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结构设计课程设计
广东工贸职业技术学院
结构设计的必要性
产品结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计;一个好产品首先要实用,因此,产品设计首先是功能,其次才是形状。产品实现其各项功能完全取决于一个优秀的结构设计。结构设计是机械设计的基本内容之一,也是整个产品设计过程中最复杂的一个工作环节,在产品形成过程中,起着至关重要的作用。
设计者既要构想一系列关联零件来实现各项功能,又要考虑产品结构紧凑、外形美观;既要安全耐用、性能优良,又要易于制造、降低成本。所以说,结构设计师应具有全方位和多目标的空间想象力,并具有和跨领域的协调整合能力。根据各种要求与限制条件寻求对立中的统一。
一个产品的结构设计过程:


(注:工业设计师)




(注:MD为结构设计师)


下面说说详细设计阶段
使表述功能原理的机械运动简图实现功能原理方案,要具体化,成为机器及其零部件的合理结构,这是详细设计阶段的任务。因此,要完成产品总体设计、部件和零件设计、全部生产图纸,并编制设计说明书等有关技术文件。在此阶段中,零部件的结构形状、装配关系、材料选择、尺寸大小、加工要求、表面处理、总体布置等设计合理与否,对产品的技术性能和经济指标都有着直接的影响。为此,设计人员应注意以下几点。
▲零部件设计必须满足其设计功能要求。
▲要考虑功能的合理分配和零件结构形状的合理设计。
▲从便于制造加工和降低成本考虑,力求零件结构形状简单,加工面少,材料利用率高。
▲常用零件尽可能标准化、通用化、组合化。
▲总体设计还应满足总功能、人机工程、造型美学、包装和运输等方面的要求。
▲详细设计的步骤一般由总装草图分拆成部件、零件草图,经审核无误后,再由零件工作图、部件图绘制出总装图。
▲最后还要编制技术文件,如设计说明书,标准件、外购件明细表,备件、专用工具明细表等。
下面对现有产品举个简单的结构例子:
分析产品的结构工艺性
分析产品的材料
分析产品的制造工艺
绘制草图,测量尺寸
1
2
3
4
PROE建模,出图
5
分析产品的结构工艺性
加强筋
脱模斜度
由于塑件在模具内固化时体积变小,可能使其包住模具型芯或型腔中的凸出部分。因此,为便于脱模,并防止塑件表面在脱模时被划伤和擦毛,设计塑料件时必须考虑在型腔和型芯沿脱模方向,都具有足够的斜度。
扣位
扣位装拆容易,充份发挥设计做装配的意念。由于和产品同时成形,并且在装配过程中无需配合
加强筋
在不增大塑件厚度的条件下,采用加强筋可以增强制件的刚度和强度,防止翘曲变形,有时也能改善物料在型腔内的流动状况。
结构工艺性
圆角
凹凸纹
支承面
凡有凹凸纹的塑件设计,一般要考虑下列因素:外形美观,凹凸纹与脱模方向一致,并有适当脱模斜度
塑件内外表面的转角处,都应采用圆角过渡,这不仅有利于熔料在模内的流动和塑件的脱模,也有利于消除塑件内的应力集中,并且壁厚均匀度也可得到改善。
当以塑件的整个底面作为支承面时,应将其设计成凹形或设加强筋。这样,既可提高塑件的基面效果,又可延长塑件的使用寿命。
abs塑料
加工性能
力学性能
环境性能
热学性能
分析产品的材料
分析产品的制造工艺
注射成型
注射成型方法有很多突出优点:如能一次成型出外形复杂、尺寸精确的塑料制件,可以极方便地利用一套模具,成批地制得尺寸、形状、性能完全相同的产品,而且所得制件几乎无需进一步修饰或加工,生产性能好,成型周期短,一般制件只需3060秒可成型,而且可实现自动化或半自动化作业,具有较高的生产效率和技术经济指标。因而该方法已成为现代非金属材料成型技术中具有广阔发展前景的一种加工方法。(1)注射成型方法的原理。料斗中的颗粒状物料靠自重喂入柱塞加压室前端,并在其中被加热熔化直至达到流动状态。然后,启动柱塞,使熔融物料以高压、高速通过料筒末端的喷嘴,注射到与制件形状、尺寸相适应的闭合模具内,经一定时间的冷却、定型、固化,再开启模具,取出制件,即完成一件产品的成型工艺过程。
绘制草图,测量尺寸
绘制草图
测量尺寸
标出尺寸
根据产品实物