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1广西科技大学工业设计专业教学改革方向
进入二十一世纪以来,我国高等教育规模快速发展,高等教育的毛入学率已经由1999年的10.5%上升至2014年的37.5%。根据著名的高等教育发展三阶段理论,我国高等教育已由精英教育阶段进入大众化教育阶段。与精英教育阶段相比,大众化教育阶段的教学培养目标更加多元化:不仅需要培养高素质研究型人才,还需要培养高水平应用型人才。同时,随着我国社会经济进入快速发展和转型升级时期,社会对高水平应用型人才的需要日趋强烈,但我国高等教育大众化发展的质量与社会需求还存在较大差距,培养出的应用型人才在数量和质量上还不能满足市场需求。当前高等教育所处阶段和人才需求--供给矛盾都表明:我国需要对应用型人才高等教育进行探索和改革。2014年,广西科技大学提出建设“国内先进特色高水平应用型大学”的办学目标。新定位和新目标对我国、我校应用型人才的培养提出了新要求和新挑战。要迎接挑战,提高应用型人才的培养水平,势必需要进行人才培养的最基本环节--课程教育的改革。
2工业设计专业产品结构设计课程教学改革的必要性
工业设计专业是广西科技大学机械工程学院的一个重要专业。工业设计是为制造工业产品所进行的设计,它包含产品外部和内部设计的整个过程,对产品的外观和性能,生产技术的发挥,以及品牌建设产生最直接的影响。发达国家发展的实践表明,工业设计已成为制造业竞争的源泉和核心动力之一。尤其是在经济全球化日趋深入、国际市场竞争激烈的情况下,产品的国际竞争力将首先取决于产品的设计开发能力。工业设计是制造业发展的先导行业。首先,工业设计创造了产品品牌。其次,工业设计创造了产品的高附加值。再次,工业设计创新水平直接影响技术创新水平,好的设计创意会极大地推动企业技术创新的发展。最后,工业设计是制造业发展的龙头。由于工业设计在制造业中的核心地位和关键性作用,世界各国在发展制造业的过程中往往把它作为龙头,通过加速工业设计的发展带动整个制造业的发展。随着我国工业化步伐的推进,工业设计对经济产业发展的促进作用日益凸显出来。在高校,培养出高素质应用型工业设计人才的目标日益紧迫。《产品结构设计》是工业设计专业最重要的课程之一,教师教学与学生学习的效果好坏直接关系到工业设计专业学生基础素质和综合素质的高低、影响到整个专业学生培养质量。传统的课堂教学已经不能满足教学的需要,在面临培养高素质应用型人才的需求时,对产品结构设计课程开展教学改革的需求是有必要和迫切的。广西科技大学是一所以工科为主的综合性高等院校,位于中国西南工业重镇——柳州。因此,开展工业设计专业产品结构设计课程的教学改革研究与实践工作,有助于推进高素质应用型人才培养,提高工业设计专业教学质量,既能增强办学特色,又能服务地方经济发展,具有很强的理论及现实意义。
3工业设计专业产品结构设计课程存在的主要教学问题
原产品结构设计课程内容主要包括:壳体、箱体结构设计,连接与固定结构设计,连续运动结构设计,往复、间歇运动机构设计,密封结构设计,安全结构设计,绿色结构设计。关于以上主要内容的传统教学,通常存在以下问题:“重灌输轻探究”导致浅尝辄止。全国开设工业设计专业的院校的产品结构设计课程多数还处于起步阶段,在教学方法上主要是教师传授、学生被动接受的传统教学,这些问题在课程建立之初常常是通病。灌输式的教学形式,势必会造成学生不主动探究知识。“重知识轻能力”导致眼高手低。在教学过程中注重知识的传授,而实践内容缺失,或者实践内容陈旧,造成学生学习了知识,却不懂得如何应用,导致学生创新能力较差。考核形式“程式化”枯燥乏味。课程的考核形式传统、单一,导致考核不能全面的体现出学生的差异性、个性与创新能力。同时学生备考、复习巩固知识的过程枯燥乏味,使学生对知识不能形成深刻印象。学生学习“功利化”限制创新。在有限的课程学习时间里,快速记忆知识,应付考试,是学生在传统教学形式下常采用的方式,这往往导致学生只求分数的功利化学习,而忽略了知识运用与创新能力的培养。
4对工业设计专业产品结构设计课程教学改革的建议
4.1产品结构设计课程教学要更多体现工业设计专业学科特点。其他专业开设有结构课程(不同于产品结构设计),因此工业设计专业的产品结构设计课程要能够充分体现专业特点,既要有一定的哲学高度(用于审美),又要有扎实的应用性(实现产品功能)。
4.2产品结构设计课程教学要更好结合地方经济特色。柳州市是一座工业城市,现已形成汽车、机械、钢铁三大支柱产业,其中汽车产业有着上汽通用五菱、东风柳汽等一批大型知名企业。2015年,柳州市汽车产业总产值突破2000亿元。更好结合地方经济特色,需要在产品机构设计课程教学过程中更多联系地方支柱产业,尤其是汽车产业。例如,在产品结构分析时,需要选择汽车产品作为典型产品进行讲解。
关键词:产品;结构;设计;要素
1产品的基本结构要素
在当今的产品设计中,形式、功能和技术被认为是产品构成的三大要素。产品的形式就是产品借以展现的样式、状态,主要是指产品的外观形态,产品形式本身就是作为产品功能的一种反映而存在,在产品设计这一极具创造力的活动中,功能是一件产品最重要的本质所在,任何产品之所以有价值就是因其功能的实现,没有功能的产品就不能称之为产品;技术是指实现产品的形式及实现产品功能的手段和方法。而与产品三要素息息相关的就是产品的结构设计,产品结构设计直接影响着产品的形式、功能和技术,合理的结构设计可以使产品的外观形态展示的更加完美,合理的结构设计可以使产品的功能更加合理,也可以使技术更加简单,所以结构设计是产品设计中的重要组成部分。
