产品结构设计原则模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇产品结构设计原则，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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中图分类号：TH156文献标识码：A文章编号：1672-545X（2015）11-0258-02

作者简介：郑海航（1987-），男，广东汕尾人，学士，准备评中级机械工程师，研究方向：产品结构开发

电子产品的功效不仅需要通过原理性设计来实现，同样也需要进行电子产品结构设计优化来实现。电子产品的结构性设计与原理性设计相辅相成、不可分割，在电子产品设计时要综合考虑。但是一些电子产品设计人员在产品设计时只侧重于功能性原理设计，忽略了结构性设计。在对电子产品结构设计时要充分考虑到电子产品的功能，综合考虑电子产品生产和维修、产品设计零件材料、产品功效实现、产品用户使用、产品使用寿命、产品经济效益等影响因素。

1电子产品结构设计的要求与原则

1.1电子产品的结构设计要求

电子产品结构设计的要求一般体现在以下几个方面：第一是功能要求，电子产品作为一种商品，要在结构设计中体现自身的使用价值；第二是产品质量要求，产品美观、实用、环保等质量要求决定了产品的价值，有助于实现电子企业的经济效益；第三是产品结构优化，电子产品结构设计涉及到工艺、材料、联接方式、形状、位置、尺寸等结构设计元素，找到结构优化的最佳方案；第四实现结构设计创新，现代电子产品与信息技术同步发展，在高速发展的现代社会，电子产品更新升级速度相当的快速，所以在对电子产品结构设计时要运用创造性思维，运用最先进的电子技术和设备，实现电子产品的盈利。

1.2电子产品结构设计的基本原则

第一，实现各个部件的预期功能的原则，立足结构设计的整体，协调各个结构之间的关系，简化电子产品结构，实现一个结构多种功能；第二，遵循强度与刚度的要求，通过结构设计、减小应力集中、改善受力情况来增加强度，对外壳材料进行综合的检测，满足所需要的强度和刚度；第三，满足制造工艺和装配要求的原则，在结构设计中，要简化电子产品零部件的配置、提升产品装配性能、合理划分装配单元等来实现零部件的合理安装；第四，满足用户审美的原则，电子产品不仅要有实用功能，更不可以忽视电子产品的外在美感[1]。

2结构设计阶段应考虑的主要因素

2.1产品的生产和维修方面的因素

做好电子产品结构设计生产和维修环节，笔者建议从以下几个方面做起：一是增强元器件布局的安全性、高效性、方便性。做到电路清晰识别，避免波峰焊出现隐蔽效应。产品的生产是做好电子产品的基础，因此在产品生产阶段就应当做好结构设计，设计好的产品才能投入生产中。电子产品的设计一定要结合其实用性考虑，将实用性纳入到电子产品结构设计工作中，做到产品的美观设计和实用设计相结合。其次，注重组件部件的连接。组件部件的连接要综合考虑连接线的方式和种类，其对组装效率和产品检修有很大的影响，一般来讲，排线连接生产效率要高，插拔连接较方便，同时，在维修方面的设计也非常重要，电子产品要做到维修便捷，因此在维修方面的设计要易于打开相应设备，维修的线路和主板能够直观地被维修人员看到，及时检查故障点，快速维护产品性能。产品生产和维修是结构设计阶段应当考虑的首要因素。

2.2产品设计零件材料方面的的因素

对产品设计零件材料的选择，也将极大的影响到电子产品设计的效果。在零件材料的选择上，要考虑零件材料是否环保、可回收再利用、安全等因素。在对电子产品设计零件材料的选择上，要选择信誉较好、价格较合适的厂家，不能贪图低价的便宜，缩减生产成本，采购前要选定产品设计所需要的材料，采购时尽量选择材料优质，价格合适的厂家，采购来的零件材料要送到相关的检测部门，经过一系列的检测程序后，安全合格后方可投入到正式的电子产品设计环节中；电子产品的种类不断增多，电子产品的使用人群增多，电子产品的普及产生了较多的电子污染，对土地资源、水资源等都造成了不可修复性的威胁。可是相关电子技术设计人员却忽视了对电子产品的后期处理，造成许多电子产品在被使用后没有得到科学的处理方法，电子设计人员要牢牢树立环保意识，要实现电子产品设计各个环节的无污染。另外，还要考虑电子产品的可回收利用。

