时间：2023-07-24 17:05:58
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇产品结构设计要求，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
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。
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。
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。
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。
3《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用
关键词：价值工程 产品设计 结构
1、价值工程的基本内容
价值工程是以提高实用价值为目的，以功能分析为核心，以资源的开发与节省为基础，以科学分析方法为工具，用最少的成本支出实现给定功能的产品开发的科学方法。换言之，即以最低的寿命周期费用，可靠地实现产品的必要的功能，对产品的功能，成本所进行的有组织的分析研究活动。国家标准给出的定义是“价值工程是通过各相关领域的协作，对所研究对象的功能与费用进行系统分析，不断创新，提高对象价值的思想方法和管理技术”。
价值工程活动中对于问题的分析是围绕以下7个问题依次展开的：(1)它是什么？(2)它的用途是什么？(3)它的成本是多少？(4)它的价值是多少？(5)有其他方法能实现这个功能吗？(6)新方案的成本是多少？(7)新的方案能否满足要求。这7个问题的解答过程，就是价值工程的工作程序和步骤，即：选定对象、收集情报资料、进行功能分析、提出改进方案、分析和评价方案、实施方案、评价活动成果。
2、价值分析的基本方法
价值工程是用功能分析的方法，以最低成本获得产品的必要功能，从而达到提高价值的目的[1]。在价值工程活动中，功能F(Function)、成本C(Cost)、价值V(Value)三者之间的关系是：
按照价值工程的理论，产品的价值是指功能和成本（包括设计、制造、试验、使用、维护等成本）的比值。提高产品的价值有五种途径：
(1)产品功能不变，用降低成本的方法来提高产品的价值；
(2)维持成本不变，通过提高功能来提高产品的价值；
(3)既提高产品功能，同时也降低其成本；
(4)小幅提高成本，大幅提高产品功能）；
(5)小幅减少产品功能，大幅降低产品成本。
分别表达为：，，，，
以上五种方法都是通过对F和C的调整来达到提高产品价值的目的。
3、产品设计的主要工作
产品设计包括很多具体的内容，如：功能设计、运动设计、结构设计、强度、刚度设计、尺寸设计、几何精度设计、材料设计，以及外观设计等[2]。
产品结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计。评价一个产品的好坏，最首要的标准是实用，要实现预定的功能，这一要求能否达到，完全取决于结构设计。结构设计是产品形成过程中最重要的内容，也是最复杂的环节。
机器设备的功能要由一系列符合装配关系的零件和部件来实现，设计过程中需要考虑产品结构紧凑、外形美观，既要求安全耐用、性能优良，又要易于制造、降低成本。结构设计人员需要各种要求与限制条件寻求对立中的统一，给出协调、合理的设计方案。
4、产品结构设计中的价值工程方法
价值工程是用最低的成本实现必要的产品功能，其核心问题就是寻找功能与成本之间的最佳关系[3]。
产品结构是具象的，它是功能的载体。而功能则是抽象的，是产品的本质属性。用价值工程的方法对产品的结构设计进行分析，是从结构入手去研究产品的功能，通过功能分析、功能整理、功能评价找出设计方案的改进目标。
用价值工程理论指导改进产品的结构设计，是要以最低的总成本确保产品必要功能（主要功能和次要功能）的实现，同时去掉不必要的功能（亦称过剩功能）。减少不必要的材料消耗，在保证产品质量的前提下，尽量做到缩小体积，减轻重量，降低单位产品材料消耗量。这与尺寸链设计中的最短尺寸链原则是一致的。
5、价值工程方法应用实例
本文选择的价值工程分析方法研究对象为一大型板坯加热移动翻转设备系统中的热板坯移动翻转装置。该装置主要由移动翻转车、平移油缸、翻转臂、翻转油缸及装在固定支座上的铰接轴、配重块等组成，如图1所示。
图1 8臂板坯移动翻转装置 图2 6臂板坯移动翻转装置
该装置由水平移动小车2、平移油缸4、翻转油缸3及装在固定支座铰接轴上的翻转臂1、同步轴5、配重块6等组成。用翻转油缸推动翻转臂转动、使翻转臂上起支承作用的钩头承接高温板坯，完成翻转动作，并用配重块平衡翻转力矩；用水平油缸的活塞杆端推动水平移动小车前后移动，并可由同步轴连接二边车轮以保证同步行走。
板坯移动翻转装置中与加热板坯直接接触的是翻转臂。原方案设计了8个翻转臂，通过强度分析计算，可知左右两端的翻转臂受力较小，从结构简化考虑，对方案进行了改进，成为图2所示的6臂结构。经验算，该结构可以满足强度、刚度方面的要求。
根据价值工程的原理来分析，可以看出，在满足功能要求的前提下，减少两臂后，结构简化了，用料少了，重量减轻了，加工和装配的难度降低了，符合前述价值工程基本方法中的第一种――产品功能不变，通过降低成本的方法来提高产品和设计的价值。
6、结语
产品设计需要遵循传统的设计原理与方法。用现代的观点来看，更要强调设计过程与设计结果的优化。运用价值工程的分析方法对产品的结构设计加以改进，在满足产品功能的前提下，采用简化的结构可提高设计乃至产品本身的价值。
参考文献
[1]李小林,许宏武,张可能等.论价值工程在工程设计中的应用[J].西部探矿工程,2007.10.
关键词：结构设计素描；产品设计；关系；发展
结构设计素描可以凸显物体的内部构造关系，可以展现物体内部与外部特征之间的联系与整合规律。在实际的应用过程中，结构设计素描可以将造型基础转换为设计基础，实现具象到抽象的二次创造，以达到产品设计的目的。从本质上看，结构设计素描作为产品设计中的有效手段，可以有效地融合产品内部空间的特点与外形，实现产品设计的最佳效果。对此，在产品设计的过程中，设计人员要根据产品设计的需求，引入相应的结构设计素描方式，不断优化和完善产品设计体系，进而提升产品设计的综合水平。在这样的环境背景下，探究结构设计素描与产品设计的关系具有非常重要的现实意义。
1产品设计
产品设计主要是将设计计划、设想或解决问题的方式借助具体的载体进行形态表达的过程，在实际应用的过程中一般为立体工业的造型设计，强调产品的实际功能与使用价值。产品设计作为人和自然之间的媒介，对社会的和谐发展具有很大的积极作用。从本质而言，产品设计的本质基于人类使用目的之上，有意识地将自然产物进行加工与创造，得到超越本体之外的物质，这种物质主要是人们实际生活中的必需品，除了要求产品的使用功能之外，还要具备一定的审美价值，满足社会的动机和用途，进而发挥产品设计的价值。
2结构设计素描的内涵价值
2.1设计手法
素描作为一种视觉艺术语言，可以实现思维视觉化，在实际应用中，主要以造型的表现力为核心，通过对平面中的点、线和面的控制勾勒出物体的基本形态。设计素描即为结构素描，作为素描与设计之间的过渡手法，在实际应用中，以三维空间的观念为基础，从比例尺度和透视规律等方面入手，剖析和绘制物体的内部结构。设计人员要具备绘制设计预想的能力，借助物体的外形想象内部结构，以达到设计意图的目的。从教学领域看，结构设计素描属于立体设计专业，以透视为设计理念，剖析物体内部结构，并将物体的结构与形体融为一体，在平面上充分地展现，借助角度、比例以及空间变化等元素，通过逻辑分析表现物体看不见的部分。