2产品结构的相关要素
产品设计的目的,就是要创造出既要满足功能价值也要满足审美价值的产品,在这两个要素中,功能是产品的本质,产品设计的首要目的就是实现其功能,而保证产品功能得以实现的,重要的就是结构。结构决定了产品的功能,结构也丰富着产品的形态。结构是设计别应该加以重视的环节。结构设计的巧妙与否与以下要素有关:
2.1产品结构与功能
a品的功能通过结构体现出来,结构的变化可能导致功能的变化,可以做一个形象的比喻,把结构系统比喻成产品功能实现的硬件,它是实现产品功能的前提,反映了设计对象是由哪些零部件构成以及如何构成的,各个零部件之间的相互关系。功能系统比喻成是产品功能实现的软件,是隐藏在结构系统之中,只有通过产品的使用才能体现出来。消费者在购买商品时,看到的是产品的结构以及由结构所确定的产品整体外形,真正需要的是产品的功能,是产品设计最本质、最核心的东西,是设计者和使用者最终追求的目标。产品的功能与结构相辅相成,不可缺少。设计师在设计产品时,不能一味追求产品的功能而忽略实现产品功能的结构,应考虑结构的可实珊性。
2.2产品结构与形态
产品的形态是指产品的形式与状态。产品的形态是以人的感受方式将产品的内在性能体现在人的知觉上,产品的形态处理是一种形式美的手段,产品形态上的处理本质上就是结构上的设计,产品的设计不仅要满足功能要求,而且还应考虑产品造型的美学价值,使之对人产生吸引力。从心理学角度看,人60%的决定取决于第一印象。技术产品的社会属性是商品,在买方市场的时代,为产品设计一个能吸引顾客的外观是一个重要的设计要求;同时造型美观的产品可使操作者减少因精力疲惫而产生的误操作。考虑造型时,应注意下述三个问题:(1)尺寸比例协调。在结构设计时,应注意保持外形轮廓各部分尺寸之间均匀协调的比例关系,应有意识地应用“黄金分割法“来确定尺寸,使产品造型更具美感。(2)形状简单统一。结构设计时,应使这些形状配合适当,基本形状应在视觉上平衡,接近对称又不完全对称的外形易产生倾倒的感觉;尽量减少形状和位置的变化,避免过分凌乱;改善加工工艺。(3)色彩、图案的支持和点缀。在机械产品表面涂漆,除具有防止腐蚀的功能外,还可增强视觉效果。恰当的色彩可使操作者眼睛的疲劳程度降低,并能提高对设备显示信息的辨别能力。
2.3产品结构与稳定性
所谓结构的稳定性就是指结构在荷载作用下维持其原有平衡形式的能力。结构的稳定性是结构设计的重要因素之一,只有结构稳定的产品才具有长期使用性。在产品结构设计时,应尽量遵循以下原则来增加产品的稳定性。(1)调整产品结构的形状,使产品支撑面增大,支撑面积越大产品越稳定,这就是课座椅腿经常外倾的原因,主要是为了增加其支撑面积,从而提高产品的稳定性。(2)调节产品重心的位置,在竖直方向,产品重心越低产品越稳定,在水平方向,产品重心越靠近产品中心产品越稳定,这也是不倒翁之所以不倒的原因,就是因为它的重心接近地面。同时在产品设计时,为了提高产品的稳定性,应尽量减少使用细长杆件。(3)尽量利用三角形框架或其他稳定性组合结构来增加产品稳定性。在我们生活中,有很多这样的例子,例如照相机托架展开后为多个三角形的组合体。
结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用,一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载,另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。如在地震多发地区,人们将啤酒瓶之类的物体倒置在地上,利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能。
2.4产品结构与强度
产品设计应满足强度要求,所谓强度就是指产品能抵抗外力的能力。要使产品具有符合要求的强度,就必须要考虑产品的选材、结构的形状及连接方式。(1)强度与材料有关。材料种类不同,其结构强度就不同。金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革构成的结构强度都不同,所以要根据产品的使用场合及受力情况进行合理选材。(2)强度与材料结构的形状有关。材料的截面形状不同,其结构强度也都不同。通常实心材料如果横面积相同,矩形材料边长方向的抗弯强度要比圆形材料高;而截面积不相同的空心材料要比实心材料的抗弯强度高,这就是自行车架通常用空心管材的原因,不但可以减少重量,还可以增加抗弯强度。(3)强度与构件之间的连接方式有关。构件之间的连接方式通常有活动链接和固定连接两种。机械连接、焊接、粘结属于固定连接;移动连接、转动连接属于活动连接。通常在做结构设计时,要避免连接处为产品受力处,以免加速产品损坏。在产品造型设计中,连接的目的就是为了将不同形态的构件衔接在一起,从而使产品能够发挥其功能,是产品的重要结构之一。在选择分割连接位置时,应尽力避免产品受力处,应选择在非受力点,从而增加产品的使用寿命,而能够达到同一种效果的连接的方式并不唯一,这就要求设计师根据产品特定的环境进行选择,在满足强度要求的前提下遵循的主要原则为以加工工艺简单、安装拆卸便利为原则。
2.5产品结构与受力