2.3产品功效实现方面的因素

电子产品的功效能否实现很大程度上取决于产品内部布局的合理性，因此要想实现电子产品预先设计的功能，就必须要考虑元器件布局、电路板布线、组件部件布局、以及三者之间的相互影响。在元器件布局上要克服电路之间相互干扰的问题，考虑电路板承重限度，避免过重导致电路板的变形甚至是断裂，对于怕热的元器件要远离物源；在电路板布线方面，要考虑公共、高频线路阻抗、信号、接地等因素对信号的影响，避免分布电容对布线带来的干扰；在组件部件布局方面，应该考虑到与相关因素的地理位置距离。

2.4产品在用户使用方面的因素

电子产品设计是为了服务广大用户，因此，要考虑到用户使用方面的因素。电子产品贴近人们生活，所以务必要保证其安全性，完善安全保护接地措施，安装电子安全设备，比如安全接地、防雷接地等，消除触电的隐患；杜绝外界因素对电子产品机械零部件损害，延长电子产品机械零部件的寿命；电子产品对外辐射较大，久而久之，对设计人员、用户等都形成了无形的生命威胁；对电子产品结构的设计要有可靠的防过热高温、防火、防爆措施；同时，不可忽视对电子产品运输、存储时的安全，防止引起意外爆炸。

2.5产品使用寿命方面的因素

产品的结构好坏，对产品使用寿命有着很大的影响。综合考虑散热、热保护、热机械固定、太阳辐射等温度对产品使用寿命的影响因素，及时为元器件散热，对功率性发热的元器件实施热保护，避免长时间的太阳直射，保护元器件，避免电子产品的过早报废，延长产品使用寿命；保证电气连接、机械连接的可靠，进行防振动设计，防止连接松动和噪音产生；在结构设计时既要避免内部电路的误操作，又要避免外部电路的误操作，避免误操作对元器件的损害。避免印制线路由于电路板变形过量而断裂，提高产品的耐用性，提高产品的使用性能[2]。

3结束语

实现电子产品结构设计需要综合考虑很多因素，只要电子设计人员准确把握电子产品结构设计的影响因素，才能实现电子产品的预期功效，使电子产品更加符合人们的需求，满足人们日益增长的使用需要，使电子企业在激烈的市场竞争中处于不败之地，获得长足发展。

参考文献：

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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

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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

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从2010年1月18日起上调存款类金融机构人民币存款准备金率传递出央行希望适度降低当前流动性过剩的信号。

对于广大投资者来说,加息意味着选择一个新投资理财方向。银行结构类理财产品提供了丰富的投资领域。下文将分别介绍各类资产与利率的关系,展现不同种类产品对利率变动的敏感程度。

汇率类理财产品

简述:

此类产品通常以美元兑其他币种的汇率为挂钩标的,掌握美元指数的大体走势,便能较好的控制汇率类产品的风险。

原理:

2009年10月6日,澳央行升息,这一举措支持了澳元强势。2009年12月5日美国超预期的失业和非农就业数据公布后,美国升息预期提高,这支持美元在2009年年末完成绝地反击。2010年外汇市场的环境将与2009年有明显区别。各国量化宽松的货币政策将逐渐终结,升息也将成为许多国家的选择。在各国退出政策和升息的博弈中,如何退出、何时退出,将会对该国货币在2010年是否处于相对有利的地位产生深远影响。

从汇率类产品结构看,设置阈值(临界值)是常规手法,若挂钩汇率超出或等于这个阈值,则投资者获得较高收益,相反则获得较低收益。产品的设计和发行机构会根据具体市场情况调整阈值,因此对于投资者而言,此类产品的超额收益率不会有太大波动。