2.2设计价值
结构设计素描把各种复杂性形态融合在一个立方体中开展设计研究工作，在物质世界中，结构存在于任何一个物理中，并直接决定物体的外在形态。研究物体内在结构与外在形态之间的关系，可以帮助设计人员把握物体整体的结构特点，并将其运用在设计环节中，从而提高产品设计的综合质量水平。对此，在产品设计的过程中，设计人员要将结构设计素描应用在产品设计的过程中，借助对产品内部结构的剖析，掌握内部结构与外部形态之间的变化规律，并在二维平面上展示物体的三维空间机构，凸显产品内在结构和外在形体之间的联系，清晰透视关系与比例关系，进而达到产品空间结构的设计效果。
3结构设计素描与产品设计的关系解析
3.1艺术性
结构设计素描作为平面设计、环境设计以及工业产品设计等专业的基础课程，在继承传统绘画素描文化内涵的基础上，把造型基础和专业设计有机地结合起来，服务于专业设计领域，进而提高产品设计的综合质量水平。但从本质而言，结构设计素描与产品设计间具有一定的差异性，同时在实际应用中存在内在联系与变化规律。结构设计素描是设计人员绘画技巧的升级，要求设计人员具备极高的观察能力、思维创新能力以及分析能力。在实际绘制的过程中，可以对产品的内部结构进行逻辑性分析，并结合自身的审美能力，实现对产品的感性认识与理性掌握，强化设计产品的艺术性，进而达到产品设计的目的。
3.2形态性
在产品设计领域中，结构设计素描主要的功能是表达设计意图，强调对产品结构的设计与展示，结构要求重于效果要求，并借助绘制流程和步骤描述设计人员的创作思维过程，将设计意图直观地展现出来。其绘制流程为分析、理解、思考、领悟、推理，并保持思路清晰，进而充分地理解和表达产品形体结构。结构作为产品形态在内在表达上，其形态主要由产品内部结构控制，而对物象研究的最终目的是超越物象本身进行内部结构的理解。从产品设计的角度上看，设计人员在产品设计的过程中，要了解和掌握产品结构，并不断训练透视能力，树立三维空间意识，发挥结构设计素描的设计价值和设计作用，进而为产品设计打下坚实的基础。
3.3审美性
在形态层面，结构设计素描与产品设计具备相同的形态构成要素，强调二维平面上的点、线、体、面等元素的结合，进而提高产品的美感和艺术欣赏性。在表现手法方面，主要利用设计图展现设计的创意与想法，这种技法不属于单纯的绘画方式，但又与绘画存在某种联系，对产品进行预想，达到从无到有、从外形到整体的设计目的，在此过程中，结构设计素描具有一个极为复杂的思维活动过程。从造型形式方面，结构设计素描要根据产品的形态变化规律进行产品设计，考虑产品内外部结构的统一性与变化性，并结合节奏、韵律、比例等设计元素，实现对产品造型规律的统一辩证。因此，在实际设计的过程中，为了提高产品的造型美感，设计人员要掌握点、线、面、体、色、质、空间、环境等元素，在变化中寻求统一，在统一中创造变化，进而达到产品最佳的艺术效果。
3.4创造性
创造性是结构设计素描的主要特征，突破产品本身而追求客观事物以外的审美特质，进而创造出产品独特的视觉形式，落实产品设计中的人性化设计理念。产品设计中更加倾向于系统的整体创新，综合考虑技术、艺术以及人文等相关因素，重视人与自然的完美融合，处于科学、人文和艺术的交集，进而实现产品设计的创造特色。结构设计素描的设计过程就是在困难与希望、片面与全面、传统与现代的冲突中实现创造，作为一种复杂化的系统行为，启发设计人员的思维，进而为产品设计提供创造性的思维环境，提升产品设计的质量水平。思维决定行为，为了提高产品设计的内在表现力，设计人员要借助思维方式进行产品形态表达，对产品外形特点和内在结构进行深入的分析，明确产品的结构空间和明暗关系，借助虚实、光影等表达技巧，对产品视觉组合中的位置、大小、比例、形状等构图关系进行设计和展现，发挥结构设计素描的作用，提高产品设计的局部效果与整体视觉效果。
4结语
本文通过对结构设计素描与产品设计关系的研究，在分析产品设计与结构设计素描内涵价值的基础上，提出艺术性、形态性、审美性以及创造性的关系因素，发挥结构设计素描的设计价值，进而提升产品设计的质量水平。
参考文献：
［1］…任远.浅谈素描与产品设计的关系［J］.大众文艺（理论），2015（06）：61.
［2］…韩超艳，王肖烨.结构设计素描与产品设计的关系［J］.宝鸡文理学院学报（自然科学版），2015（03）：77-78.
［3］…程金霞，曹巨江.论设计素描在产品设计中的作用［J］.安防科技，2016（01）：58-59.
［4］…赵福华.产品造型设计项目对于素描能力的研究［J］.美术教育研究，2016（17）：88.
工业经济虽然在知识经济时代的来临和冲击之下，逐渐走向了式微的发展阶段，但这并非意味着在社会生活和经济生产中，已经失去了往昔的主导地位，仍旧存在着不可忽略的价值和功能，并在国家复兴的进程中，具有强大的助推作用。作为传统工业部门中的代表，机械制造业不但在经济发展的助推中，作用绝非可有可无，而且在当前科技创新的研究领域中，其平台作用也是不可小觑。在机械结构的设计原理中，运动力学在其中的干预作用最大，在物理学的实验活动中，也最受研究人员的重视和关注。
1机械结构设计的在应用中的技术要素
作为机械结构设计环节中的重要组成部分，结构设计中的关键要素，正是促进技术革新的重要手段之一。伴随着科研活动中的理论基础的日益夯实和技术应用范围的日趋扩大，物理学中的相关原理也逐渐拥有了充足的用武之地，在实际机械结构的设计中，不断满足着机械结构的符合要求，并促进生产水平的解放和提升。在机械结构设计层面的几何要素上进行分析，机械结构的设计原理，秉持着其精密的设计技术的指导和应用，在零部件之间能够实现咬合力的提高，并实现位置关系的明确定位和精密确定。在这种几何要素的关系体系之内，机械结构设计中最为关键的因素，便是不同的面，在这些不同的面上，通过完善和优化的考量，来保证在零件的不同接触面上，都可以进行合理的安排。
2运动力学在机械结果设计中的应用
运动力学在机械结构设计中的应用价值，主要体现在2个方面：
（1）在零部件的链接方面。在这一环节中，诚如上文中论述的那样，存在着直接链接和间接链接的差别，由于存在着应用方面的差别，所以在运动力学的应用潜力上，也存在着截然相异的表现。但是作为机械设计中的核心要素，运动力学所产生的抽象指导上，从根本上也是如出一辙。例如，利用力矩的变化，通过计算不同联接点的摩擦力和压力，从而可以了解到不同的节点的压力和零件的材料选择等。在力学计算和相应的选择性指标的衡量下，构成决定零件的选材和位置的排列组合等等，都体现出这一点。
（2）在机械零件的操作过程中，一旦发生损耗等相关问题，运动力学的理念和技术原理同样存在着必要的指引作用，特别是在行动与摩擦之后产生的损耗之后，借助运动力学的相关理论，便能够依照运动做工，实现计算机的损耗系数，并且对零件的损耗程度进行相应的预定，还能够在根本上实现材质遴选的科学性。总之，充分利用运动力学，是保证机械结构设计的基础，也是未来的发展方向。
3运动力学在机械结构中的设计准则
3.1满足力学要求的设计准则
在进行机械产品结构设计过程中，必须要考虑到材料力学、弹性力学、疲劳力学等相关的力学准则，并且在此基础上，通过相应力学的强度计算法则，实现设计合格化的机械产品，积极引用在生产活动之中。在运动力学的物理学术体系中，疲劳力学便是一个值得参照的对象。由于其与轴承、齿轮以及轴的使用寿命等存在着直接的关联，因此在设计过程中，研究人员通常会依据不同机械零件的载荷变化，实现力学计算的灵活化处理，进而实现产品结构的优化，并延长机械产品的使用寿命和利用周期。由于零件的截面尺寸的变化，能够带动其内应力变化适应能力的提高，这便能够使得各截面的强度相等。而按等强度原理设计的结构，材料才可以得到充分的利用，提高经济效益。