我们根据产品结构形式上的不同,可以将产品结构划分为实体结构、框架结构和壳体结构。所谓实体结构是指一般是实心的,特点是外力分布在整个体积中,能够承受比较大的力,这种结构可以应用在受力较大的场合,例如重工机器中。框架结构是指形态比较简单,主要由细长的构件组成,特点是支撑空间而不充满空间,主要承受水平或垂直方向的力。例如置物架等。这类产品因受放置物品的重力作用,需要加强两侧立板的强度。壳体结构:指层状的结构,能够巧妙地将外力分散到整个表面,根据这一特征,壳体类产品在选择加工材料时可以适当降低材料的厚度,目前塑料材质的壳体类应用较多。产品设计时应先分析产品的受力,根据其受力方式选择合适的结构。
很多刚刚毕业的同学非常喜欢罗列证书,这个只能说可以理解并且谨慎支持,因为毕竟在学生阶段可以拿出来证明自己的东西相对少一些,用这个办法无可厚非。但是很多工作多年的人士如果也特别喜欢罗列自己的培训经历和相关的证书的话,而在实际的工作描述中又没法体现出相关的能力的话,这种做法还是比较欠妥的。
个人信息
姓名:
目前所在:天河区年 龄:39 岁
户口所在:广西国 籍:中国
婚姻状况:未婚民 族:壮族
培训认证:未参加 身 高:168 cm
诚信徽章:未申请 体 重:65 kg
求职意向
人才类型:普通求职
应聘职位:工业/产品设计:产品结构设计,工业/产品设计:产品外观设计,平面设计师:设计师/管理
工作年限:15职 称:无职称
求职类型:全职可到职日期:随时
月薪要求:3500--5000希望工作地区:广东省,广东省,
工作经历
广东尊创科技实业公司 起止年月:2009-09-22 ~ 2010-07-20
公司性质:民营企业 所属行业:家具/家电/工艺品/玩具/珠宝
担任职位:产品外观和结构设计
工作描述:家居套房:实木,软体床/衣柜/床头柜
离职原因:上班路程远
广州云峰企业科达电器公司 起止年月:2007-09-20 ~ 2009-07-20
公司性质:民营企业 所属行业:家具/家电/工艺品/玩具/珠宝
担任职位:产品外观兼结构设计
工作描述:舞台音箱/多媒体音箱/功放机/调音台,主要客户:PHILIPS(飞利浦)
离职原因:订单量少
广东中山南歌电子公司 起止年月:2005-02-21 ~ 2007-08-20
公司性质:私营企业 所属行业:计算机硬件
担任职位:产品外观兼结构设计
工作描述:鼠标/键盘等电脑周边产品
离职原因:个人发展
广东台湾优可企业电器公司 起止年月:2002-02-20 ~ 2005-01-20
公司性质:外商独资 所属行业:家具/家电/工艺品/玩具/珠宝
担任职位:产品外观设计
工作描述:电烤箱/刨冰机/加湿机等小家电外销产品
离职原因:个人发展
广东佛山南海哈比科技公司 起止年月:1999-02-22 ~ 2002-01-22
公司性质:私营企业 所属行业:家具/家电/工艺品/玩具/珠宝
担任职位:产品外观和结构设计
工作描述:家具产品外观和结构设计
离职原因:个人发展
台湾龙昌塑胶工业(南宁)公司 起止年月:1995-08-21 ~ 1999-01-20
公司性质:外商独资 所属行业:贸易/消费/制造/营运
担任职位:平面设计
工作描述:产品外观造型,产品外箱,彩盒设计
离职原因:离住地远
教育背景
毕业院校:西南大学
最高学历:本科 获得学位: 学士学位毕业日期:2009-04-01
专 业 一:美术学专 业 二:
起始年月终止年月学校(机构)所学专业获得证书证书编号
1993-09-011995-07-01广西柳州教育学院美术系美术教育大专1900133
2007-03-012009-05-01西南大学网络教育学院美术教育学士106357200905003298
语言能力
外语:英语 良好粤语水平:精通
其它外语能力:
国语水平:良好
工作能力及其他专长
有较强的手绘造型能力,掌握coreldraw、photoshop、illustrator、autoCAD、3DMAX、Pro/E等多种绘图软件,能独立完成消费类电子产品/家电/家具(板式、塑钢、实木结构)等产品造型设计、产品结构设计、产品包装设计等工作。熟悉五金钣金技术、塑胶结构设计。
日常生活中电器设备要运行几乎都离不开插头插座,它是电器和供电之间的桥梁。排插也是插座的一种,是把多个插座集中放在一起而形成的多孔插座。这样的组合可以一座多用,既节省空间又节省线路,简单实用。中国市场调查研究中心研究指出,国内排插需求年均增长达到9%,2014年排插销量约有16094万个,可见排插在我们生活和工作中是最不可或缺的设备之一。过去的多功能插线板(插孔可兼容两极或三极)因插孔较大,插座接片与电器插头接触面积过小,经常容易使接触片过热导致火灾事故的发生。所以2011年6月,国家标准化管理委员会对我国排插类产品制定新标准GB2099.3-2008,进一步规范排插产品规格,保障用户使用安全。新国标取消了大万用,要求全部统一为扁形插针结构。这样单功能的插线板两级和三极插孔分开,插头与插座的接触面积更大,接触更紧密,可有效降低安全事故发生的可能性。排插按结构样式一般可划分为:线型排插、飞碟排插、踏板排插、旋转排插等。其中,线型排插仍是我国排插主流产品,销售额份额约占到全部排插的81%,可见线型排插的改进具有重要的研究意义。
2简约设计理念在双排插座结构设计中的应用
2.1.简约设计及其优点