配置原则:

在配置此类产品的过程中,投资需要关注产品的投资币种,一般以澳元或者美元类产品作为首选。但随着人民币升值压力逐渐加大,国内投资者应谨慎购买外币产品,以持有人民币资产为佳。

信贷类理财产品

简述:

信贷类理财产品是商业银行借助信托渠道将理财资金投资于企业贷款的一种理财方式,产品收益挂钩贷款企业的信用风险。此类产品多数投资于优良信贷资产,但存在一定本金损失风险,对利率波动敏感,并会因投资期限偏长而增加流动性风险。

原理:

产品的预期收益率水平介于同期存款基准利率和贷款基准利率之间。利率波动期,预期收益率水平会随基准利率调整。(参见表2)。分别选取六个月存款利率和六个月至一年(含一年)的贷款利率作为参考,产品预期收益高出存款利率39个基点,低于贷款利率209个基点。其绝对值分别对应投资者和机构的收益,基本遵循“开”分成。

利率下降期,信贷类产品可能会提前终止;利率上升期,由于此产品投资期限较长,易造成相对收益打折。

配置原则:

利率波动期,尤其是在利率上升期,应当选择期限较短的信贷类产品或者“随息而动”型信贷类产品。“随息而动”是指产品的预期收益率随银行存款或贷款利率而浮动,即:预期收益率=期初预期收益率+(调整后银行存款或贷款利率-期初银行存款或贷款利率)×参与率。

黄金类理财产品

简述:

2009年9月以来,国际金价一直处于高位震荡。2010年,通胀预期强烈,为避免出现负利率,央行加息信号愈加明显。2010年年初,美元的弱势格局被打破,进而打压了黄金、石油等大宗商品的上升空间。

原理:

2009年黄金挂钩结构产品的最大特点为看涨(单向看涨或在某一个价格区间内看涨)模式,且在投资期限上采用短期化模式,这种设计策略可以锁定金价迅速上涨带来的收益。进入2010年,黄金挂钩结构化产品依旧是理财市场的追逐热点,不但有避险保值、对冲通胀风险的优势,而且通过杠杆化的结构设计,达到“以小搏大”的目的,从而获得高收益。

配置原则:

首选择结构类型。未来一段时间,此类产品的结构设计将依然采取看涨结构和区间结构。今年的区间结构将会在起初价格上下设置波动区间,无论金价上涨或下降,只要不超出设定区间就能获得较高收益。为防止黄金价格回落,投资者选择这类结构的产品较为保险。

同时投资者需要关注对产品期限的选择。存贷款利率的上升,必然会导致理财产品预期收益率的上升。投资者应尽量持有短期产品,以避免因利率上升而遭受机会成本损失。

利率类理财产品

简述:

同业拆借利率是利率类结构性理财产品最常见的挂钩标的。此类优势在于收益稳定,多数产品属于保本浮动或保息浮动型,无本金损失风险;缺点在于不具备博取高收益的可能。

原理:

利率类产品多采用区间型结构,其次是看涨或者看跌模式。区间型产品的收益主要取决于挂钩利率走势、挂钩利率落在计息区间的实际天数和产品计息总天数。利率波动期内,挂钩利率落在区间之外的可能性增大,区间型尤其是窄区间型产品的收益会受到影响。

看涨或看跌型产品收益主要取决于挂钩利率走势和触发线水平。在利率波动期,挂钩利率达到触发线的可能性增加。利率上升期内,看涨型产品获得高收益的可能性增加,看跌型产品反之。

配置原则:

适宜配置区间宽度较大的区间型产品。在利率上升期(下降期)可相应配置看涨型(看跌型)利率类产品。

结构化理财产品的最终收益不仅仅是由挂钩标的的资产类别和走势所决定,还包括产品的期权结构、投资期限、进场时机以及投资币种的汇率等因素。在通胀预期加强,加息政策显现的背景下,投资银行理财产品应坚持三原则:

