产品设计原则和技巧分享

1 商品结构设计准则

科学合理的结构设计如果在确保商品必不可少机能的大前提下，使锻造生产成本最高，这也便是责任编辑所要积极探索的研究课题。

（l）要满足用户顾客对商品机能和服务项目的明确要求。机械设备提供更多给顾客的不但是商品的机能，还包括全力支持这些机能的售后。因此结构设计过程中既要特别针对商品的不同机能特征，又要使商品具有较好的修理便利性。

（2）合乎国家的产业发展发展政策和相关的法案、法律法规。

（3）秉持技术标准、小型化、成套的“协同发展”准则。

（4）合乎社会对环境为保护的明确要求。

（5）合乎技术革新的规律性，倚重对专利技术的为保护。

（6）从民营企业的前述工艺技术水平和锻造能力起程，特别强调结构设计与工艺技术、锻造并重。商品结构设计不单是双色结构设计，还包括工艺技术结构设计和锻造结构设计。锻造结构设计应主要从下列两个方面进行研究：

①精简配件的机能或花纹；

②最大限度地同时实现商品的技术标准、小型化、成套；

③尽量使结构设计设计图中所明确规定的金属材料车牌号、种类、技术标准与原有金属材料的使用情况完全一致；

④将吕普县工艺技术与研磨工艺技术更有效地紧密结合起来考量；

⑤根据民营企业现阶段恒定锻造所选用的研磨工艺技术、操作方式准则及相关重要信息来推论工艺技术结构设计的必要性；

⑥优先选择成形研磨工艺技术能确保的体积粒度和表层温度梯度；

⑦综合分析与锻造过程相关的重要信息。

2 商品结构设计基本功

2．1选用“协同发展”准则

（l）配件尽量选用标准件或用标准件改制或外购件。

（2）结构设计花键、螺纹时，应使之便于选用标准刀具、量具进行研磨和检测，特别应优先考量民营企业原有的刀具、量具。

（3）大型结构件、铸钢件的结构设计，尽量采用不必攻丝的紧固件，如用焊接螺母板代替螺孔。结构设计大型工件时，应考量利用已镇成的孔作为基准来焊接螺母板。

（4）尽量选用原有的成形的零部件，或成形的结构和工艺技术方法，使商品成套、小型化。用这种“搭积木”的方法，可以加快结构设计速度、缩短新商品样机试制周期，尽早占领市场。

（5）建立民营企业自己的“标准件库”，加快结构设计试制进度。笔者所在的民营企业现已建立并逐步完善了“厂标准件”制度和“厂标准件库”，将凡是在三个以上主要商品中使用的相同或相似的配件选定为厂标准件。