产品设计的最终目的就是要实现某些特定功能,而现实情况是许多产品在设计时却走入了一个误区,为了追求卖点,往往会在单一产品附加许多功能,而这些功能消费者并不一定需要,或者将功能无限扩大,使得产品的结构日趋复杂。成本增加的同时适用性、易用性、安全性却在下降,影响了主要功能的体现。简约设计就是“简化复杂”“、简单使用”“、简约能源”。简约理念的引入,就是要让设计回归到简单易用、安全可靠的本质需求。其实就产品结构和功能而言,产品结构越简单、所附加的功能越少,那么设计开发所需的时间、资源投入、生产成本就越小。
2.2简约理念在双排插座结构设计中的应用
排插产品设计最终还是在其安全结构上,不管外型多花俏,材质多新颖,归根到底,最终都在于产品使用方便,安全可靠。应用简约理念进行排插结构设计,在保证安全的第一要求下,越简单的结构越能体现产品的经济性、实用性,安全性和可靠性。近年来家用电器设计已向简约一体化逐渐发展,排插结构设计也是如此。如现在流行的排插内部一体化结构,它改变了过去内部电线复杂的连接方式,使变成了插孔脚一体成型的导电金属片,其优点是结构简单、安全可靠、组装方便。
3线型双排插座的简约设计理念
3.1传统线型双排插座现存问题
线型双排插座是常用的款型,但在使用过程中,由于各种用电产品的插头规格大小不一,比如手机、平板电脑充电器,而排插基本上是固定大小,固定的插座距离,经常出现排插上插座之间空间不够,非常拥挤,导致不能同时使用相邻的插座的情况。一个用电设备在使用时,不得不拔掉部分其它用电设备插头,使用上十分不便且危险。
3.2线型旋转双排插座结构分析
针对线型双排插座所存在的问题,为了解决插排上的空间问题,出现了如多级旋转,伸缩式,链式,盘式等类型的排行替换。大部产品结构比较复杂,成本也较高。基于简约设计的理念,下面提出了一种线型旋转双排插座设计。结构形式。本线型旋转双排插座至少包括两个插座单元,相邻插座单元通过铰链连接,且依次排列在顶部形成平齐的插头安装面,将用电设备插头插入插孔可接通电源。当插头过于密集时,可向两侧掰开插座单元,使插座单元各自设有插孔的顶面向两侧张开以互成支撑角度,此便捷设计可解决因插头体积过大造成安装面插孔位不足的问题,能够为插头提供更大的使用空间。当排插使用完毕后,可将各插座单元旋回收缩,变形后既不增加整体空间占用,又方便实用。
4总结
数据库软件
最佳产品奖
顶天立地的关系型数据库产品UpRight DB主要面向企业级核心业务应用。UPDB能够充分满足数据库产品高稳定性、高可靠性、高性能的要求,并且在产品结构设计中采用多进程、多线程的技术,以及内存与磁盘空间有效同步机制等,确保了产品的高稳定性,同时具有处理海量数据的能力。
顶天立地以基础软件的开发与应用为核心,不断突破基础软件领域的核心技术,形成了一批拥有自主知识产权、技术领先的产品。
公司名为顶天立地:“顶天”寓意将以保持前瞻意识,立足于国际科技发展潮头;“立地”寓意将以踏实的做事风格,聚焦本土客户的现实需要,追求技术与市场的完美结合,即在融合国内外基础软件领域核心关键技术的基础上,研发出适合中国客户需要、拥有自主产权的数据库、中间件等基础软件产品。
顶天立地的产品UpRight DB(简称UPDB)作为一款关系型数据库产品,主要面向企业级核心业务应用。UPDB能够充分满足数据库产品对高稳定性、高可靠性、高性能的要求,并且在产品结构设计中采用多进程、多线程的技术,以及内存与磁盘空间有效同步机制等,确保了产品的高稳定性,同时具有处理海量数据的能力。
UPDB支持标准SQL以及其他各种数据访问接口,实现了与国际主流数据库Oracle的全面兼容,可以实现用户数据及业务系统的无缝迁移。
UPDB支持联机事务处理(OLTP)和联机分析处理(OLAP)的集群系统结构,包含:
UAC( UpRight Active Clustering) 适合联机事务处理(OLTP)数据处理的体系结构及共享磁盘的方式,提高系统性,满足业务需求,并保证系统的稳定性。
USC(UpRight Standby Clustering) 适合联机事务处理(OLTP)数据处理的体系结构, 通过无密钥运行备份服务器,采用无共享和日志复制模式,保证系统的安全性及稳定性。
三年以上工作经验|男|24岁(1992年6月30日)
居住地:广州
电 话:130******(手机)
E-mail:
最近工作[1年8个月]
公 司:XX公司
行 业:贸易、商务、进出口
职 位:工程经理
最高学历
学 历:本科
专 业:数控模具设计
学 校:广州工程技术职业学院
自我评价
熟悉ISO质量管理体系及欧美企业研发流程;能独立分析并解决客户投诉以及产品制造过程中的品质问题;能够独立完成新材料的导入以及新模具、新供应商的跟踪及确认;擅长团队合作,具有良好的沟通协作能力,能及时有效地与同事或其它部门沟通协作。了解常用五金塑胶的特性、加工工艺和表面处理。多年的产品开发机构设计,能单看一张照片,或客户提到的要求设计出客人或老板想要的产品.
求职意向
到岗时间:一个月之内
工作性质:全职
希望行业:贸易、商务、进出口
目标地点:广州
期望月薪:面议/月
目标职能:工程经理
工作经验
2013/7—至今:XX公司[1年8个月]
所属行业: 贸易、商务、进出口
工程部 工程经理
1. 负责部门日常技术管理工作;
2. 负责对小组人员的 产品外观设计 和 结构设计合理性 进行审核评估;
3. 独立完成 新产品结构设计 和 旧产品结构优化改进;
4. 负责物料确认,BOM制作,编制各种设计输出文件,装配图,零件图,文件修订与更改通知及执行;
5. 负责新产品手板性能测试;
6. 跟进新产品由开发设计到量产过程
7. 负责制程中重大的工艺、工程、品质问题处理;
8. 负责与相关工厂沟通解决生产中的问题.