认清期权结构原则。投资者在了解产品预期收益的同时,更要关注产品结构设计。历次出现问题的结构产品不只是结构设计瑕疵,也存在投资者没有充分了解产品结构,对标的走势预期与产品结构设计的方向不一致的原因。

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随着影像技术的高速发展，人们可以随时随地地将身边正在发生的事情、景物和人物录制在自己的相机或手机里。而这些高科技产品的核心零件正是有着高精度的光学元件。以往这种光学镜头都以玻璃为主材，但玻璃难免存在质量大、脆性大、价格高等缺点，因此近年来人们开始选用聚合物材料代替玻璃镜片，并逐渐应用在通信行业、医疗器械、汽车工业，以及信息行业。而能否实现批量生产关键在于注塑成型。

众所周知，注塑成型广泛用于塑件批量生产，但传统注塑成型技术难以达到光学元件的精度。若要达到所需的尺寸公差和表面质量，必须优化整条工艺链。经过多年的研究，如今可以通过精密注塑成型技术制成功能更多、价格合理的精密光学元件，满足市场的需求。

研究注塑成型工艺，能够发现精密注塑成型与传统注塑成型相比有六个明显不同。

一、产品结构设计

为了获得最佳的表面质量和最小的尺寸公差，产品结构设计是非常重要的。产品设计也标明塑件的尺寸公差。从一些经验得知，常见的设计原则如下：避免塑件局部壁厚，产生缩孔；控制最小壁厚的尺寸（材料决定）；在光学元件起作用的表面不能有孔、槽位等，防止形成熔接痕；壁厚变化不能太大，选择平稳过渡；保持塑件壁厚

均匀。

由于塑料的稳定性比玻璃要差，所以塑料镜头折射率的准确性要比玻璃镜头低。一般而言，标准环境条件下，塑料镜片的折射率变化范围大于1%，而折射率的变化将会引起镜头焦距的变化。从物理实验可知，常见球面镜头的焦距是由折射率n，镜头厚度T和球半径R决定的，而且这三个参数对焦距的影响各不相同，其中又以折射率n影响最大。为了减小折射率的变化，在设计时必须严格标明镜头的形位公差和加工精度。

二、刀具设计

刀具设计与产品设计同样重要，切削效果会直接反映在塑件表面上。当塑件的精度达到微米级（μm）时，刀具的尺寸公差必须低于1μm。虽然这对于刀具设计不是一个简单的事情，但还是有许多刀具单元可供选择的。有一点值得注意的是：尺寸稳定的刀具需要高强度的材料，而且该材料能适应各种热处理工艺，而后者的重要性往往被忽视。实验证明，如果硬化钢的金相组织从奥氏体向马氏体转变的过程并没有完全结束，材料的微观结构会发生变化，引起宏观的尺寸变化，即使在没有受载荷的情况下，也会发生0.01～0.001mm的变形。

三、注塑成型设备

注塑成型设备是整条工艺链的一个重要组成部分。注塑设备能够熔融、塑化聚合物，使其注入模具，不断循环。它需要精准地控制每一个工艺参数，例如注射温度、注射量、注射速率、型腔压力等等，注塑设备的精度决定了塑件的成型精度。

精密注塑成型设备是一个闭合回路，它的运作完全受那些参数控制。注塑成型时，每一个机械动作都必须准确无误（例如两块模具安装板移动时的平行度），而且设备上所有的零部件都要求高度的稳定性。由于成型设备的驱动单元由电力传动，在精确性和复现性方面有明显优势，适用于精密注塑成型。

四、模具车间的加工能力

除了设计元素，精密加工也是注塑成型一个非常重要的部分。模具加工必须经过精密的机械加工和紧密配合的装配流程。如果没有好好控制这一部分尺寸公差，后期的注塑成型加工将难以再修复塑件的尺寸公差，或者允许调节的注塑成型参数范围更窄了。随着高速切削的发展，可以预测，精密高速多轴铣削加工将慢慢取代EDM（放电加工）。

