礎內容、方式、理念的研究；注重對系統構造的探索；注重研究、分析問題的方式方法和創新水平的提升。建立一整套面向企業所需求的能夠操作精密設備和高科技儀器人才的培養方式非常重要。

3結構方案的評價與優化

篇5

利率市場化的逐步開放將給銀行財富管理帶來全方位的影響，資產定價將變得更加透明，商業銀行息差被壓縮，經營模式轉型壓力加大，這將加速傳統銀行業務向投資銀行、財富管理轉變。中國經濟正在經歷從高速發展到平穩前進的一個轉型。面對低利率時代的到來，銀行的收益率可能逐漸下行，對于銀行的理財產品來說，競爭將更加激烈，產品的差異化或將左右銀行業的生存空間。

商業銀行理財業務發展至今，已經到了由量變向質變轉化的關鍵時期。過去幾年商業銀行理財產品的發展更多地體現為“跑馬圈地”的粗放式模式：各銀行理財業務的名稱、形式和條款雖有差別，但實質上都是銀行根據可獲得的國債、金融債和央行票據的期限與收益，將理財產品的期限與所持債券資產的期限盡可能匹配，實現投資人和銀行雙贏的無風險套利，并在此基礎上增加搭配銷售存款等方式，進一步增加自己的盈利的空間。

現代金融理論告訴我們，無風險套利機會隨時都有可能出現，但是都不可能長久地存在，多數銀行在設計理財產品的時候出于短、頻、快的需求，將業務范圍本來非常廣泛的理財業務局限于套利模式，銀行理財業務的正常發展因此出現了先天不足。由此產生的憂患有三。

憂患一：業務定位不合理

由于是無風險套利，銀行基本上已將可能面臨的所有風險鎖定，所有問題都在銀行的掌控之中，可以說理財業務已經是穩賺不賠。但是，這種無風險套利的機會不可能永遠存在下去，這也導致了理財產品利率的盲目高漲、各類形式的理財變相融資業務、游離于監管之外的“影子銀行”等所謂“異化”現象。6月底出現的多家銀行理財產品收益率集中階段性瘋長的現象，可能更多從側面地說明了銀行在考核導向和業務定位上出現了問題。

憂患二：收益分擔模式含混不清

在各家商業銀行的產品說明書中，對理財產品的投資及無風險套利過程都諱莫如深，對銀行的收益更是只字未提。例如，人民幣理財是委托理財的一種形式，投資人是理財投資風險的主要承擔者，理財的所得扣除必要費用（事先應有明確規定），剩余所得也應該全部歸委托人所有。在實際運作中，銀行人民幣個人理財產品交易文件中的收益率名為“預期”實為“固定”，產品到期，按交易文件中載明的預期收益率支付客戶收益，實際投資收益率與預期收益率之間的差額部分作為銀行的中間業務收入費率，這種形式顯然與代客理財的本意相矛盾。其后雖然有部分商業銀行提出了收取手續費或管理費的條款，但理財固定收益的實質并沒有太大的改變。如果商業銀行繼續按照這種模式經營人民幣理財業務，必將成為未來這項業務的風險隱患。

憂患三：風險揭示和信息披露不完全

在產品定位沒有界定清楚的情況下，商業銀行實際上在以自身的信譽作為支撐，發售介于基金和資產證券化之間的理財產品，形成事實上的固定收益理財。作為投資人僅需要關心銀行到期能否足額兌付的信用風險，因為這種風險沒有得到充分披露，銀行因為顧及自身的形象，只能通過內部管理來消化這種風險。目前的情況是，一方面套利空間在縮小，另一方面銀行在通過價格戰來提高競爭力，當風險度超過銀行的接受能力以后，銀行不得不對套利模式的理財業務重新審視和反思。

那么，銀行理財業務的發展方向在哪里呢？國內商業銀行如果希望理財業務能夠成為新的業務核心，還需要從理財業務的本質入手，重新定位理財業務，重新設計和規劃理財業務的發展模式。目前銀行理財業務創新的主導方向應該是：在保證合規的前提下，以技術化手段為重點推進理財產品結構設計的創新，以渠道拓展和組合優化為重點推進理財資金運作范圍的創新，以品牌構建為重點推進理財產品營銷的創新，以工具優化為重點推進理財風險管理的創新。

創新思路一：推進理財產品結構設計的創新

理財產品結構設計的創新需要緊緊把握投資者需求及其動態變化，投資者的需求主要集中于四方面：收益性、安全性、流動性和便利性，不同的投資者對于這四方面的排序有所不同。目前國內理財市場一個共性的特點就是產品存在高度的同質性，缺乏個性化差異，銀行理財也是如此。這就使得銀行開發新產品的思路較為狹窄，過于注重通過價格戰來提高競爭力。從長遠來看，除了提高資產管理質量之外，提高服務質量也是增強理財產品競爭力的重要手段，銀行可以在產品差異化方面下足功夫，針對不同的客戶群體和細分市場提供不同的理財產品，針對不同時段推出適合客群的超短期、短期、中期及長期的理財計劃，并結合自身業務需要，規劃理財產品到期時段，形成可循環續接的理財模式。比如阿里金融的“余額寶”雖實為貨幣基金，但其“自動理財”的創新理念，卻也不妨成為我們思考的方向。