（6）尽量优先选择统一的锥度、完全一致的板厚体积和车牌号统一的铸钢件金属材料。

2．2从花纹和结构上改进结构设计

（1）尽量减少配件。把两个配件合并成一个配件，例如把焊接件改为冲压件，以此减少配件的数里。

（2）将配件结构设计成对称的结构形式。

（3）把两个商品申使用的花纹相似的零部件，结构设计成能够通用的零部件。

（4）精简每个配件的花纹，改进配件外形，减少弯曲的花纹，有时还可以把压形时难以确保体积精度的配件改为焊接件。

2．3改进工艺技术方案

（l）避免没有必要的切削研磨，特别是没必要的装夹基准面的切削研磨。

焊接件准备用自动化程度较高的焊接机器人进行焊接时，应考量组成配件的焊前研磨，保证焊接件各组成配件之间的相互位置体积，否则误差太大，机器人将无法自动跟踪焊接。

(2)在确保零部件可*、科学合理使用的大前提下，降低体积粒度、表层温度梯度、形位粒度等研磨精度等级明确要求。

（3）减少配件的弯曲花纹和复杂程度，降低废品率和锻造锻造生产成本。

（4）型钢在进行长度下料时，尽量把火焰切割改为型钢剪切下料；一般板料的火焰切割改为用剪板机剪切下料；长方形条状工件从四边剪切改为用条钢，仅仅是长度上的剪切下料。

息，对主要零部件进行必要的价值工程分析。

2．4选用节省资源、减少污染的工艺技术技术

（l）铸钢件改为焊接件。

铸造行业很难彻底地解决环境污染问题，并且容易产生铸造缺陷，而选用焊接技术和焊接件就可以比较容易地解决这些问题。

（2）在确保配件强度，优化板厚体积的大前提下，尽量减轻配件重量。结构焊接件的结构设计，一定要使筋板受力，避免焊缝受力。在结构焊接件的构成中使用厚板往往并不是强度的需要，而是刚度的需要，即焊接时厚板的变形小，或焊接件承载时变形小。一些单独的厚板往往是可以用薄一些的板加上适当的筋板来代替，这样不但减轻了总重，承载能力也会增加。

（3）优先选择科学合理的焊缝长度和焊角大小等参数。有相当一部分结构设计人员常常将“强度焊缝”与“联接焊缝”相互混淆，结构设计时往往出现明确要求焊接件中的焊缝一律焊透、焊角越大越好的倾向。其实优先选择焊透还是不必焊透，是结构设计人员应慎重考量决定的。应仔细研究焊接件的受力状态，再决定所要选用的焊角体积和焊缝长度。能用断续焊缝的决不明确要求在全长方向上满焊，这样一则可以节省焊接研磨生产成本，二则也可减少焊接变形；能用角焊缝的，尽量不在配件上开坡口后再焊接，以减少一道开坡口的工序。

（4）选用少切削或无切削研磨的工艺技术方法，以提高工件强度，降低锻造生产成本。对于齿轮研磨，汽车行业中早已大量选用整体滚锻、精锻成齿的方法来减少甚至取消齿形的研磨量。机械设备的驱动桥差速器齿轮现也已开始选用精锻齿轮。精锻使得金属纤维沿齿形成形方向包络，不象一般齿轮切削齿形时把金属纤维切断，精锻齿轮大大提高了齿轮的承载强度，减少了切削量，甚至可以不必再进行齿形研磨，降低了锻造成

本。

（5）尽量用焊接件代替一些自由锻的锻件。

（6）统一配件的热处理技术明确要求和工艺技术规范，以便可以在同一炉中对不同配件同时进行热处理，提高电炉利用率；节约电力消耗。

（7）充分利用锻件余热，在锻后继续加热，直接进行锻后正火等热处理。

（8）根据配件的具体情况，制定合理的热处理技术明确要求。

中碳钢或合金中碳钢配件选用调质处理，可有效提高和充分发挥金属材料的机械强度等性能。但是对于轴径比较粗大的轴类配件，调质时淬火的有效层只有几毫米，经调质、机械研磨后所剩无几，而心部状态实际上并没有得到很好的改善。所以根据笔者的经验，φ70以上的实心轴类配件，可以考量选用正火十机械研磨或正火十淬火十磨削外圆的工艺技术流程。因为轴类配件往往选用高频或中频淬火，加热只发生在外圆表层，心部织前述不可能被淬透。若用盐浴炉加热，心部可以被加热，但金属材料的淬透性有限，调质时的淬火前述在心部还是淬不透的。而正火可以有效改善配件的整体组织状态，细化心部金相组织，这对有些配件来说已经足够了。

(9)液压系统结构设计时，应充分考量机器的整体布局，液压油箱的容积以足够用为准则，使液压油用量为最少；管路走向简单紧凑，长度尽量最短。同理，在结构设计电器系统和制动管路系统时，都应使电缆或制动管路走向科学合理，长度为最短。

3 结论

商品结构设计是个综合重要信息处理的复杂过程，它最终的结果是把线条、符号、数字绘制成科学合理的结构设计双色，结构设计人员应从下列两个方面综合考量；

（l）精简每个配件的花纹，使机器结构简单；

（2）合并配件的机能，减少零件的种类或数量；

（3）应用新结构、新工艺技术、新金属材料、新原理来精简商品结构，提高商品的可*性；

（4）分解部件，研究其装配、组装的最简单的结构；

（5）对相似配件进行分组；

（6）对相似商品按标准数序列进行商品成套分析；

（7）同时实现商品配件的小型化和技术标准。

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