3.2创新机械结构的设计理念
如今的机械结构创新设计活动，大体是指采用机械结构设计变元法，通过针对机械结构设计中相关因素的遴选和改变，以实现机械结构在实用层面上的技术革新和理念创新，以便满足于应用上的诸多需求。在这种呼之欲出的科研背景之下，创新型结构在便利性和经济性等多方面上均能够优于传统设计结构的主要原动力，就是近年来推出的变元法。这种机械结构的设计法则主要包括多种装配原理，例如数量变元、形状变元、材料变元、位置变元以及装配联接变元等等，在变元中实现机械结构设计方案的革新，并在数学模型的引导和助推下，计算和测试其结构性能，便能够选择出最优化的机械结构设计。
4结语
关键词：运动力学；机械结构；设计应用
0 引言
工业经济虽然在知识经济时代的来临和冲击之下，逐渐走向了式微的发展阶段，但这并非意味着在社会生活和经济生产中，已经失去了往昔的主导地位，仍旧存在着不可忽略的价值和功能，并在国家复兴的进程中，具有强大的助推作用。作为传统工业部门中的代表，机械制造业不但在经济发展的助推中，作用绝非可有可无，而且在当前科技创新的研究领域中，其平台作用也是不可小觑。在机械结构的设计原理中，运动力学在其中的干预作用最大，在物理学的实验活动中，也最受研究人员的重视和关注。
1 机械结构设计的在应用中的技术要素
作为机械结构设计环节中的重要组成部分，结构设计中的关键要素，正是促进技术革新的重要手段之一。伴随着科研活动中的理论基础的日益夯实和技术应用范围的日趋扩大，物理学中的相关原理也逐渐拥有了充足的用武之地，在实际机械结构的设计中，不断满足着机械结构的符合要求，并促进生产水平的解放和提升。在机械结构设计层面的几何要素上进行分析，机械结构的设计原理，秉持着其精密的设计技术的指导和应用，在零部件之间能够实现咬合力的提高，并实现位置关系的明确定位和精密确定。在这种几何要素的关系体系之内，机械结构设计中最为关键的因素，便是不同的面，在这些不同的面上，通过完善和优化的考量，来保证在零件的不同接触面上，都可以进行合理的安排。
2 运动力学在机械结果设计中的应用
运动力学在机械结构设计中的应用价值，主要体现在2个方面：（1）在零部件的链接方面。在这一环节中，诚如上文中论述的那样，存在着直接链接和间接链接的差别，由于存在着应用方面的差别，所以在运动力学的应用潜力上，也存在着截然相异的表现。但是作为机械设计中的核心要素，运动力学所产生的抽象指导上，从根本上也是如出一辙。例如，利用力矩的变化，通过计算不同联接点的摩擦力和压力，从而可以了解到不同的节点的压力和零件的材料选择等。在力学计算和相应的选择性指标的衡量下，构成决定零件的选材和位置的排列组合等等，都体现出这一点。（2）在机械零件的操作过程中，一旦发生损耗等相关问题，运动力学的理念和技术原理同样存在着必要的指引作用，特别是在行动与摩擦之后产生的损耗之后，借助运动力学的相关理论，便能够依照运动做工，实现计算机的损耗系数，并且对零件的损耗程度进行相应的预定，还能够在根本上实现材质遴选的科学性。总之，充分利用运动力学，是保证机械结构设计的基础，也是未来的发展方向。
3 运动力学在机械结构中的设计准则
3.1 满足力学要求的设计准则
在进行机械产品结构设计过程中，必须要考虑到材料力学、弹性力学、疲劳力学等相关的力学准则，并且在此基础上，通过相应力学的强度计算法则，实现设计合格化的机械产品，积极引用在生产活动之中。在运动力学的物理学术体系中，疲劳力学便是一个值得参照的对象。由于其与轴承、齿轮以及轴的使用寿命等存在着直接的关联，因此在设计过程中，研究人员通常会依据不同机械零件的载荷变化，实现力学计算的灵活化处理，进而实现产品结构的优化，并延长机械产品的使用寿命和利用周期。由于零件的截面尺寸的变化，能够带动其内应力变化适应能力的提高，这便能够使得各截面的强度相等。而按等强度原理设计的结构，材料才可以得到充分的利用，提高经济效益。
3.2 创新机械结构的设计理念
如今的机械结构创新设计活动，大体是指采用机械结构设计变元法，通过针对机械结构设计中相关因素的遴选和改变，以实现机械结构在实用层面上的技术革新和理念创新，以便满足于应用上的诸多需求。在这种呼之欲出的科研背景之下，创新型结构在便利性和经济性等多方面上均能够优于传统设计结构的主要原动力，就是近年来推出的变元法。这种机械结构的设计法则主要包括多种装配原理，例如数量变元、形状变元、材料变元、位置变元以及装配联接变元等等，在变元中实现机械结构设计方案的革新，并在数学模型的引导和助推下，计算和测试其结构性能，便能够选择出最优化的机械结构设计。
1机械产品结构创新设计
一般而言，在对机械产品的结构进行设计时，其主要就是对产品的总体结构、各部分的配置以及产品的外形进行设计。一般由于客户对机械产品的功能会有不同的要求，因此对机械结构方案的设计也不尽相同。对机械产品结构进行设计时，其根本要求就是要能设计出不同结构形态的产品，从而设计出新型的机械产品结构形状[2]。社会经济的发展，使得人们对机械产品功能以及结构需求有了更高的要求，对机械产品结构设计的要求也随之提高，因此设计人员必须要满足客户的使用功能以及安装，要能充分利用有限的空间，尽量将机械产品的功能进行集中设计。如传统的办公室，其环境无法有效改善的原因就是不同类型的复印机、扫描设备以及打印机等，无法对文档设备进行一体化处理。为了满足人们的需求，办公厂家开始改进和设计办公机械设备，采用综合和离散的创新思维模式，在有效保证产品的基本形状和构造的前提下，设计并制造出多功能一体机，将复印、扫描以及打印等文档处理功能集中于一体，使办公环境得到有效改善。
2机械产品运动方案创新设计
对机械产品运动方案进行设计时，设计人员必须要以客户对产品功能的需求为依据，从机械产品结构的原理出发，构思和设计机械产品功能原理。运动方案的设计是一个系统运动方案的设计，主要包括原动机、执行部件以及传动机构等设计，从而来有效满足机械产品结构功能的运动性能，其能有效解决机械产品在实际过程中存在的问题[3]。一般来说，机械产品运动方案设计的好坏对产品的使用性能、工艺、成本以及结构等方面的能力有着直接的影响，运动方案的设计是对产品的社会效益、环境、经济性、性能以及整体质量的确定，机械产品设计过程使用过程以及后续产品制造的基础就是运动方案的设计。就机械产品结构来说，可以采用不同的运动方案来实现机械产品的具体功能，当然不同的功能需要不同的机构来实现，因此机械产品运动方案的设计是整个设计工作的关键，设计人员必须要从产品功能的实际需求进行具体分析，充分利用创新思维，从而来优化设计产品的活动架构，使产品运动方案更具可行性。如对汽车前驱和后驱的运动方案进行设计，一般传统的后驱运动方案由于存在动力效率较低、牵引力不足、车内空间小、安装复杂、驱动部件多以及较高的生产制造成本等问题，已经无法适应时展的需求。汽车生产厂商为了满足人们对汽车机动性以及舒适性的要求，不断对汽车的运动方案进行创新设计，采用逆反和移植的创新思维方式，前置发动机，促使汽车前轮的传动机构与发动机的输出轴直接相连，从而驱动汽车前轮的运动。这样的驱动方式虽在一定程度上增加了前轮的负载，使得轮胎的磨损量加大，但是能明显简化汽车的驱动机构，减少零部件数量，有效降低汽车的造价，且能有效下降汽车整车的重量，有效改善汽车的加速性能，缩短刹车的距离，降低油耗；另外将发动起前置，能使车内的空间得到大量释放，提高汽车的舒适性。