創新思路二：推進理財資金運作范圍的創新

從最終投向來看，理財資金的投資范圍主要包括債券及貨幣市場類、融資類、權益類等，無論投資形式如何變化，其本質都脫不開上述三類。因此，短期內對于理財資金運作范圍的創新可以從渠道拓展和組合優化兩個方面入手。渠道拓展方面，重點在于如何以合規的形式將理財資金輸送給需要這部分資金的融資主體，在這個過程中，形式上的合規以及實際上的風險管理到位非常重要。單就渠道的拓展來講，從信托貸款到委托貸款再到委托債權都屬形式上的創新，下一步可以重點拓展基于融資主體現有各類資產現狀的流動性提升的融資品種，比如一家企業擁有土地、廠房、設備或應收賬款等各類資產，流動性相對較差，很難以這些資產為依托進行常規化融資，此時是否可探索如何將這些資產進行類證券化處理，提升其流動性，并滿足其融資需求。組合優化方面，主要就是將固定收益類投資品種與權益類投資品種有機融合起來，通過跨市場的投資提升理財資金的運作收益。當然，投資組合的精細化管理和對市場的前瞻性研判永遠都是提高投資收益的根本性保障，在渠道拓展的同時，銀行自身還是要立足于提升投資組合的精細化管理水平。

創新思路三：推進理財產品營銷的創新

目前市場上理財產品銷售過程中過于依賴產品收益高低，而銀行營銷人員的積極性、主動性和創造性有待提高，但在收益差別不大的情況下，就極為需要營銷人員的創造性活動以及理財品牌的影響力。中國銀行業的發展經歷了簡單拼規模、獲取上市紅利等歷史階段，而下一個歷史階段必然回歸到服務這一本質屬性上來。這種升級，是從人性化向專業化、從大眾化向個性化、從資金提供者向資金組織者、從支付結算平臺向現金資產管理平臺的升級，一言以蔽之，是由融資向融智的升級。

營銷的內涵就是產品的精細化和渠道化。不同理財產品的目標客群在哪里？這些目標客群適合什么樣的營銷策略？這些目標客群需要通過何種合適的渠道進行產品的推廣？……隨著“碎片化”理財觀念的出現，第三方支付正在不斷滲透銀行金融業務，網絡金融來勢兇猛，攪局行業，改變著人們生活消費習慣。毋庸置疑，通過移動技術的創新，人們不僅在迎接一個互聯網金融的時代，也在迎接一個移動互聯網金融的時代。我們更應順應潮流，大膽突破傳統思維定式，破解二八思維慣式，利用新興互聯網工具（如手機銀行、微信銀行等），加大理財產品的宣傳力度和廣度形成營銷品牌，重新關注大眾客群需求，創造利潤盈利和持續發展的新增長點。

創新思路四：推進理財風險管理的創新

理財投資對流動性、收益性、安全性和期限匹配的要求都兼而有之，個體差異較大，商業銀行已有的經驗在理財業務上并不完全適用，而且面對客戶多樣化的理財需求，僅僅靠單一的債券類投資已經很難滿足。因此，商業銀行除了將積累的經驗用于理財業務以外，還要充分學習股票、外匯以及衍生產品等多領域的專業知識和投資技能，借鑒國外先進的風險預算等風險定價方法，向著資產管理方向發展。

目前就實踐來看，商業銀行現在有很多自己的產品，實際上是可以做成理財產品的。比如信貸資產證券化就是一個很有潛力的產品，將來會有一個幾千、幾萬億，甚至更大的一個市場。理財業務在性質上與信托、基金產品比較類似，為此，商業銀行需要將理財資產做表外處理，與銀行的自營業務相分離，杜絕相互之間發生利益輸送，同時進行嚴格真實的信息披露，忠實履行管理人職責，確實做好理財資產的保值增值。只有這樣，才能實現理財業務轉換銀行收入結構和分散風險的目的，促進商業銀行各項業務的健康發展。

篇6

關鍵詞：水陸兩棲車；傳動系統；變速箱

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A

近年來，隨著市場的需求，水陸兩棲車無論是民用還是軍用方面，國內外都投入大量資金進行生產研發。水陸兩棲車可以廣泛應用于商業娛樂、搶險救災、邊防巡邏、搶灘登陸等領域。它很好地實現了水、陸兩種工況的無縫對接。要想使水陸兩棲車實現良好的行駛性能，就要對水上推進方式進行合理地選擇。目前，常采用的推進系統為輪胎劃水、履帶劃水、螺旋槳推進、噴水推進器推進和加掛舷外機等幾種方式。為了實現我公司兩棲車的水、陸高速行駛，淺灘快速登陸的設計要求，我們采用了噴水推進器作為水上動力推進方式。

一、新型傳動系統觀點的提出

水陸兩棲車兼有水上和陸上行駛的雙重功能，輪胎劃水和履帶劃水用的是陸上動力傳動系統，采用螺旋槳、噴水推進器或加掛舷外機都需要水、陸兩套動力傳動系統。常見的噴水推進式兩棲車動力傳遞路線如圖1所示。

其不足之處有如下幾點：

1.需要設計一個分動箱，用于發動機動力在水、陸兩種模式之間切換。分動箱使得兩棲車重量增加、尺寸加大，結構復雜，生產成本和周期相應增加。

2.需要兩套操縱機構。一套是變速箱換檔機構，另一套是分動箱分動機構。結構復雜，換檔手柄多，駕駛人員操縱繁瑣，容易誤操作導致事故發生。

3.動力傳遞路線長，傳動效率降低，如圖2所示。

經過認真研究，多方案討論，最后決定采用下面的兩棲車新型傳動系統設計方案，對水、陸兩套動力傳動機構進行了整合。

本新型傳動系統改進了結構設計，使得產品結構更緊湊，重量減輕，占用空間小，生產成本降低，操縱簡便。

二、傳動系統原理

圖3為水陸兩棲車新型傳動系統原理圖。發動機總成1與離合器總成2連接，向后再與變速箱第一軸3連接。發動機、離合器殼體11和變速箱殼體10用螺栓連接成一體。變速箱一個操縱桿控制6個檔位，4個前進檔、一個倒檔和一個船用檔。在陸上行走時，發動機動力經過離合器傳入變速箱。駕駛員可以根據路況來選擇一檔至四檔。動力通過變速箱各檔位齒輪傳遞到差速器總成9，最后經過兩側的半軸傳遞到輪邊機構7上，完成了陸上行駛過程。兩棲車入水后，駕駛員踩離合，變速箱掛入船用檔。松離合后，發動機動力經過離合器、變速箱第一軸、船用檔同步器5傳遞到變速箱第三軸6，最后經過船用輸入齒輪、船用輸出齒輪傳遞到噴水推進器8上，從而完成了水上動力傳遞過程。