为了使模具镶件达到质量要求，可采用单晶金刚石作为机夹车刀的刀粒进行车削加工。金刚石车削的最大缺点是不能直接切削黑色金属，例如钢铁，因为铁会使金刚石磨损相当快。目前，一些企业在热处理工艺方面做了一些研究，就是通过改善合金工具钢的切削性能以达到单晶金刚石车削的效果。从初期的结果看起来非常有希望。当然我们还必须留意车削或铣削刀具本身，因为硬质合金车刀经过高速车削后，刀刃会磨损，就需要采用精密磨刀机重磨刀刃刀尖。我们要高度重视这些刀具的切削平面和切削刃，即使是切削刃上极小的瑕疵都会在成型后的产品上反映出来。

五、注塑成型工艺

注塑成型工艺可分为两种类型：传统注塑成型和注塑压缩成型。传统注塑成型时，塑料冷却过程中会产生内应力，改变塑件性能，引起镜头偏光。为了克服这个潜在的内应力，其中一种处理方法是塑件退火处理，但这种方法会使塑件产生变形，不太合适。现在可以采用注塑压缩成型，注塑压缩成型常用于成型带有细微结构的产品，例如带有衍射功能的塑料镜头，它与传统注塑成型工艺有几点明显不同。概括其成型工艺参数范围如下：

注射压力（保压压力）：大于100MPa（因塑件或材料而定）；注塑速率：因模具、塑件、材料而定；塑化温度：200～320℃；模具温度：100～150℃；成型周期：0.5min以上。

因为精密注塑成型属于新型注塑方法，因此其成型参数没有经验可借鉴。为了获得合适的成型参数，可采用如下方法进行尝试。首先设计和制造一套注塑模（没有考虑收缩率），第二步选择其中一个注塑成型参数，将其划分为若干个微分，逐一进行注塑优化。然后检测成型后的塑件尺寸，根据塑件修改注塑模的形状和尺寸。这种方法所得到的工艺参数往往具有较高的稳定性和准确性。当然，要实施这个方案必须具备精密的测量设备（三坐标测量仪）、先进的制模车间（多轴铣削中心）和设计部分的数学能力（仿真分析）。

六、技术人员能力

为了使塑件获得严格的尺寸公差，精密注塑成型从一开始就必须进行考虑。考虑光学设计、产品结构设计、成型工艺参数和成型设备等各方面因素，并将这些相互作用的多个因素作为一个整体统一考虑，不能忽略任何一个。因此需要聘请一些掌握高新技术和经验丰富的设计工程师，他们能够完成例如光学设计、产品结构设计、刀具设计、有限元分析和模流分析等工作。从另一方面来讲，虽然如今注塑成型过程的大部分操作都能够通过电脑控制，实现全自动化生产，但是车间里仍然需要一些受过高等教育的高技术人才。因为精密注塑成型过程的控制是注塑成型领域里最前沿的一种技术。其典型特点是注塑机拥有先进的控制界面，需要有人不间断地监控，并及时调整关键的工艺参数，因此人的因素非常重要。

有了精密注塑成型，聚合物光学元件实现了大批量和高精度的生产。当然这只是一个开始，精密注塑成型在一些方面仍然没有做到尽善尽美，例如：聚合物材料研发、注塑成型设备设计、模具状态探测、塑件精密测量、模塑仿真分析软件应用等方面都可以深入地研究，这些必将为人们提供更优质的塑料光学镜头。

参考文献：

[1]叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]约翰纳伯（F.Johannaber）.注射成型机使用指南.北京：化学工业出版社2003.