3机械产品动力能源创新设计
随着能源应用技术、材料加工技术以及制造技术的不断发展和进步，设计人员在选择机械产品动力能源的过程中，一般选择不同的能源，包括太阳能、电能、天然气以及石油等能源。在设计的过程中，设计人员可以将自身的创造性思维进行充分有效的发挥，改进或者重新设计机械产品的各个系统，在机械产品的动力能源中应用更多更好的清洁能源[4]。如以汽车为例，现今公共交通工具中应用较为广泛的就是电动汽车，电动汽车主要使用的就是电能，其相较于传统的燃油汽车，电动汽车不会排放有害气体造成大气污染，在单位电能生产过程中，电动汽车所排放的污染物与传统燃油汽车相比较，电动汽车造成的污染也能得到明显控制。电动汽车的有效使用，能降低大气污染的程度，且其能充分利用晚间用电低谷时出现的富余电力，有效提高发电设备使用效率，降低能耗，达到节能减排的目的，提高其经济效益。电动汽车的应用是创新思维在机械产品动力能源设计中的具体体现。
4结束语
文章论述了现代机械设计中创新思维的具体体现，在现代机械产品设计中创新思维的应用主要包括机械产品的结构设计、机械产品的动力能源设计以及机械产品的运动方案设计三方面。创新思维在现代机械产品设计中的具体应用，能为复杂的机械产品设计提供很好地理论依据，能有效降低机械产品的制造和设计成本，提高自身的创新意识和创新能力，提高机械产品的自动化程度以及操作性能，使机械更为节能环保，促进我国机械行业的健康稳定发展，推动我国国民经济的平稳发展。
作者：王召煜 单位：国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心
结构设计的前题是要理解该产品的相关标准，包括国标及出口国家的标准，使参数设计符合要求。结构设计最重要，基本上就是定型产品了，包括各个零部件的材料、质量及加工工艺，可以预计产品的价格、功能情况。同时，好的结构设计可以节约能源和原材料，提高劳动生产率，并使得装配容易等。例举产品的机头内部图如图2所示。
1.1产品结构设计遵循自顶向下的装配思路，通常画出装配草图。先简单画出零件功能造型，经装配后再修改成实际形状。创建标准零件库，可重复地使用库里的零件，也可通过修改参数做出一个新零件，提高了设计效率。
1.2干涉检查是三维设计软件最大的优点，非常实用与方便，其目的是减小设计过程中的疏忽。运行干涉检查，可在本装配中以警告色显示干涉处，也可在不同的剖切面直观显示，检查移动零件有无碰撞情况，修改好零部件直到没有出现干涉。
1.3按设计要求模拟出机构的动作，提高设计的成功率。通过运动模拟，可以摆脱大量的复杂计算，避免了重复的制图，减少了设计人员的劳动。曲轴与给进刀架简化运动分析结果如图3所示。图中的曲轴以500r／min的转速旋转，进刀架按水平方向做往返运动。通过运动分析及综合模拟情况的反馈，进一步地调整结构，使产品设计更合理。
1.4静态应力分析，其归属于有限元分析，是软件的高级应用。如图4所示为数控插针机上部的圆盘支架中心轴静态应力分析配置图。指定中心轴为普通碳钢（屈服强度为220MPa，密度为7800kg／m3），固定好约束面，对中心轴施加1000N的静态压力，网格化分析零件（网格尺寸5mm×5mm，网格公差±0．25mm）。图5所示为分析的结果图，最大应力处在中心轴的根部为32．7MPa，最大位移处在中心轴的头部0．02mm处。分析结果符合使用要求。工程材料的力学性能有屈服强度、塑性性能、硬度等参数，他们是设计结构与选用材料的主要依据，关系到产品的质量与使用寿命。在实际设计中设计人员时常是通过对相同材料、形状相近的样件与设计件进行比较，记录好数据，来提高对结构的判定能力与选择材料的经验。
2知识扩展
知识扩展对设计人员也很重要，只有学到这方面的知识，才能设计出真正的产品，才能正确加工设计件，使结构设计得以成功实现。工业产品设计中常用的知识如下。
2.1钣金知识钣金归属于冲模，如图6所示为机床前盖的外形与钣金展开图。在实际应用中，可通过修改折弯系数（K因子）与软件内置计算表，来提高展开尺寸的准确度，通过调整钣金件的形状，来改善实际生产中的合理排料。级进模设计有Logopress插件，UG为Pro－gressive、Die、Wizard，软件中的模拟程序可方便地计算冲模的中心重力点、材料的使用率及需要的冲床压力吨位。特别是Logopress插件，正确装配好模具零件后，在软件中设定好进料步距、冲头行程、卸料行程，可以模拟出冲孔、翻边、拉深等各个工位状态的动画。
2.2模具知识模具广泛应用于汽车、家用电器等领域。工程塑料具有质量轻，耐化学腐蚀等优点，设计合理的塑料件可代替复杂加工的金属件。随着高分子工程塑料的性能提高，更多的金属零件被塑料零件所代替。如图7所示是本机器内部电器盒的模具分解图，在图中可以看到产品、已分开的静模腔、动模芯、铜极及侧抽芯。此产品的材料为阻燃聚碳酸酯，可顺利脱模，模具工艺正确，设计件符合注塑加工。注塑模、压铸模设计有Imold插件，UG为Moldwizord，包括设计初始化、模具修补、分型、标图7电器盒的模具分解图准模架的添加、标准件的添加和管理、浇注系统和冷却系统的设计等。
2.3测量知识测量要依据机械制图的绘图原理，合理选择基准面与参照点。在测量各零部件的尺寸中，遇到难以测量的配合尺寸，要制作专用量具或必要时剖切产品来测量。对高精度的曲面可借助三坐标测量仪。
3结语
关键字：住宅 混凝土结构钢筋混凝土含量标准
中图分类号：TV331文献标识码： A
一、问题提出：
随着国家房地产政策的持续收紧，公司对项目设计阶段的成本控制的越来越重视，这就对结构专业的产品标准化设计提出了更高的要求。如何在满足结构安全的前提下，优化用钢筋砼含量是结构设计需要解决的问题。
二、研究目标及方法：
我们首先在集团范围内，从已建和在建项目中选出进行结构钢筋混凝土含量分析的若干项目。最终选的项目按区域分为：南京栖霞项目（多层，7度抗震）、三桥项目（小高层、高层，7度抗震）；苏州运河项目（高层，6度抗震）；上海南汇项目（多层、小高层，7度抗震）；武汉项目（高层，6度抗震）。将项目按业态分类，分别对钢筋砼预算指标进行统计和比较，接着，我们将钢筋砼指标与行业标杆企业万科的同类业态进行了纵向比较，最后我们并对钢筋砼含量影响因素进行分析。
(一)、多层住宅分析
1、钢筋砼含量
2、设计主要参数
单方差异说明：地下室主要原因是建筑构造不同。同为2层地下室，指标分析时，栖霞项目按单层面积计算，南汇项目按2层地下室面积计算。上部结构的墙地比对指标的的影响比较明显，栖霞项目为0.796，南汇项目为0.667。
(二)、小高层住宅分析（18层）
1、钢筋砼含量指标
2、设计主要参数
单方差异说明：地下部分人防地库要比非人防地库高出45kg/左右。上部结构户型差异的因素小户型住宅，单方略高。
(三)、高层住宅分析（＞18层）
1、钢筋砼含量指标
2、设计主要参数
单方差异说明：地下部分情况况较为复杂，由于受面积划分区域以及满足结构受力计算要求等因素，钢筋混凝土含量指标有较大波动。上部结构户型差异的因素小户型住宅，单方略高。
三、公司住宅与万科项目结构钢筋混凝土含量的对比
多层住宅项目比较
差异比较：除去公司项目恒温恒湿特点因素外，项目结构设计的混凝土底板过厚，底板配筋也比较大。
四、影响钢筋砼含量分析
1、影响因素
1.1、地区：风压、雪载、抗震等级（地震加速度、地质）、规范差异等；
1.2、建筑：体型（平面、高宽比）、层数、层高、拐角窗等；
1.3、结构：结构方案是否转换、厚板、基础形式、结构构造等
2、影响因素排序
2.1、地下室结构较为复杂:
2.1.1.