9. 对业务或客户,提品技术支持、问题解答;
2012/6—2013/6:XX商业合作社 [1年]
所属行业: 机械制造、机电设备、重工业
研发部 研发工程师
1. 组织新产品设计,开发阶段的技术评审及工艺路线的评估;
2. 对外与客户沟通协调,了解客人要求,根据客户要求分解任务给各项目负责人和相关部门;
3. 改善不合理的设计方案/及生产遗留下的历史问题;
4. 与相关部门统筹项目管理工作和任务分配;
5. 从事项目的研发和专利突破工作,制定研发和生产工程的项目激励方案及推动实施.
教育经历
2008/9—2012/6 广州工,!程技术职业学院 数控模具设计 本科
证书
2010/6 大学英语六级
2009/12 大学英语四级
关键词:树脂材料;结构设计;加强筋;拔模斜度
中图分类号:TQ325文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)12-0020-02
随着社会的发展,不断发展新材料、新技术以适应各种产品结构设计方面的要求,特别是树脂材料的应用以强度好、重量轻、成型性良好而得到大范围的应用,从汽车内饰部件到生活上的细小必需品都离不开树脂材料,特别是在汽车上得到了广泛的应用,目前世界上不少轿车的塑料用量已经超过120千克/辆,个别车型还要高,德国高级轿车的塑料使用量已经达到300千克/辆,国内一些轿车的塑料用量也已经达到200千克/辆,可以预见,随着汽车轻量化进程的加速,塑料在汽车中的应用将更加广泛。作为从事树脂产品设计的人员来讲掌握设计技巧及设计方法相当重要,尤其是结构设计方面,直接影响了产品的成本、品质等。
一、产品避厚的合理性
从产品强度来看,树脂产品壁厚越厚产品强度越好,从产品轻量化来看产品壁厚越薄产品越轻,从成型质量的角度来看,树脂件的壁厚过厚,在成型的过程中会出现冷却不均,容易产生缩水,锁孔等缺陷,壁厚太薄,又会造成素质流动状态不好,进胶困难,从而使型腔不易充满而造成充填不足,综合以上几点来看树脂件的壁厚应尽可能均匀、合理,在需要强度的部位采取增置加强筋,在壁厚过厚处采取局部挖空的结构,不均匀处可采取缓和过渡的形式,使壁厚变得均匀,避免成型过程中产生翘曲变形等缺陷。壁厚的合理性除了影响成型和成品的强度,同时也更有利于制品能够顺利地从模具中脱离出来。
当然在实际设计的过程中,树脂件的种类何其之多,在确定制品的厚度上也要根据不同的材质的各自属性和特点,和此制品的大小规格,适用条件等各方面,再根据以上原则来决定。由于树脂制品已深入生活,在设计壁厚上也有章可循,已经形成了一定的规则,设计过程中可参照这些规则。
二、应力集中问题解决办法
树脂件的结构设计要特别注意避免尖锐棱角的产生,树脂材料始终比较敏感的材料,因此在应力集中的地方会产生微小的裂纹,逐步扩大以致发生断裂,导致制品的损坏。
树脂材料的强度通常较低,避免应力集中最好的方法是改善尖锐棱角部位的结构形式。例如。在尖角部位增加倒角,倒圆角或以平缓的方式过渡。当因结构件功能的需要而不可直接增加倒角,倒圆角时,可通过在尖角处增加局部结构强度,向内掏出圆角的办法降低应力集中,树脂螺纹的牙形应优先采用圆形和梯形,避免三角形、矩形,这样可以减低缺口效应,提高螺纹的承载能力。
三、加强筋结构的设计原则
为了减小产品的平均肉厚,降低产品的重量,以及减少成型过程中的缺陷,通常在需要加强强度的位置设置加强筋的方法来提高产品的强度和刚性,同时也降低成本。在树脂件上设置加强筋,可提高树脂的强度,防止树脂件的翘曲变形,选择恰当的加强筋位置可改善树脂溶液的流动性。
树脂制品上的加强筋形式多种,但设计加强筋一般遵循以下原则:(1)筋的壁厚根据材料不同而不同一般为主体厚度t的0.4倍,最大不超过0.6倍,避免厚筋底冷却时出现凹陷,影响制品的美观;(2)筋之间的间距大于4t,筋的高度低于3t;(3)螺钉柱的加强筋至少低于柱子表面1.0mm;(4)筋的根部要以圆角过度,避免应力集中造成破坏,但谨防圆角过大出现凹陷;(5)加强筋应低于零件表面或分型面至少1.0mm。多条加强筋相交,要注意树脂带来的局部材料堆积问题。其改进方法是:(1)将加强筋错位;(2)加强筋交叉部位设计成空心结构等。
细长的加长筋,如受力,应尽量使其承受拉力,避免承受过大的压力。因为树脂材料的弹性模量很低,容易出现失稳问题。这与我们在进行金属铸件设计时所遵循的优先受压原则相反,需要特别注意。
四、拔模斜度设计
拔模斜度也叫脱模斜度,主要是为了避免树脂件在脱模时由于冷却收缩而对模具产生粘附,摩擦,从而导致其损伤变形,而在树脂件的脱模方向设置的有利脱模角度。
拔模斜度的确定一般遵循以下几个个原则:(1)制品的精度要求越高,拔模斜度越小,这样做相当于减小公差;(2)拔模角度一般取整数;(3)树脂件的外观拔模角取值大于内壁的角度,这有利于成形时脱模;(4)树脂中硬度大的,刚性大的,脱模斜度也应该相应加大;(5)在不影响外观的前提下取较大的拔模角度;(6)制品壁厚也决定了拔模角度的设定,两者成正比。某些材料,如PP、PE等能强行脱模,强行脱模量一般不超过型芯最大面积的5%。
五、依据模具结构考虑树脂件的结构设计