三、使用效果

為了減輕重量，離合器殼體和變速箱殼體均采用鋁合金材料。齒輪及齒輪軸為優質合金鋼。產品加工后安裝到兩棲車上，經過路面和海上各種工況長時間試驗，新型傳動系統完全滿足設計要求。水、陸工況切換迅速，檔位清晰，行駛平順。

結論

國內外兩棲車種類繁多，動力傳動系統設計各式各樣，但設計宗旨是在滿足功能要求的基礎上，將結構簡化，成本降低。本新型兩棲車傳動系統摒棄了常見的結構形式，采用技術成熟的車用變速箱與水、陸分動箱合二為一的設計思路，實現了傳動系統的優化設計，達到了預期的效果。

參考文獻

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蜂窩紙芯拉伸展開形態模塊的設計和制作，需要明確以下幾項。①由于彈性受力的不均勻性，拉伸展開的傾角肯定不相同，而且越是中間部分拉伸角度越大、越是靠近兩端的部位則傾角越?。?］。②由于拉伸展開導致蜂窩紙芯的寬度自然變窄，如果拉伸幅度過大，會導致整個蜂窩紙芯結構失去基本的形態和功能結構。③蜂窩紙芯的特殊結構，需要在功能結構上發揮其上下抗壓強度的優勢，同時規避產品向圖1中y軸方向過度運動，這對產品結構設計是一個很大考驗［5］。綜合考慮上述因素，實現蜂窩紙芯模塊的結構創新，必須簡化模型，從設計思路和用戶體驗還原產品，從產品使用情境入手進行逆向設計，明確設計目標和任務，才能成功。蜂窩紙芯不是獨立的，作為產品的組成部分，要放在產品環境中考慮、分析、結構再重構。以模塊化思路來研究蜂窩紙芯模塊與整體產品的關系問題，對于相關產品開發設計具有非常重要的意義。蜂窩紙芯與蜂窩紙板的工藝有很大差別，蜂窩紙芯模塊會跟其他結構一起形成完整產品，具有明確的功能。在這個結構里，蜂窩紙芯模塊拉伸方向兩端固定，兩側位置受限，這些特性既是對產品開發的限制，同時也是產品的鮮明特色［6］。根據產品特性和實際包裝使用需要，設定單個西瓜包裝的外形尺寸為:400(W)×300(H)×500(L)mm。常見蜂窩紙芯邊長為6mm、8mm、10mm，這里以10mm來測算。在受力一定的情況下，當拉伸角度θ=31.29725°時［7］，蜂窩紙芯所受應力最小，此時的拉伸角度即為最優拉伸角度，取合理值，設定為30°，則兩面傾角總共為60°(圖2)。每楞展開間距是10mm，長度500mm，則500÷10=50，共有50個間距，單片瓦楞原紙厚0.25m，每個瓦楞結合部分為2張原紙貼合而成。將整個蜂窩紙芯模塊合攏的紙芯厚度為0.25×2×50=25mm，這個形態合攏時非常密實，便于采用CNC數控加工中心進行加工。需要切銑的形態對應一般西瓜形態在圖1中x軸方向密實壓縮的形態，壓縮比例等同于蜂窩紙芯模塊的壓縮比例，紙芯模塊展開長度為500mm，壓縮后長度為25mm，因此，可以計算西瓜切銑形態的單軸壓縮比為:500mm÷25mm=20mm。蜂窩紙芯模塊CNC數控加工中心切銑造型如圖3。

2蜂窩紙芯模塊與包裝產品外觀造型設計

對圖4中展開蜂窩紙芯模塊及西瓜包裝進行受力分析。西瓜毛重5kg，圖1中z軸方向的承重對于蜂窩紙芯模塊來說完全不是問題，y軸方向也可以通過產品外面合理的簡單結構固定，且西瓜本身修長形體對蜂窩紙芯在y軸方向的運動形成限制。對西瓜在運輸和使用過程中安全性構成威脅的是x軸方向的運動。一方面因為西瓜在儲運過程中都采用側臥的方式降低了x軸方向運動可能性;另一方面，包裝外觀造型上通過合理結構對蜂窩紙芯的中間部分進行1～3個單點固定，可以確保x軸方向的結構安全性。加工成型的2件蜂窩紙芯模塊分別組合形成內部包裝結構的上下部分，采用合理包裝外觀造型設計，各種各樣契合品牌形象需要的西瓜包裝方案被設計出來，圖5是其中一個范例。獨具特色的產品包裝可以使西瓜從眾多同類產品的競爭中脫穎而出，易于消費者識別，滿足消費者的訴求及歸屬感，產品配合出眾包裝可形成產品視覺識別力，成為深受消費者喜愛的送禮佳品［8－9］。目前，市場上西瓜獨立包裝很少，少量的包裝設計也缺乏主題，產品的銷售主張受到抑制。作為國內知名的高端西瓜產地，大興區應該對品牌西瓜進行全新的包裝設計。該造型結構靈感來源于西瓜本身，蜂窩紙芯材料容易降解，能夠多次使用，美觀牢固，環保衛生，不使用時可以折疊成很小的尺寸［10］。可以根據不同西瓜的造型尺寸個性化定制中間的蜂窩紙芯模塊。蜂窩紙芯模塊的優點是產品在不同維度的視覺效果有完全不同的呈現，根據這個特點進行產品包裝造型設計能夠產生奇特的包裝視覺效果，提升品牌形象。在產品包裝造型樣式和用戶體驗上更進一步，在光影效果、產品展現、用戶交互體驗等方面達到更好的效果，真正實現“包裝即產品”及低碳環保的包裝更新理念。