2.1.1建筑构造不同。如同为2层地下室，指标分析时，有的按单层计算，有的可按双层面积计算。
2.1.2地下室的使用功能对含钢量的影响较大，人防结构，与非人防结构相比，含钢量超出40kg/左右
2.1.3从各项目地下室钢筋砼含量统计数据说明，受力工况较为复杂，即使是同一结构类型的建筑,其含钢量也有多有少,差值可达一两倍。
2.2建筑方案对含钢量影响主要表现在建筑物的规则性上，具体体现在开间、进深、层高、平面形状的凹凸、竖向立面的缩进、悬挑等等。
三、结论
通过对各项目钢筋混凝土含量实际数据的比较，各影响因素大小的分析，可以看出，除项目所在区域的以及项目业态类别等客观因素外，我们可以通过优化建筑方案（体型、户型、立面等方面）和选择恰当的结构方案（基础方案、是否转换、构件尺寸等方面）来降低项目钢筋混凝土含量指标。结合公司产品的特点，我们得出混凝土结构住宅的钢筋砼含量参考值（如下表），以此作为以后公司产品结构设计的参考标准。
[关键词]关 重特性 关重件 口框梁 结构设计
中图分类号：TG423 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0051-02
引言
在型号产品研制过程中，需要着重识别出产品的关键特性和重要特性，并在产品的图样和技术文件中标识出来。只有正确识别和标识出来，才能在产品的试制和加工过程中采取措施，保证这些特征的实现，确保产品能正常完成其任务使命[1]。飞机结构是飞机的支撑构架、维持机体的外形、为机载设备提供安装位置，同时需满足飞机的承载、气动性、气密性等要求。产品关重特性分析是指设计员通过对产品进行相关特性分析，并提出特性分析报告，将产品实施关键件、重要件以及一般件特性分类的过程。其目的是：
1）有利于设计员对结构件在所属系统的功能、可能出现的故障模式以及对飞行安全的影响、维修性等作出综合评判，进而对结构的选材、制造工艺、装配关系等作出更加合理的设计，提高设计质量；
2）便于生产部门了解结构设计的意图，在质量控制过程中分清主次、控制重点，保证质量的稳定性和可追溯性；
3）便于合理安排检验力量和订货方对结构质量实施检查和监督。
1 关重特性分析的标准要求和逻辑决断过程
1.1 关重特性分类
根据产品特性的重要程度，可分为关键特性、重要特性和一般特性。
关键特性是指如有故障，可能危及人身安全、导致武器系统或完成所要求使命的主要系统失效的特性，特性类别代号为G；重要特性是指如有故障，可能导致最终产品不能完成所要求使命的特性，代号为Z；一般特性是指与产品质量有重要关系，如有故障，一般不会影响产品的使用性能。
1.2 产品关重特性分析的主要内容
产品关重特性分析包括技术指标分析、设计分析和检验单元的选取三个方面内容。
技术指标分析主要是对产品在执行任务期间在所属系统中所需完成的功能、维修性、失效形式以及与系统安全性的关系作出总体判断；设计分析是对特性分类对象本身的制造与工艺、受力情况以及经济性的分析过程；检验单元的选定是确定特性分类对象的过程。
1.3 关重特性分析逻辑决断过程
根据产品关重特性分析的主要内容，参照GB190-86和HB 5842-1990标准，航空产品特性分类的逻辑决断程序如图1所示：
2 某型教练机左口框梁结构的关重特性分析
教练机因任务和使用特点，其机体结构对使用寿命和安全性要求更高，因此在教练机结构研制中开展关重特性分析研究具有重要的现实意义。按照GB190-86和HB 5842-1990标准中产品特性分析的内容和逻辑决断程序，某型教练机左口框梁结构关重特性分析过程如下：
2.1 左口框梁的关重特性分析
2.1.1左口框梁的技术指标分析
某型教练机的座舱口框梁（又称上大梁）是飞机在该段部位的重要受力构件，它用来承受座舱盖传来的集中载荷，同时作为该段的上大梁参与总体受载；持续工作时间为连续工作；工作温度为座舱温度，工作环境介质为空气；维修性为可检查、可修理，但不可更换；失效对整体结构的影响严重。口框梁结构如图2.所示。
2.1.2左口框梁的结构设计分析
（1）材料：某型飞机左口框梁采用2024-T351-δ70，具有良好的综合性能和机械加工性能，可较好地满足该零件的承载要求，但其耐腐蚀性能较差，对应力腐蚀比较敏感，且短横向应力引起最大的敏感性。
（2）制造与工艺：选用合适的热处理工艺可提高材料的综合性能和机加性能，降低耐应力腐蚀敏感性，采用数控机加成形保证制件的加工精度，满足与座舱盖的安装配合精度。
（3）互换性与协调性：零件无互换性要求，零件与座舱盖骨架贴合面的吻合性影响座舱盖的气密效果。
（4）寿命：材料耐应力腐蚀敏感特性对零件寿命有一定影响。
（5）安全防护：无安全防护要求。
（6）受力情况：该零件为重要受力构件，承受座舱盖传来的集中载荷，参与座舱段总体受载，受拉应力影响较大，存在交变应力。
（7）裕度：该零件为单余度结构，出现破坏没有其它传力路径替换。
（8）经济性：选用常规材料和加工方法，同时该零件较容易检测，但维修性一般，经济性一般。
分析结论：该零件选用常规材料和加工方法，存在交变应力，可通过适当加大安全系数，控制应力水平，采用合适的工艺降低耐应力腐蚀敏感性，保证零件与机体同寿命要求；为满足左口框梁传载及与座舱盖的吻合性要求，保证飞行任务顺利完成，需严格保证左口框梁与座舱盖配合表面的设计要求；同时需要严格控制材料状态的选用并采用相应的检测手段保证其寿命。
2.1.3检验单元的选定
左口框梁在较高级装配后能检验、修理，但不可更换，故可选定为特性分类的检验单元。
2.2 左口框梁的关重特性逻辑决断
参照图1所示的航空产品特性分类逻辑决断程序，对左口框梁结构的特性进行分析，逻辑决断过程如下：
（1）左口框梁与座舱盖配合表面形状公差：平面度0.8 。
该表面平面度特性主要是保证左口框梁与座舱盖的吻合性要求；主要故障模式为左口框梁与座舱盖配合表面形状公差不满足要求，与座舱盖的贴合效果下降，从而影响座舱盖的气密效果；该特性与飞行安全有关且在飞机上为多余度系统；逻辑决断程序过程为A1B1：
逻辑决断结论：该特性为重要特性，在产品结构数模中的标记如图3所示。
（2）零件无损检测要求为100%荧光检查。
该特性主要是检查材料制件露出表面的裂纹、分层、冷隔及疏松等缺陷，从而保证零件质量和寿命；主要故障模式为左口框梁零件表面存在的裂纹、疏松、分层等缺陷降低左口框梁的安全稳定性，影响其工作寿命；该特性与飞行安全有关且在飞机上为单余度系统，该特性发生故障后无保证安全飞行的其它措施，该特性发生故障的可能性为极不可能发生；逻辑决断程序过程为A1B2C2D1：
逻辑决断结论：该特性为重要特性，在产品结构数模中的标记如图4所示。
（3）材料状态选取要求：保证材料纵向为零件的传载方向。
该特性主要是为了避免短横向应力引起最大的应力腐蚀敏感性，保证零件寿命；主要故障模式为短横向应力引起的应力腐蚀，影响零件寿命；该特性与飞行安全有关且在飞机上为单余度系统；该特性发生故障无其他措施保证飞行安全；该特性发生故障的可能性为极不可能发生；逻辑决断程序过程为A1B2C2D1：