模具在注射生产的工艺装备中是不可代替的,模具内腔的形态是树脂件形状的反映。树脂件结构的难易程度直接影响着模具结构上的复杂变化,为了能使设计的制品批量生产化,结构设计也是至关重要的,当然这也直接影响着模具的设计,从而在做树脂件结构设计的同时,在保证外观和功能的前提下,尽可能地考虑模具的结构,使之简化,利于后期的加工,批量生产,从而节约时间和成本并可以提高产品质量。所以在从事结构设计的工作,还应了解模具设计的基本原理与基本原则
模具设计不合理就能造成产品成型不良,注塑工艺生产产品可能出现的缺陷主要有一下几种:缩痕、熔接痕、气孔、变形、拉毛、顶伤、飞边、成型不足、烧糊等。注塑件设计一般遵循以下原则:(1)充分考虑塑料件的成型工艺性,如流动性;(2)塑料件的形状在保证使用要求的前提下,应有利于充模、排气、补缩;(3)塑料产品设计应充分考虑成型模具的总体结构,特别是抽芯与脱出制品的复杂程度,同时应充分考虑到模具零件的形状及制造工艺,模具零件的强度等,以便使制品有较好的经济性;(4)塑料制品设计主要内容是零件的形状、尺寸、壁厚、孔、圆角、加强筋、螺纹、嵌件、表面粗糙度的设计。
六、从装配的角度考虑树脂件的结构
连接结构问题是产品设计中一个重要的问题。构成产品的各个功能部件需要以各种方式连接固定在一起形成整体,以完成产品的设计功能。满足外观造型设计的产品外壳,通常也是由底盖,主体框架等部件组成,需要连接固定形成一个整体。因此有必要对产品设计中连接结构问题进行探讨。
由于树脂材料的弹性模量小,即材质较软,并且成型工艺与金属不同,树脂件的公差精度比金属件一般来说要低很多。因此,在进行结构设计时应注意这一特性,应避免大尺寸小公差的情况出现。尺寸越大,累积的变形越大,对公差精度的影响也越大。粘接是树脂件常用的装配方式之一。树脂件粘接时应避免粘接界面切忌承受撕扯拉力,因为其抗撕扯能力差,正确的做法是使粘接界面承受剪切力。处于受正拉力状态的粘接强度不及处于受剪力状态的粘接强度,因为处于受正拉力状态的粘接界面在其根部承受撕扯拉力作用;而处于受剪力状态的粘接界面的面积一般大于受正拉力状态的粘接界面的面积所以抗撕扯能力较强。
螺栓连接也是树脂件常用的装配方式之一。由于树脂的强度很低,通常不足以咬紧螺丝,因此在受力较大的情况下,不可将自攻螺丝直接嵌入树脂材质中。另外,平头螺栓连接或铆接式连接应带面积较大的衫板,以增加受力面积。
关键词:PCCP管;产品质量;管道工程;安全性;耐久性
1 PCCP管产品的制造过程控制
PCCP管属于非金属复合管道材料的一种,其由多项材料制作而成,当中包含了水泥砂浆保护层、厚钢板、高强预应力钢丝、混凝土以及薄钢板。PCCP管的生产过程较为复杂,其中钢筒抗渗性能的检验、装配薄钢筒、控制承插口环下料尺寸、养护管芯蒸汽等多道工序均属于制作PCCP管的关键工序,因此过程控制对于控制PCCP管产品的质量而言,十分重要[2]。于PCCP管过程控制中,主要以《输水管产品许可证实施细则》以及相关的国家标准等作为控制依据,国内不少引水工程的业主方均对工程中所应用的PCCP管材料进行了过程控制,由此可见,在重要工程中对产品材料的制造采取过程控制措施,对于保障产品的质量可起到一定的促进效果,从而促进管道工程安全性、耐久性等的实现。
2 PCCP管产品的结构设计
《预应力钢筒混凝土管》的国家标准中,基于过往的经验总结,对产品的结构设计进行了特别强调,当中对产品的结构设计做出了具体要求,要求生产企业需以招标文件中对于管道的使用条件为依据,对产品进行设计,并在设计完成后交由业主单位进行审核,最后交由制造厂进行制作生产,其中要注意的是,制成合格成品后,需标明产品的相关参数(如覆土深度、工作压力范围、管子规格等),以避免用错场合的情况[3]。过往在一阶段管、三阶段管的应用中,其发生爆管的原因不仅与制造厂的偷工减料相关,其还与产品用错场合相关。因此,为了减少与避免管道事故的发生,需严格遵循国家相关标准对PCCP管产品的进行结构设计与制作。在PCCP管产品设计中,无论是哪一个设计标准或设计规范,均是根据内外压组合荷载来对管子结构进行设计,以工作压力、覆土深度、管道参数以及铺设使用条件等作为设计计算值作为使用上限,在PCCP管产品的安装铺设以及运行中,均不能超出相关参数的设计限值,此为影响到管道工程安全性与耐久性的重要因素。
3 管道工程招投标控制
现阶段,招投标方式已成为国内输引水工程选择管道材料制作单位、工程建设单位的一项重要方式。因此,作为投标单位,需结合单位的各方面情况(如成本控制水平、生产控制水平、盈利水平等),在确保PCCP管产品质量的基础上,进行合理报价,确保竞争公平性。切忌为了中标而可以降低报价,在中标后以偷工减料、保量不保质等方式达到盈利目的,进而影响到产品质量、影响到管道工程的安全性与耐久性。作为招标单位,需对管道工程质量加以重视,在招投标活动中,尽可能避免选择最低价方案[4]。除此之外,还需在活动前提进行相应的调查工作,考查投标单位的信誉、规模以及能力等,从而选择合适的投标单位,进行管道工程造价,确保PCCP管产品的质量,进而保障管道工程安全性以及耐久性。
4 实施许可证管理制度