3結論

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【關鍵詞】資產證券化；水務基礎設施；融資

1 水務基礎設施建設融資存在的問題

基礎設施建設是城市經濟發展的先行和必要條件。隨著城市建設步伐的加快，供水、排污等水務工程建設融資需求較大。據中國水網預測，2011-2015年期間，我國城市供水行業的投資需求為2200億元，城市污水處理行業的投資需求為7000億元，污水再生利用投資為300億元。除了城市供水和污水處理外，農村污染源也將是流域治理的著力點，預計未來將需要投入超過900億元資金用于建設城鄉污水處理系統，以保障飲用水安全。

由于水務基礎設施建設項目投資巨大，僅依賴于傳統的財政投入和銀行貸款的融資模式往往會造成一定時期內資金短缺。同時，原有的銀行貸款、政府投資等融資模式的融資成本相對較高；而水務基礎設施建設周期長、資金回收慢的特點又造成其積壓了大量資本，使得資本效率低。由于水務基礎設施建設的投資主體較為單一，融資風險相對集中，這在一定程度上也降低了項目順利完成的可能性。

因此，如何通過市場化融資創新，實現水務基礎設施建設項目快速低成本融資是當前重要的課題。

2 國內外資產證券化發展概況

資產證券化就是指將缺乏流動性的資產轉換為在金融市場上可以自由買賣的證券的過程[1-3]，其正式出現始于20世紀70年代的美國，是近年來世界各國廣泛運用的金融創新工具。如今，已從最初的居民住宅抵押貸款證券化（Mortgage-backed Securitization，MBS）擴展到了以汽車貸款、基礎設施、應收賬款等的金融資產證券化（Asset-backed Securitization，ABS）。數據顯示，1987年美國資產證券化發行余額僅為6900美元，2012年全美發行2.3萬億美元資產證券化產品，僅次于美國國債2.3萬億美元的發行量（數據來源http：///）。我國資產證券化的運作正式始于2005年，試點3年共發行了667.85億元人民幣的資產證券化產品。2012年9月重啟后由國開行首發了101.66億元的證券化產品。我國也不乏準資產證券化和試點項目運作成功的范例。例如，1996年8月，珠海市以交通工具注冊費和高速公路過路費為支持發行2億美元的債券，該債券發行的收益被用于廣州到珠海的高速公路建設。此后，廣州―深圳高速公路證券化、建元2005、浙元2007等證券化產品不斷涌現。

3 水務基礎設施ABS可行性分析

首先，由于基礎設施是典型的缺乏流動性但有預期收益的資產且資產質量較高，近年來被廣泛選作為基礎資產入池進行證券化包裝上市，從而實現融資。國內外關于基礎設施資產證券化的理論研究及實踐較多[4-5]，我國龐大的水務建設項目融資亦可借鑒。

其次，采用資產證券化融資模式，其資金的籌資成本低于從商業銀行貸款等其他融資方式的成本。例如，南京污水處理資產證券化融資的綜合資金成本為5.25%（相當于以該利率獲得7.21億元4年期貸款），低于同期銀行貸款1-1.5個百分點，節約財務費用3000余萬元。以長春市第五水廠供水工程為例，該工程于2013年3月開展施工工作，預計將于2016年9月全部完成。工程總投資為154901.87萬元，70%建設資金來自于商業銀行貸款，貸款金額為100000萬元，約占建設資金的70%，貸款利率為6.55%，還款期為10年（不含建設期）。類似這種情況，完全可以采用資產證券化的金融創新模式，以常規預計能夠節省1-2個百分點成本。

最后，近年來我國政府頒布了《全國城鎮污水處理及再生利用設施“十二五”建設規劃》、《“十二五”水污染防治規劃》。2012年5月《關于進一步擴大信貸資產證券化試點有關事項的通知》提出了“擴大基礎資產池種類”、“擴大參與試點的金融機構數量和種類”等創新思路；2013年3月證監會了《證券公司資產證券化業務管理規定》。以上表明我國政策導向支持資產證券化業務向常規化發展，為水務建設項目尋求創新融資模式提供了有力地支持。

4 水務基礎設施ABS融資項目運作基本思路

從國內外資產證券化運作經驗來看，水務基礎設施ABS融資項目運作首先應當重視基礎資產的選擇。資產證券化與傳統融資方式的重要區別就是兩者的信用基礎不同，其不依賴于借款人的整體信用而與入池資產本身的質量息息相關。因此，首選未來收益明確的基礎資產入池，例如未來能夠收回水費、污水處理費等收益的基礎設施項目。同時要有針對性地分析水務基礎設施資產的特征，制定選擇標準，以利于對不同類型的基礎資產分別進行證券化設計。

證券的順利發行還涉及多方角色，需要明確各方職責，充分合作。一般來說，證券化可以通過設立特殊目的機構（SPV）的途徑來完成。水務集團對轄區內的供水、排污等建設項目進行投資、建設、運營和養護，并擁有項目的收益權，然后由經營企業作為發起人將項目的收益權委托給一家具有資格的信托公司，設立信托財產，再由信托公司發起集合資金信托計劃，以發行信托憑證的方式向投資者募集資金購買項目收益權。這種模式能較好地實現破產隔離，且在現行的法律環境下具有可操作性。參與方還包括信用增級機構、信用評級機構、證券承銷商、服務結構及境外投資者等。應當尋求有實力的機構為項目擔保，適當進行信用增級別以提高投資者的信心。在這一過程中，還應通過合理的規則設計防范由于各方信息不對稱而引發的道德風險。