逻辑决断结论：该特性为重要特性，在产品结构数模中的标记如图5所示。
通过在产品结构数模中作出相应的关重特性标记并提出分析报告，生产制造、检验部门及订货方将对具有关重特性的左口框梁结构提高质量把控力度和监督力量。
本文提到的关键件、重要件，可称为质量关键件、重要件，与可靠性文件中提到的“可靠性关键件、重要件”既有区别又有关联。可靠性关键件、重要件的根本目的是发现产品的各种缺陷与薄弱环节，并采取有效的改进与补偿措施，以提高产品的可靠性水平。而由特性分析得出的质量关键件、重要件，要求在产品图样和技术文件中作出标识，便于在设计、生产、检测过程中实施重点质量控制，保证产品质量的稳定性。前者是按产品约定层次从单元件入手进行分析，后者是从特性入手分析出关键特性时再定位到单元件上，它们均以“是否影响安全及任务完成为判断准则”[2]。
3.结论
本文中对某型教练机口框梁结构开展的关重特性分析及逻辑决断过程清晰、准确，可严格控制整机结构中的关重件数量。可有效避免因关重件数量过多导致增加重点控制的工作量从而分散或减弱控制力量并提高成本或因数量过少出现该严不严的失控状态。
同时，可以看到本文中分析方法是基于结构设计人员给出的结构特性，结合以往机型实际使用经验进行的关重特性校核。如能在今后的飞机结构设计过程中，形成一套有效的主动判别关重特性的逻辑分析方法，将能够更加有效地提高设计效率和准确率。
参考文献：
关键词：本安电缆的特征；结构设计；性能及参数
中图分类号：TM726.4 文献标识码：A
1 概述
随着世界微电子技术、信息技术的飞速发展，相关行业产品的技术和含量也在不断提高。石油、化工、冶金、煤炭等行业的工业过程自动化产品主要用于具有爆炸性危险的环境和可靠性要求极高的工业生产中实现过程控制，其使用的电缆除具有一般工业过程自动化使用的电缆的特性外，还必须要通过防爆、防静电和防电磁干扰等适合恶劣环境的严格等级检验，即要求具有低电容、低电感和极高的可靠性。因此，用于生产环境恶劣的石油、化工、冶金、煤炭等行业的本安电缆，将伴随对工业过程自动化产品的可靠性要求的综合化、网络化、智能化装置的发展，成为电缆行业产品发展的又一增长点。
2 本安电缆的特征
本安电缆是本质安全电缆的简称。它主要用于石油化学工业本质安全电路中的各种自动化检测设备，电子计算机处理控制系统，数字信号检测仪以及控制电路中。另外对于非本安电缆的类似设备和系统也同样适用。由于本安电缆具有低电容和低电感，且屏蔽性能和抗干扰性能极佳，在化学工业和石油化学工业中其防爆性能优于一般控制电缆，故称之为本安电缆。本安电缆分为本安控制电缆和本安信号电缆。
3 项目产品的试制依据
本安控制电缆和本安信号电缆没有现成的国际和国内标准，可参照英国BS5308标准或根据用户提供使用方面的技术要求。编制企业标准。
4 电缆结构设计
4.1电缆在特定环境中运行，技术要求高
本安电缆主要用于石油化学工业本质安全电路中的各种自动化检测设备电子计算机处理控制系统，数字信号检测仪以及控制电路中。这给电缆结构设计带来诸多困难。比如：既要求电缆屏蔽性能和抗静电、抗干扰性能好，还要具有低电容和低电感，且电磁兼容性要好。这对于电缆结构的布局、节距的规定及绝缘屏蔽护套等各种材料的选择有较高要求。由于同一根电缆要完成输电、信号传输、控制等多种功能，为确保电缆安全可靠运行。因此，在电缆结构设计上采取了一系列措施。
4.2 材料选择
绝缘材料采用进口的聚乙烯绝缘料,它具有良好的电气绝缘性能，长期工作温度可达到70℃。该材料还具有良好的机械性能和工艺性能。屏蔽材料采用铝/塑复合薄膜，并在其金属面下放入镀锡铜线或镀锡铜绞线，使其具有优异的屏蔽性能和抗静电、抗干扰性能。护套材料采用70℃阻燃型护层级软聚氯乙烯塑料，氧指数为33%，物理机械性能良好，满足使用要求。
4.3 电缆结构设计
在本安电缆的结构设计中，绝缘、屏蔽、护套材料选择之后，主要考虑的是电缆总体结构设计问题。由于电缆既要求低电容和低电感，还要求具有良好的屏蔽性能和抗静电、抗干扰性能。在电缆的结构设计中解决了绝缘厚度问题，绞组节距选择问题，分屏总屏问题及不同线芯相互信号干扰问题。
5 技术要求
5.1 导体：导体采用符合GB/T 3956-2008中的第1种单根实芯铜导体或第2种绞合铜导体。根据使用场合，在保证电缆的弯曲性的同时使导体易加工不断线，传输性能优异。
5.2 绝缘标称厚度根据电缆规格从小到大为0.6mm～0.8mm。绝缘厚度的平均值应不小于标称值，其最薄处厚度应不小于标称值的90%。
5.3 屏蔽采用分屏和总屏。选用具有高导电和高导磁性能的金属复合带作为电磁屏蔽材料，其屏蔽层为重叠绕包，重叠率不小于20%。放入相应规格的引流线。
5.4 外护套最小厚度不小于1.5mm，护套平均厚度应不小于标称值，其最薄点厚度应不小于标称值的85%mm。
5.5 研制产品结构图
以本安信号电缆为例，其本安信号电缆结构图见图1所示
6 研制产品主要工艺流程
以本安信号电缆为例，研制本安信号电缆主要工艺流程见图2
7 产品主要性能
7.1 20℃时导体直流电阻Ω/km。
7.2 20℃时绝缘电阻MΩ・km。
7.3 工作电容(芯-芯) (1kHz)pF/m。
7.4 对-对 电容不平衡(1kHz) pF/m。
7.5 分布电感（1kHz）μΗ/m。
7.6 L/R 感阻比μΗ/Ω。
7.7 电磁干扰感应电压(干扰磁场400A/m)。
7.8 静电感应电压(静电电压15kV)。
7.9 辐射场透入强度(干扰场200MHz,200dB)。
7.10 试验电压kV
7.11 绝缘线芯应经受50Hz，最小为4kV交流有效值的火花试验，作为中间检查，应无绝缘损坏。
7.12 电缆外观：表面应光滑，色泽均匀。无气泡，无裂纹和明显划伤。
8 主要问题及解决方法
为保证电缆良好的屏蔽性能和抗静电、抗干扰性能，采用了分屏和总屏，并且分屏是双层铝/塑复合薄膜结构，分屏和总屏金属面下还放入引流线，从而实现了电缆的本质安全性。电缆在15kV静电作用下，其性能非常优异。因为电缆在15kV静电作用下是破坏性试验，而我们的电缆却完好无损，受到国家级仪器仪表防爆安全监督检验站的好评。由于分屏的缆芯比较细，我们公司从未生产过这种电缆，再加上铝/塑复合薄膜在绕包过程中易翻面，可以说工艺难度大生产比较困难。初试车时几乎开不起来车，经过对设备进行改装调整，制备相应的工装，克服了许多预想不到的困难。特别是在进行金属编织时，由于要求的钢丝编织金属层的履盖率比较高达82%，我们在试车中通过不断摸索，在摸索中积累经验，最终解决了这一工艺难题。
9 技术分析与总结
本安电缆产品技术要求较高，工序繁多，生产有一定的难度。电缆具有低电容和低电感，优异的屏蔽性能和抗静电、抗干扰性能。电缆在本质安全系统中可靠运行。电缆经国家级仪器仪表防爆安全监督检验站检验，产品完全满足技术条件和使用要求。该电缆研制成功，在技术和工艺上具有一定的先进性。有较好的经济和社会效益。
参考文献
[1]英国标准BS 5308 供内部安全系统用检测仪器电缆.