在混凝土压力管(包含预应力钢筒混凝土管在内)的管理中,采取许可证管理,属于保障国内压力管行业可持续发展的一项重要手段。许可证管理是为了确保企业具备一定的能力生产出相应产品而实行的。其中,输水管许可证的管理中,包含了多个管理项目,当中还涉及到不少管理内容,例如生产安全、生产过程控制、管理企业技术文件、设备配备检测等多个方面,内容健全,可行性强。研究通过对多个企业许可证进行核查,研究发现,大部分企业均具有一定的生产条件与装备条件,然而企业管理人员的质量意识、相关工作人员的专业技术水平以及企业生产过程控制等多个方面仍存在不足之处,需要企业的管理人员加以重视。许可证属于准入企业的最佳方式,当中关键是要相关的管理部门以及审查人员对企业进行严格把关,认真落实对企业的许可证管理工作。无论生产企业的规模与背景如何,均需要对许可证管理工作严格执行,认真负责PCCP管产品质量,以促进该行业的健康发展。
5 PCCP管在腐蚀条件下保护措施
PCCP管类似于传统三阶段管,两者力学性能的决定性指标均为环向预应力钢丝的缠丝螺距、螺丝面积以及螺丝控制应力,若无法保障环向预应力钢丝的缠丝螺距、配筋面积以及螺丝控制应力,将会导致管道面临爆管危险。虽然《预应力钢筒混凝土管》这一标准中对PCCP管的各项参数(如吸水率指标、水泥砂浆强度、水泥砂浆的保护层厚度、水泥净浆施工方法等)做出了明确要求,然而单单依靠PCCP管的水泥砂浆保护层,难以抵抗腐蚀性环境条件对于PCCP管的侵蚀。所以,有必要结合PCCP管材的铺设条件,对腐蚀情况、腐蚀级别进行勘测评估,从而采取相应的防腐蚀对策。现阶段,国内在这方面所应用的防腐蚀对策有2种,一是防腐涂层法,二是阴极保护法。其中,若应用到涂层防腐法,则需要对防腐要求、施工方法进行具体说明,为制造厂进行防腐涂层作业提供帮助。另外,若应用到阴极保护法,需在注明在招标文件中,使制作厂家可预先在PCCP管体内埋导通件,为PCCP管之后的铺设、联通金属部件、实现阴极保护等提供帮助。
6 业主进行资料审核
工程业主需要审核的相关资料包含了多项,例如产品结构设计图纸的准确性、管子结构设计计算结果的合理性、管道参数是否与相关的要求标准相符、管道铺设条件与招标文件中规定要求是否相符、管子结构设计标准的准确性等。一般情况下,工程业主对于PCCP管材料的结构设计文件、产品图纸等的审核工作均不在行,因此其可委托专业人士进行资料审核,从而确保工程顺利完成,管道可安全运行。国内多项重要饮水工程均采取了设计审核,有效保障了工程的安全运行,例如保定廊坊廊涿引水工程、新疆引额济乌工程、辽宁阜新引白工程等。
7 结束语
PCCP行业能否健康发展,不仅需要各个单位(如监理单位、工程验收控制单位、施工单位、工程业主以及设计单位等)的共同努力,其还需要从PCCP管材的多个方面采取控制措施,例如,产品标准制定环节、产品设计环节、产品质量管理环节、施工技术环节、产品检测环节等,从而形成相应的质量管控制度,促进PCCP行业的可持续发展,保障PCCP管产品、管道工程等的安全性与耐久性。
参考文献
[1]余洪方.PCCP管产品质量及管道工程耐久性和安全性的必要措施探讨[J].混凝土与水泥制品,2011(9):28-29.
[2]毛文明,文勇,杨婷.提高预应力钢筒混凝土管(PCCP)工程安全可靠性的主要措施[J].甘肃水利水电技术,2011(9):30-31.
1 产品设计和过程设计
1.1 熟练运用AutoCAD软件绘制二维产品图纸。
1.2 根据图纸对试制样品尺寸进行测量,完成产品检验报告.。
1.3 熟悉三维软件并运用三维软件,根据二维图纸抄画成三维数据和三维数据转二维图纸。
2 产品材料和工艺
2.1 熟悉产品注塑成形过程和成形工艺。
2.2 熟悉塑料工程材料以及材料性能。
2.3 熟悉线束产品的生产过程。
2.4 熟悉线束产品用电线等标准件的相关性能。
3 产品缺陷分析和整改
3.1 了解产品常规缺陷和产品产生缺陷的原因。
公司产品设计师(一级)资格标准
1. 知识:
1.1 专业知识:国家机械制图标准,AutoCAD软件,办公自动化软件,测量工具,三维软件
1.2 企业知识:产品设计业务流程,产品鉴定业务流程,企业产品特性
2. 技能:
2.1 专业技能:AutoCAD软件运用,三维软件运用,办公软件运用,测量工具运用,掌握各种测量方法
2.2 通用技能:沟通能力,学习能力,团队协作能力
3 经验:3个月以上车间现场实习,独立完成5个以上产品二维图纸绘制、三维数据抄画和三维/二维图纸转换。
公司产品设计师(一级)培训要点
1 培训要点:AUTOCAD软件,三维造型软件,办公自动化软件,产品设计业务流程,产品鉴定业务流程,企业产品特性。
2 培训方式:企业内训、在职培
公司产品设计师(二级)行为标准
1 产品设计和过程设计。
1.1 熟练运用二维/三维软件,根据产品总成整体设计方案,对零部件进行详细造型设计。
1.2 了解模具结构知识。
1.3 了解产品结构,产品功能和车灯产品的特殊特性。
1.4 对客户提供的数据与图纸进行核对,并初步分析产品结构和功能。
1.5 对一级工程师进行业务指导。
2 产品材料和工艺
2.1 包装工艺,装配工艺等
3 产品缺陷分析和整改