此外，ABS結構設計也尤為關鍵。美國次貸危機的形成的原因之一就產品結構過于復雜，不斷被包裝使得證券化風險越積越多。因此，水務基礎設施ABS不應過度包裝，并應先采用試點的形式進行過度。可以采用層次結構設計，將水務基礎設施ABS產品分為A、B、C等檔次，以風險由高到低、時間由短到長為依據，同時，對B、C兩檔次要加上一定的風險補償，具體的補償額度要依據具體的資產池結構，因此風險補償后的B、C檔次可能會高于一般性企業債的收益率。

5 總結

水務行業關系國家建設和民生，對于水務設施設備的建設和投資的重要意義不言而喻。資產證券化可以較好地解決水務基礎設施項目融資困境，盤活水務資產，依靠自身資產進行融資，提高社會資源配置效率。在實際的水務基礎設施ABS項目運作和管理過程中，應先以試點實施，積極培育機構投資者，鼓勵個人投資者參與。還應注意防范利率、信用等方面帶來的風險，不斷完善資產證券化相關法律法規，構建良好的金融環境。

【參考文獻】

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[2]OECD.Trends and Developments in Securitisation[J].Financial Market Trends，1999，11.

[3]吳戈，?？?城市水務資產證券化的信用增級研究[J].征信，2013，5L27-30.

篇9

關鍵詞：辦公家具 設計 研究

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2015）10-0128-02

中國辦公家具市場正在以每年10%的速率增長，根據中國家具協會的數據，2010年中國家具業的生產總值達到7300億人民幣，民用家具占其中的70%，辦公家具占30%，辦公家具行業處在一個很好的淘金時期。本項目受地方企業委托，基于企業現有的技術條件，為其開發辦公家具產品，適應現代化企業的辦公需求。

一 辦公家具市場概況

辦公家具消費主要集中在兩類消費群：企業和政府。高端消費群如歐美跨國公司在華企業、政府機關、銀行等辦公場所基本被國外家具業巨頭如赫爾曼.米勒、海沃氏、HNI等企業的產品占領。中國家具出口盡管已達200億美元，但大多走的都是低端路線，不少家具生產企業僅僅是國外品牌的廉價制造基地，成本優勢也在逐年喪失。目前國內尚沒有哪家辦公家具公司能占到辦公家具生產總值1%的份額，而國外成熟市場前三名的品牌占到30%以上的市場份額，如2001年美國Steelcase營業額近240億人民幣，日本Kokuyo也有180億人民幣。與此同時，近幾年來歐美市場的低迷正在迫使出口企業回頭瓜分國內市場，加劇了企業之間的競爭。

辦公家具的銷售渠道經歷了從家具賣場、品牌獨立店到品牌店中店的發展過程。隨著互聯網電商的普及，辦公家具實體店的銷售受到了互聯網的巨大沖擊。辦公家具的設計則經歷了從大眾化、差異化、定制化到個性化的發展過程。個性化（選配）服務將通過網絡和由消費者直接參與共同設計來完成，產品競爭從服務意識的競爭轉向服務技術的競爭。微利時代來臨，產品生命周期逐步縮短，企業需要差異化的經營戰略，富于創意和特色的家具企業才能保持旺盛的成長勢頭。

二 辦公家具產品調研

家具設計的瓶頸在于家具產品涉及的材料和結構種類繁多，家具設計的創新很多時候依賴于材料和結構的創新。以下是對辦公家具產品設計相關要素的調研和分析：

1辦公家具的功能和材料要素

系列辦公家具的功能部件一般為：辦公隔斷、員工桌、經理桌、洽談桌、會議桌、文件柜等六部分。辦公家具所用材料涉及面非常廣泛，常用板材有刨花板、細木工板或PVC板；常用面材為鋼板、鋁合金板、玻璃等；常用管材為鋁合金型材、鋼管；常用修飾材料有鐵絲網、人造革、布藝、橡膠等等。

2辦公家具結構要素

家具結構即家具構件的組合與連接方式，它取決于材料和工藝的發展，如金屬家具、塑料家具、藤家具、木家具等都有自己的結構設計特點。家具結構受材料屬性的約束比較大，同時要兼顧制造成本和工藝條件，以及造型樣式的需要。不同類型的家具可以有相同的結構設計，如中國傳統家具常用的榫卯結構，可以運用于支撐類家具如座椅和儲藏類家具如書柜中。不同材料的家具卻通常具有不同的結構方式，如鋼木家具、實木家具、藤制家具可以有完全不同的結構方式，因此，辦公家具結構設計方面的考慮通常在材料選定之后。

3辦公家具人機要素

辦公家具在人機方面需要考慮的因素主要表現為：合適的桌面高度、大小和容膝空間；擁有支肘板的桌面更人性化；合適的屏風高度和材質，相對隔離且方便溝通；抽屜拉手的人性化設計；桌面物品擺放設計；方便電腦使用的人性化設計，其中包括接線盒位置、主機箱位置、散熱孔、拔插優盤等。

4辦公家具模塊化考慮

傳統的家具由零部件組成，而模塊化家具則由模塊組成。模塊是可組成系統的、具有良好的可重用性和完整接口的單元。

家具模塊劃分指的是通過對家具的功能進行分解，將具有相同或相似的單元分離，用模塊化原理對之進行統一、歸并、簡化，形成具有特定功能和接口結構的通用獨立單元，即模塊。模塊化設計要求遵循通用性原則、互換性原則、系列化原則。家具板材的直線切割要考慮模數問題，曲線切割則要考慮減少廢料和廢料利用的問題。