LLPC产品工业设计中需要满足加工效率高、安全性、良好人机与操控、良好维护性等要求。因此，对应地，设计过程中考虑分析加工各个功能模块的布局，获得高效率的加工方式;考虑在设备加工过程中操作人员的安全性问题;考虑人员操作的易用性，获得良好的精确操作及监视需要;考虑使用后的定期维护需要，需要将控制模块进行独立布局，而不影响其他模块。概括地，该产品的特点有:(1)体量大;基于计算机辅助设计的设计方法容易造成尺度把握不当而造成装配误差。同时该产品的人机尺度与交互关系成为设计要点，设计过程中应注重计算机数据对人机尺度的检测与验证。通过分析确定的人机尺寸数据输入前期的模块化设计中，为后期造型与结构设计作重要参考。(2)零件多;大型机床功能较繁琐，实现功能的零件多，设计过程中需要利用计算机辅助设计软件基于零件的三维数据构建三维模型，佘月明等人对复杂层次关系的造型做了研究［5］，必要时候采用逆向工程方法进行三维数据采集。(3)构造复杂，需要提前进行产品布局设计;大型机床产品功能模块多，因此构造必然复杂，零件装配点多而连接关系复杂，因此，在计算机辅助设计时，应先构建主体零件，次要零件的尺寸、位置及装配关系。(4)生产方式与材料特性对造型风格影响大;确定功能模块的布局后，则需要导入生产方式的考虑，以建立造型设计的基本工程要求。魏专等人研究的造型比例关系在数控机床造型设计中的应用［6］，提供了一定参考。
2LLPC产品的多目标体系构建
针对该产品的多个特点及设计的要求，在产品计划阶段我们对该产品的要求进行目标化，构建出多目标的体系，如图1所示，通过目标体系对产品设计的指导，加强产品的设计的方向和过程控制。(1)整体性:该部门要求产品具有整体感的结构与外观设计。产品的复杂性与零件数量多，要求在产品设计过程中，对整体结构进行统一规划，避免产生多个零件群的链接关系，及产品设计装配时考虑都与一个共同体进行链接。另外对产品的外观需要保持整体性，避免结构零件的外露而破坏整体性。(2)维护性:该目标要求是产品应具有灵活的维护性，产品构造上可采用模块化装配方式，每个模块相对独立，如果某个部件出现故障需要维修，只需在对局部该模块进行修理和维护，不改变其他模块的链接关系，无需拆解整体结构，这与传统整体式结构相比体现出了高效性、便利性和较低的成本。著名奥运场馆水立方的外墙设计采用了模块化的结构，整体造型的局部每块覆膜都是独立装嵌的，如果某一个模块受损坏，只需要根据该模块编号更换该模块的一个覆膜即可，维护非常方便。这种理念是设计师在整体风格与系统性因素分析所获得的。导入维护性目标，在大型激光加工中心产品结构上，系统分析功能模块与布局。(3)外观品质:该目标要求是产品外观风格设计具有一定品质感，框架式构造与外壳的加工方式对外观风格影响明显，可利用加工方式获得的造型特点进行整体造型设计，通过外观主型面的造型分割形成设备品质感较强的风格。(4)可靠性:该目标要求是研发流程可控性好，风险低;基于框架式构造的产品设计流程稳健可靠，属于比较规范合理的产品设计流程，通过对功能布局、整体结构、框架结构等几个关键环节的质量控制，确定了整体结构后，该产品设计即可定型，后期的可变因素很小，大大降低了设计风险。在产品周期中，如果那个部件出现问题，可更换或者局部改良，不影响其他零部件品质。(5)拓展性:该目标要求产品的更新换代可行性。对于大型机床产品，产品的系列化与延续性对于品牌的战略尤其重要，单一的产品系列势必导致片面的市场格局。在保证产品品质的基础上可根据市场细分，基于同一平台拓展出不同功能定位的产品。这一策略在汽车品牌的车型开发中常见。模块化结构形式有助于功能的模块化定义，对于影响终端界面的模块可进行更新换代，而共用的基础部分保持不变，即可根据产品的系列化定位进行基于平台架构的不同功能组合延展，在不增加太多成本的基础上实现不同产品系列的拓展。(6)易用性:该目标要求整体产品在人机交互过程中，保证操作人员从尺寸、操作范围、操作过程等方面便于使用。对于体量大的LLPC产品，人机易用性是产品设计重要的目标。
3多目标作用下的产品框架方式创意
在产品设计的工程结构中，一般会采用单体式结构，即每个主体零件都成为结构的一部分，结构上并没独立承重与支持的单体，这种结构方式简单实用。另一种整体式结构是框架式结构，当需要考虑产品的稳定性和扩展性时，可采用这种设计理念，它对产品起整体支撑作用，其他零件则只需设计与它的装配关系。框架式结构的产品具有便于拆卸、维护、更换、重组、升级等优点。LLPC产品设计开发过程将面临着模块布局、人机界面、安全性、操作性、维护性等多个目标要求，多重因素的叠加促使该产品的结构主体成为重要的关键点。提出框架式设计理念对以上目标问题进行整合规划设计，以求获得实用功能布局、友好人机关系、便利功能维护、高效操作性的设计结果，提高产品的品质与形象。
4框架式结构应用的可行性对比分析
基于以上初步讨论，我们需要将两者进行对比性分析，寻找框架式理念的优势与LLPC产品多目标要求的吻合度，同时对比传统单体式结构。大型激光加工中应用框架式结构设计的可行性是LLPC产品自身的产品特点分别与应用框架式与单体式结构设计对比分析，寻找其多元性系统性的关系，根据对比结果评估其应用的对应情况，见表格1。从上表对比可见，框架式结构理念对于LLPC产品的工业设计具有较好的优势，符合多个目标的要求，此对比情况对于产品开发初期的规划与设计定位具有重要的指导作用。
5设计过程验证———框架式结构的应用过程
基于多目标体系的构建，我们综合了相关的产品设计方法，应用该结构形式对LLPC产品进行了工业设计的过程应用，进一步验证其作用，以多个目标为导向，我们应用了功能定量优化设计、人机交互设计、外观特征造型设计、计算机辅助设计等多种设计方法，研究过程包括:(1)产品规划设计初期，我们对所需完成的工作作出一个计划性安排，流程的规划主要包括:功能定量优化法优化功能分区与结构机构———基于结构优化的框架搭接———基于布局方案与品牌形象外化的外观造型设计———基于装配与维护的细节设计———基于计算机辅助评价方法———基于基础零件标准化的生产监控。(2)产品结构机构设计在LLPC产品设计前期，以整体性目标导向，导入框架式理念，对产品进行模块化布局设计，根据优化的模块方案，进行了产品框架结构与机构的设计，设计结果见图2。(3)外观创意设计完成产品整体框架构建后，以外观品质、易用性目标导向，导入生产方式与框架式特指进行外观创意设计。主要完成内容有外观造型的风格化、色彩方案、人机界面、观察门的开合方式等。