3.1 对产品缺陷进行分析,并提出有效解决方案。
4 产品质量先期策划
4.1 了解产品质量先期策划内容,依据产品质量先期策划,编写控制计划。
5 项目管理
5.1 了解项目管理知识。
公司产品设计师(二级)资格标准
1 知识:
1.1 专业知识:二维/三维软件 ,模具结构知识,各汽车主机厂车灯标准和线束标准
1.2 企业知识:质量体系,产品设计业务流程,产品鉴定业务流程,企业产品特性
2 技能:
2.1 专业技能:二维/三维软件运用,产品质量先期策划运用
2.2 通用技能:沟通能力,团队协作能力,创新能力
1 经验:产品开发从业 2 年及以上经验,或独立开发(从产品设计到产品批量生产整个开发过程)5个以上产品经验。
公司产品设计师(二级)培训要点
1 培训要点:项目管理,过程FMEA,模具知识,生产过程,试验方法
2 培训方式:委外培训、内部培训、在职培训
公司产品设计师(三级)行为标准
1 产品设计和过程设计
1.1 精通二维/三维软件,根据产品结构和功能要求,进行结构设计和功能设计。
1.2 掌握模具结构知识并能指导产品结构设计。
1.3 熟悉产品结构,产品功能和车灯产品的特殊特性。
1.4 对客户提供的数据与图纸进行评审,并分析产品结构和功能的合理性和准确性。
1.5 收集产品新技术,新材料的信息。
1.6 了解汽车车灯配光知识、标准。
1.7 对二级工程师进行业务指导。
2 产品材料和工艺
2.1 对自行开发的产品,根据产品要求,确定产品零部件使用材料。
2.2 了解产品试验规程,根据要求制定产品试验大纲。
3 产品缺陷分析和整改
3.1 对二级设计师就产品缺陷提出的整改方案的审核,并对其进行指导和深层次的分析。
3.2 与客户沟通,共同解决产品的结构和装配问题。
4 产品质量先期策划
4.1 对产品质量先期策划,根据车灯特殊特性和安全性,进行过程FMEA(潜在失效模式及后果分析)分析,并审核控制计划。
5 项目管理
5.1 掌握项目管理知识,熟练运用项目管理方法对产品开发进行策划、管理。
公司产品设计师(三级)资格标准
1 知识:
1.1 专业知识:项目管理知识,产品质量先期策划,汽车车灯的结构和功能,汽车车灯的特殊特性
1.2 企业知识:质量体系、产品开发业务流程,企业产品特性,相关部门业务流程
2 技能:
2.1 专业技能:掌握设计FMEA和过程FMEA的运用,模具结构知识,试验方法,三维软件运用,项目管理
2.2 通用技能:沟通能力,团队协作能力,创新能力,组织能力,
3 经验:产品开发从业 三 年及以上经验,或独立开发(从产品设计到产品批量生产整个开发过程)10套以上产品经验。
公司产品设计师(三级)培训要点
1 培训要点:项目管理,FMEA过程控制,模具知识,生产过程,试验方法
2 培训方式:委外培训、内部培训、在职培训
公司产品设计师(四级)行为标准
1. 产品设计和过程设计
1.1 熟悉国家汽车车灯标准,并根据汽车整车要求,能独立完成车灯总成件总体方案设计。
1.2 精通产品结构,产品功能和车灯产品的特殊特性(安全性等)
1.2 了解各种新技术,新材料,并能用于新产品开发。
1.3 熟悉汽车车灯配光知识和标准,并掌握车灯配光的试验,检测方法。
1.4 根据公司设计的车灯产品进行总结,编写产品车灯产品的设计规范。
1.5 对三级工程师进行业务指导。
2 产品质量先期策划
2.1 对产品质量先期策划,根据车灯特殊特性和安全性,进行设计FMEA(潜在失效模式及后果分析)分析。
3 项目管理
3.1 掌握项目管理知识,熟练运用项目管理方法对产品开发进行策划、管理。
公司产品设计师(四级)资格标准
1. 知识:
1.1 专业知识:汽车车灯国家标准,设计FMEA,三维软件,项目管理知识,模具结构知识
1.2 企业知识:同三级
2 技能:
2.1 专业技能:车灯配光试验设备运用、车灯配光软件运用、车灯配光设备的操作, 三维软件运用
2.2 通用技能:同三级
3 经验:6年以上工作经历,由3套以上汽车车灯设计经验。
公司产品设计师(四级)培训要点
1 培训要点:CATIA 软件运用,汽车车灯国家/国际标准
2 培训方式:委外培训,专家培训,内部培训
公司产品设计师(五级)行为标准
1. 产品设计和过程设计。
1.1 根据汽车车灯国家/国际标准,熟练运用三维软件,对车灯配光曲面进行设计设计。
1.2 了解整车线束的工作原理,用于指导配合线束的设计。
1.3 对三级、四级工程师进行业务指导。
2 产品缺陷分析和问题整改
2.1 对车灯配光曲面的不合格产品进行分析,并提出有效整改方案。
公司产品设计师(五级)资格标准
1 知识:
1.1 专业知识: 汽车车灯国家/国际标准,车灯工作光学原理,设计FMEA,三维软件,项目管理知识,模具结构知识
1.2 企业知识: 同四级
2 技能:
2.3 专业技能:三维软件运用,车灯配光试验设备运用、车灯配光软件运用、车灯配光设备的操作
2.4 通用技能:同四级
3 经验: 十年以上工作经验,对光学有一定的研究成果,熟悉车灯的工作原理和配光原理,有车灯配光曲面设计经验。
公司产品设计师(五级)培训要点
1 培训要点:CATIA 软件运用,汽车车灯国家/国际标准