三 辦公家具用戶調研

本項目的用戶調研主要從三方面展開，一是針對辦公室職員、部門經理、企業負責人的訪談，二是辦公家具使用情況的問卷調查，三是不同辦公環境的現場照片分析。從中發現用戶在辦公家具使用過程中存在的問題依次為：

1物品擺放混亂：隨身包、衣服、水杯、垃圾桶、紙巾、盆景等隨身物品沒有歸屬

2團隊之間技術交流不方便：如工程師們就產品結構進行互動和討論

3桌面高度不能適應不同身高的人體尺寸

4長時間坐著辦公致使腰背肌肉酸痛

5電源線網絡線數據線混亂

6拔插優盤不方便等

辦公家具不僅僅是一張放置電腦的桌子，它是辦公職員在公司的一個小家的縮影。因此在辦公家具設計的過程當中，必須充分考慮使用方面的功能性，以上用戶調研中發現的問題是辦公家具設計中的重要參考。

四 辦公家具設計趨勢

互聯網給我們的生活帶來了顛覆性的變化，對辦公環境產生的影響也是革命性的。形形的創意公司、小微企業如雨后春筍般入駐到各種產業園區，辦公家具的設計也相應出現了以下的設計趨勢：

（1）風格化：色彩的大膽運用、創意風格和主題設計直追民用家具。如將回紋、云紋、八角亭等中式元素融入設計，或者以簡潔、非對稱、甚至夸張的幾何形態來強調存在感。

（2）模塊化：以不同形狀的面板，搭配不同材質和形態的桌腳、電腦主機柜、桌面文件柜、抽屜柜、立式文件柜等功能模塊，實現多種功能組合，滿足不同的辦公需求。

（3）智能化：輕輕一按即可全部自動上鎖的抽屜，對辦公室實現電子控制的觸摸屏，能實現空間情景燈光設置的記憶遙控器，觸摸感應彈開的柜體：輕松實現升降的圣奧I-WORK主管桌等。

（4）彈性化：移動辦公，在有限的辦公空間內，可根據工作要求將獨立的辦公室變成大會議室、將獨立的辦公桌組成會議桌，其辦公家具都將非常易于重組。彈性辦公家具的核心概念即資源的最大化利用，由此而帶來辦公家具組合的多樣性。

五 設計思路

基于以上對辦公家具市場、辦公家具產品、辦公家具用戶、辦公家具設計趨勢等的調研與分析，在與企業進行充分溝通的前提下，為企業制定如下設計思路：

六 設計實踐

首款設計為“低成本設計”，具體設計定位如上表所述。經過草圖構思、草圖評審、三維建模及渲染、效果圖評審、設計深入、場景渲染等環節，最終確定方案效果如下圖。

這是一款員工桌組合的設計，產品英文命名為“jejec”，是中文名“步步高”的英譯。設計理念如下：

形態：產品整體以直線和折線為基本造型線，簡潔端莊，符合現代辦公家具的發展趨勢。

色彩：本設計以白色為主色調，輔助以深灰色，營造出潔凈和安靜的氛圍，同時具備品質感。黑白主色中添加綠色低屏，為優雅整潔的辦公環境帶來一抹生機和亮色。

功能：為每一位員工配備了一個中等高度的柜子，含兩個抽屜，兩層擱架。下層適宜擺放書籍、個人用品等雜物；上層可擺放盆景，或者與同事交流。主機箱柜的內側面開有條形線槽，以便手機充電線或耳機線的接入；電腦的電源線等從柜子內側面的圓形線槽接入，保證了工作臺面的完整性。

材料：本設計桌面材料為價格較低的層壓板，符合低成本設計的要求。桌子支撐架為鋼管，桌腿采用鋼板折彎，不需要額外的配飾和模具，同樣符合低成本設計的要求。

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關鍵詞 液壓支架；CAD；CAE；有限元軟件；三維建模；實體模型

中圖分類號TP31 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）65-0173-03

0引言

近階段，世界各國都對液壓支架的研發和設計非常重視。尤其是近年來，隨著各國在經濟與科技領域的合作不斷擴大，技術不斷得到完善和發展，作為液壓支架，很多機械化生產中的關鍵設備，在CAD與CAE軟件里也得到了不同程度的發展。世界各國從20世紀70年代開始，對CAD以及CAE軟件應用于液壓支架設計方面的工作，做了許多研究和工作，并且帶來了非常不錯的經濟效益。給機械行業的發展以新的前景與啟示，使世界工業實現自動化和精密化發展提供了可能。

1 CAD與CAE軟件于液壓支架設計中的應用

CAD在其發明的初期是英文Computer Aided Drafting（計算機輔助制圖）的縮寫，由于計算機軟件技術和硬件技術的逐漸發展，人們慢慢地認識到單一地只運用計算機制圖還不可以稱之為計算機輔助設計；對于整個產品，包括產品的構思、產品的功能設計、產品的結構分析和產品的加工制造等的設計才是真正的設計。二維的工程圖設計只是產品設計中的一個分支；由于這些原因，Computer Aided Design也取代了Computer Aided Drafting，成為了CAD的代稱。與此同時，CAD也拜托了輔助繪圖這個單一地功能，成為了整個產品的輔助設計工具。

CAE、PDM以及CAM等軟件都是在CAD的基礎上實現的。對于CAE來說，CAD不僅為單個零件提供造型設計、還為整機提供有限元分析、機構的運動分析、造型設計以及裝配成型。在CAD中對零件及部件所做的任何改變，都會在CAE、CAM和PDM中有所反應?？偠灾?，一旦CAD做得不理想，CAE、PDM以及CAM就很難做好。