其中重点是在框架范围内根据合理的人机关系进行功能细化的设计;然后根据生产方式及产品风格进行外观造型特征营造设计，设计结果如图3所示。(4)零件标准化完成外观方案设计及三维数据建立后，则进行结构设计阶段。考虑到产品装配过程中涉及到较多的装配位置及装配误差问题，以可靠性目标导向，基于简化原则。结构零件中的连接零件采用统一标准设计，仅在链接孔位预留装配余地，大大减少了零件数量简化了生产工序与装配流程。连接零件的设计采用可调式设计方案，装配时可根据零件尺寸误差进行局部调整。(5)三维数据的评估完成LLPC产品整体外观结构数据构建后，即可基于计算机辅助软件进行零件装配，图4所示，装配的顺序应根据零件的重要性与尺寸从大到小分别装配。完成产品整体零件模拟装配后即可进行结构分析与装配干涉分析，以验证数据的可靠性与可行性。分析检查过程中，如发现零件的干涉(装配过盈)，则根据零件的重要性进行逐级调整参数。(6)设计完成的产品实物将生产完成的产品结构、外观零件根据预先设计的装配流程进行装配工装。完成装配的产品实物如图5所示，最后根据产品实物进行人机操作验证，见图6。根据系列设计方法的指导与辅助，完成了多目标导向的框架式结构在LLPC产品工业设计中的应用研究与实践，有效验证了多目标作用的效果与框架式结构在大型产品机床设备中的应用设计可行性。
6结束语
【关键词】电磁干扰；电子通信设备；机箱机柜；结构设计
前言：
近年来，在通信技术不断发展的环境背景下，通信技术的产品种类也在不断的增多，其在发展的过程中，也面临着很大的竞争压力和更高的设计要求。针对于电子通讯设备的设计，我们不仅要保证其外形的美观，更要保证其在应用过程中的信号稳定性，以及较强的抗干扰能力。为此，相关的人员必须对电磁干扰与电子通信设备机箱机柜的结构设计进行认真的研究和分析。
1.电子通信设备机箱机柜的机械结构设计
众所周知，美国是最早开发电子控制装置机箱机柜的国家，其逐步发展和完善，并日趋成熟。随着电子行业的日益发展，中国的电子控制装置结构设计也面临着急需更新的局面。骨架主体是机柜构成的重要组成部分，骨架也是其主要的荷载受力者。其整个强度和整个装置的刚度直接影响设备的长期使用效果，其对设备使用的安全性和耐久性具有重要的意义和作用。通常情况下，机柜的骨架基本上在静态的使用过程中不会出现问题，但是如果在起重、运输以及突然的外部冲击的过程中，其刚性就会大大的降低，进而产生不稳定和变形的效果，这样就会对元器件造成了很大的损坏，在一定程度上，阻碍了电路的正常工作[1]。
2.机箱机柜的电磁干扰相关设计研究
首先，我们在设计的过程中，应该加强对屏蔽体材料厚度的有效控制，我们为了有效的保证其屏蔽的效果，我们就需要对屏蔽体材料的厚度进行有效研究，并且通过合理的公式来对其进行科学的估算。通常情况下，我们将材料的厚度取值确定为镀锌铁板相对导电率和镀锌铁板相对导磁率的乘积。屏蔽材料的导磁率和导电率的成绩越大，其干扰频率也就及越强，其屏蔽的效果也就更好。通过材料的合理设计，我们就能够更好的确定金属屏蔽的厚度，进而加强对电子设备的有效保护[2]。
其次，我们要能够对滤波进行合理的设计，我们要能够对电源线的引出和引入信号线的传导干扰进行合理的设计。信号线和电源线是一个重要的载体类的干扰，其很容易通过两个通道进入机箱的内部。因此，电源线的干扰应该能够根据频率范围的大小，按照相应的规格和要求，有效实现对电路的保护。而且，电子设备的机箱接地是非常重要的，机箱本身是个掉电的物体，如果其干扰了发射体和接受体，就会直接严重的影响电子设备的运行。
最后，我们还应该对电磁兼容性的设计给予完善，电子通信产品的结构设计工作组成部分包含很多，影响其性能的因素也有很多。一方面，电路模块本身具有较强的抗干扰能力，抗电磁干扰屏蔽能力强。另一方面，电磁泄露的部分主要是在房屋的连接结构处进行集中。
我们要想处理好相应的设备，使其能够具有良好的电磁兼容性，那么我们就应该加强对相关设计参数的有效和合理的控制[3]。
3.加强对电子通信产品结构的散热设计
我们在实际的设计过程中，应该选择具有较大的热导率材料，有效的增大其传热的面积，这样就能够更好的缩短热导传出的路径。其次，我们要能够根据的实际的情况，设计具有一个特殊的通道，实现有效的通风。我们主要采用的方法就是在机箱的相对面或者温差较大的面上开设热控装置，通过这样的方式，有效的增加风扇的强制散热能力。最后，我们可以采用一些铝合金或者金属材料，这样能够更好的提高热辐射效率，使其具有更好的散热效果。
4.机箱机柜的减震设计
我们在实际的设计过程中，还应该对震源的强度进行合理和有效的控制，为了有效的保证动态平衡，我们可通过对降低整体设备的不平衡，提高其阻尼能力，对于天线的部分，我们应该对相关的设计进行优化，实现有效的减震目的。针对于一些会产生摩擦的零部件，我们应该其进行一些缓冲设计，采用精密的轴承，有效的减少摩擦，更好的降低震源的强度。并且在设计的过程中，我们还要能够对相应的性能指标参数给予合理的优化，这样就能够对计算的方法和数据进行合理的治疗，进而实现良好的设计效果[4]。
5.机箱机柜整体造型的设计
机柜的框架对于整体形状是非常重要的，榇耍我们也要对结构形式进行合理的设计。当对相应的结构进行设计时，也要能够充分的意识到工作的重点，合理的处理前门操作和人际交互，这也是机柜设计的核心。门前结构是非常复杂的，我们通过对统一的颜色特征和分割功能的颜色设计的使用，能够更好的实现对相应造型的首要设计。
6.加强对机箱机柜的环境设计
我们在实际的环境设计的过程中，应该加强对室内环境和室外环境的设计，针对于室内的环境，我们要保证电子设备能够正常工作，任何电子设备应该能够有效的抵抗一些电磁波，这样才能够减少对其它电子设备的电磁干扰。与此同时，我们还应该意识到电子设备在户外，其面临的环境更加恶劣，我们在对其进行使用的过程中要考虑雨水、阳光照射等多种因素的影响，这样均能够有效的降低损坏，更好的抵御恶劣的环境。如果外部的环境的较为恶劣，我们要能够对其给予特殊的保护，根据不同的环境对电子设备进行防尘处理，使其更好的适应环境的变化，从而在一定程度上，提高相关设备的可靠性。
结语：
综上所述电子通讯设备的结构设计，能够有效的保证相关产品的可靠性和适用，为人们的生产和生活提供便利的条件，使其更好的符合社会现代化的发展进程。为此，相关的人员在研究和设计的过程中，应该对相关的问题环节给予合理的完善和优化，更好的提高产品的电磁兼容性和散热能力，协调产品设计的结构，促进电子产业更快更好的发展。
参考文献：
[1]叶志红. 电子设备电磁干扰分析的高效时域算法研究[D].西南交通大学，2016.