CAE是計算機輔助工程的英文縮寫，其全稱是Computer-Aided Engineering。隨著計算技術的逐步應用，對于每個即將投產的產品，企業都可以先在計算機上建立一個數字樣機，然后通過數字樣機來模擬產品和零件的工作狀態，通過這些模擬實驗來對零件和產品做出工程校驗、有限元分析以及計算機仿真。在產品研發過程中，企業通過CAE模擬軟件的應用，可以方便地對零件和產品進行仿真檢測。這些仿真實驗能夠得到零件或者是產品的相關運行參數，對于產品缺陷的發現、產品設計的優化以及產品的設計成本的降低有這極大的促進作用。而且CAE軟件模擬能對產品維護檢修提供很大的幫助。例如：分析產品故障的原因以及產品質量因素等。 CAE軟件通常會有有限元分析模塊。把物體，也可以稱之為連續的求解域，通過離散的方法分解為有限個簡單單元的組成形式是有限單元法的基本思路。為了將連續的具有無限個自由度的問題進行簡化，形成離散的有限自由度問題，需要對這些被離散過得單元進行模擬并且得到原來的物體。通過對被離散的物體的每個單元進行有限元分析，進而能得到物體被離散前的分析結構。并且所得到的解會隨著單元數目的增加而越來越準確得逼近真實的情況。

最新研究表明，許多復雜的，諸如機構分析、強度分析、靜態干涉檢查、動力學分析、動態干涉分析以及裝配模擬等工作，都可以通過在由CAD軟件創建的實體模型上進行。而一些簡單的工作比如模型的鑄造、加工以及產品效果的渲染處理等，也能由此實現。與以往通過消耗大量資源的基于傳統理念的設計思路“物理樣機驗證試驗”相比，基于三維模型的CAE分析，憑借著其能夠借助現代計算機所擁有的突出的數值計算能力，能夠建立“虛擬樣機”，從而有效地降低了設計成本并且使設計周期縮短。并且，隨著信息技術的進步，這種基于CAE技術的產品設計手段將會越來越有效。

2 通過有限元軟件實現液壓支架運動的仿真

目前，市面上有關于CAD以及CAE的軟件很多，大部分的三維機械設計軟件除了能夠實現三維建模功能以外，都附帶有用于結構分析的有限元模塊。而動力學模塊以及機構干涉檢查運動學模塊等常見的模塊，大部分軟件也會帶有。UnigraphicsSolutions公司推出的產品：UG，以其突破傳統模式的創新性，為用戶帶來了與眾不同的模型建立系統。UG軟件非常有效地將參數化與變量化等先進的技術與以往的平面功能如實體、線框等相結合，并且廣泛得為許多軟件公司所采用。UG軟件是基于許多傳統的功能比如說曲面造型、二維空間繪圖亦或是數控加工編程等發展起來的。UnigraphicsSolutions公司于上世紀90年代后期成功得將Intergraph公司的運用于機械方面的CAD產品合并，并且通過Parasolid平臺統一了微機版的SOLIDEDGE軟件。并通過這項運作，組建了一個既有WindowsNT微機版，又有Unix工作站版的相對完整的集成了CAD、CAE、CAM的系統。美國參數技術公司(PTC)，提供了一款有趣的產品叫做Pro/Engineer。PTC公司提出許多從未有過的理念：單一數據庫、參數化、基于特性、全相關等等，這些理念改變了傳統的機械設計軟件的概念, 其帶來的這種前所未有的理念已經作為新的標準在世界范圍內的機械CAD/CAE設計方案所推廣應用。利用這種理念研制出來的第3代機械CAD/CAE產品Pro/Engineer-wildfire野火版便是采用這種理念所開發出來的，這種產品能夠充分地利用網絡資源,并且充分得表達了并行工程的內在理念。

應用于Windows平臺上得機械設計軟件有生信國際有限公司出品的SolidWorks。改公司的產品可以形容為：應用于Windows平臺的集成CAD、CAE、CAM和PDM功能的桌面系統。其核心是SolidWorks軟件。這個桌面系統包括有各種各樣的應用，最主要的有工程數據管理、運動分析、結構分析以及數控加工等。SolidWorks是最近涌現出的應用于微型計算機上的參數化特征造型軟件，其主要優點是價格低廉，使眾多從事機械設計工作的人員可以在舒適的界面與環境中運用實體造型等實用的功能。SolidWorks是應用于Windows平臺的特征造型軟件，它能實現全參數化，并且在工程圖的生成、復雜裝配以及三維零件的造型設計方面也非常便捷。

由于整個設計過程全部建立在物體的三維模型上，通過直觀的圖形與圖像將產品的設計與思路進行了清晰的表達，三維CAD技術符合了人們正常的思維習慣，成為廣大設計者所常用的設計軟件。

3 液壓支架設計中的三維CAD建模

線框建模、表面建模以及實體建模是三維建模的三個組成部分。在液壓支架設計時，我們通常采用的是實體建模，原因是在計算機內部，只有要對幾何物體實行獨一無二的無沖突的完整的描繪必須采用實體模型。這樣做得好處是我們每做一次有效的操作，都能生成一個有效的模型，這樣就能使設計工作者擺脫幾何一致性檢查這種浪費時間與精力的步驟，將寶貴的精力投入到其他工作中。三維實體建?？梢詾樵O計者提供眾多幫助：對復雜的形體進行形象的描述與清晰的表達，簡化評價的難度；按照設計師的要求在3D模型的基礎上做出產品的剖面圖與效果圖；進行產品裝配過程的研究以及空間布局的研究；實現干涉碰撞問題的簡化；模擬空間運動，仿真加工順序；實現有限元模型的自動生成。

頂梁、掩護梁、底座、尾梁、側護板、護幫機構、推移機構、立柱、千斤頂和液壓控制系統等不同構建組成了液壓支架的主要部分。通過組焊鋼板來得到結構件，但是這樣的情況下得到的結構件不規則并且有很大的形變。從優化結構設計的角度講，最好是在支架的總體方案設計完成后，再建立液壓支架的三維模型，這樣就能輕松地實現對支架的幾何結構干涉問題進行檢查。

對于支架強度分析來說，三維建模在液壓支架設計上得運用能大大地提升它的效率。支架有限元分析需要以三維建模為基礎，CAD軟件擁有有效的模型建立功能，通過它的運用，我們能夠將支架的實體模型建立起來，之后再借助接口的轉換，將實體模型置于有限元軟件中分析，從而得到需要的結果。《液壓支架通用技術條件》對于不同的加載方式都有詳細的規定，將不同的墊塊放置在在支架模型的不同位置上，以此來模擬其承擔井下圍巖的擠壓力時的工況，通過定義求解項和程序的運算，軟件模擬其在多項空間力系作用下的應力變化和形狀變化的分布狀態，可以用云圖的形式來輸出用以表明變形、應力等趨勢和以顏色表示的數值，為以后的支架設計優化提供數據參考。

4 設計方案的優化以及CAE應用的作用

通過運用先進的計算機所擁有的非凡的數值計算能力來制作虛擬樣機，并將此種虛擬樣機用來取代傳統液壓支架設計中需要花費大量資源的驗證物理樣機的過程,CAE軟件設計能夠將樣本的設計周期極大地壓縮并且將設計成本降到很低的水平。在確定產品設計方案的過程中，有限元計算作為檢驗液壓支架的力學性能的一種仿真手段，一直都非常受到重視, 但是其卻并沒有作為普遍應用的設計手段得以推廣應用，究其原因主要有過于繁雜的計算過程, 邊界條件無法確定, 過長的計算時間等。不過其作為一種可行的數值計算方法,有限元法可以輕松解決很多問題，比如說對于結構形狀、載荷和支撐情況復雜的零部件進行應力分析等， 這是任何其他傳統的設計方法不能做到的。因而, 有限元法在機械設備的強度計算中的占據了非常有利的位置。在立柱、千斤頂產品和技術標準更新的研究課題中, 采用ANSYS軟件對新型QXEK200千斤頂和LSGGK360立柱進行了整體有限元仿真分析計算, 以了解立柱、千斤頂的整體應力及其應力分布情況。并對立柱、千斤頂的局部構造進行了有限元仿真分析, 用來處理無法通過常規計算方法來實現的的計算局部應力的問題。

通過美國機械工程師協會( ASME) 、美國核安全局( NQA) 等權威機構認證的標準化的設計軟件：ANSYS軟件，是近年來全世界應用最為普遍的CAE分析軟件。并且其是首個通過了中國壓力窗口標準化技術委員會的認證，而且在眾多個部委被廣泛應用的分析軟件。ANSYS分析軟件現在已經為全世界超過七成的高校和研究機構所使用。ANSYS分析軟件不同于之前PTC公司(其全稱為 ParametricTechnology Corporation) 的軟件Pro/Engineer本身就有的有限元分析模塊和SolidWorks的cosmos模塊, 它的功能以及界面都有了較大的改觀, 并且在此基礎上實現了這兩個軟件沒有辦法做到的約束、加載邊界工況。ANSYS分析軟件適應于各種類型的設計工作并且能夠勝任之。

由于千斤頂和需要加載的立柱模型具有非常繁雜的表面與邊界條件, 雙伸縮立柱的外側為具有球形地面的外缸, 柱頭在其活動端為球形, 結構具有不規則的立體形狀,但是邊界條件和載荷情況與實際工況相一致是模型分析所要求的基本原則, 因為只有這樣的計算結果才具有參考價值, 除此之外,在導向環以及密封裝置等環節的作用下，各個相互接觸的面之間（雙伸縮立柱的外缸、中缸以及小柱發生接觸的部分；千斤頂的活塞和缸體之間）會發生相互作用, 在這些地方創建面-面接觸單元并且對其相互作用力進行模擬; 運用耦合自由度法來對節點的自由度進行限定，并且運用了多種處理方法進行建模工作, 建立了用來定義邊界坐標的局部坐標系, 以此最大限度地與實體工況相一致, 同時不出現附加應力。

通過對CAE軟件的綜合運用，在液壓支架設計階段能夠借助于三維造型對液壓支架進行有限元、運動仿真以及動力學方面的研究與分析，從而有效地減少在運動中產生機構干涉現象, 這樣一來，設計中的虛擬樣機檢驗就能產生非常大的作用, 并且確保液壓支架的安全性以及可靠性, 對結構的合理性進行較大優化, 并且對探索液壓支架設計的新思路,液壓支架設計水平的提高有很大幫助。

5 結論

三維 CAD軟件 為虛擬產品的描述帶來了前所未有的福音，以支架方案設計為開始，然后進行詳細的設計、計算以及圖形繪制，最后是產品的完善，支架生產設計制造的全過程都是在三維CAD軟件的幫助下完成的。由于通過實體模型，我們能得到產品完整的特性數據，物理模型或者樣品的制造就變得沒有必要了，這樣就大大縮短了模型或樣品制作過程所用去的時間。

通過三維建模設計液壓支架的成功，使設計者擺脫圖紙低級錯誤的困擾，運用計算機技術解決這些問題，提高了設計質量，縮短了設計周期，更好地為企業現代化生產服務。

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