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2 摘要 7

3 系统详细需求分析 8

3.1 详细功能需求分析 8

3.1.1 MIS分系统的功能需求 8

3.1.2 EDM分系统的功能需求 8

3.1.3 CAD/CAPP分系统的功能需求 9

3.1.4 MFS分系统的功能需求 9

3.1.5 SES分系统的功能需求 10

3.2 信息需求分析 10

3.3 性能需求分析 10

3.4 接口需求分析 11

4 系统总体方案设计 13

4.1 系统组成及逻辑结构 13

4.2 应用系统结构 14

4.3 支撑系统结构 18

4.4 系统集成 20

4.5 系统工作流程 22

5 MIS分系统详细设计 24

5.1 前言 24

5.2 MIS分系详细需求分析 24

5.2.1 功能需求 25

5.2.2 信息需求 27

5.3 MIS分系统总体设计 28

5.3.1 MIS分系统结构设计及子系统划分 28

5.3.2 MIS分系统技术方案 33

5.4 MIS分系统中各子系统详细功能设计 36

5.4.1 经营管理子系统详细功能描述 36

5.4.2 物资管理子系统详细功能描述 36

5.4.3 生产管理子系统详细功能描述 37

5.4.4 质量管理子系统详细功能描述 45

5.4.5 财务管理子系统详细功能描述 46

5.4.6 办公自动化（OA）与人力资源子系统详细功能描述 48

5.4.7 设施管理子系统详细功能描述 49

5.5 MIS分系统界面设计 50

5.5.1 MIS分系统外部的信息界面划分 50

5.5.2 MIS分系统内部的信息界面划分 51

5.5.3 MIS分系统用户界面设计 53

6 CAD/CAPP及EDM分系统详细设计 56

6.1 分系统详细需求分析 56

6.2 分系统结构设计及子系统划分 57

6.2.1 分系统的逻辑体系结构 57

6.2.2 分系统的子系统划分 58

6.3 分系统功能详细设计 58

6.3.1 工程和产品设计子系统 58

6.3.2 零部件设计子系统 59

6.3.3 工艺设计子系统 59

6.3.4 产品技术图档管理子系统 59

6.3.5 项目和任务管理子系统 61

6.3.6 产品结构及零部件装配子系统 63

6.4 分系统界面设计 64

6.4.1 外部界面设计 64

6.4.2 内部界面设计 65

6.4.3 用户界面设计 65

7 MFS分系统详细设计 67

7.1 分系统详细需求分析 67

7.2 分系统结构设计及子系统划分 67

7.3 分系统功能详细设计 68

7.4 分系统界面设计 70

8 信息编码设计 72

8.1 编码原则 72

8.2 信息分类 72

8.3 编码规则 73

8.3.1 单据与文件编码规则 73

8.3.2 人员机构编码规则 73

8.3.3 自制件编码规则 75

8.3.4 原材料编码规则 76

8.3.5 标准件编码规则 76

8.3.6 设备器材编码规则 76

9 数据库系统设计 78

9.1 需求分析 78

9.2 信息模型 78

9.3 数据库设计 79

9.3.1 数据库选型 79

9.3.2 逻辑结构与共享方式设计 79

9.3.3 安全和保密性设计 80

10 网络通信系统设计 81

10.1 FIBOW-CIMS网络设计要求 81

10.2 网络结构设计 81

10.2.1 网络结构选型 81

10.2.2 网络互连设计 82

10.2.3 网络信息载体及硬件配置 83

10.3 网络布局设计 84

10.3.1 网络的物理布局设计 84

10.3.2 光缆敷设 84

10.3.3 验收技术指标 85

10.3.4 其他注意事项 85

10.4 网络操作系统 85

11 关键技术及解决方案 87

11.1 SFCAD等CAD软件与EDM的数据接口 87

11.2 基础数据的采集和信息的分类编码 88

11.3 “面向企业决策者”的综合查询与辅助决策支持功能开发 88

11.4 企业INTRANET的建立及B/S应用模式的开发 89

11.5 EDM工程数据库中BOM到MIS数据库的转换 90

12 系统配置 91

13 工程实施与测试计划 93

14 投资预算 95

15 附录 98

：39000多字

400元

篇7

中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0094-02

随着现代电子产品的高度集成化和小型化，以及用户对设备的可靠性、环境适应性等提出的越来越严格的要求，使得电子设备结构复杂程度不断提高，也使产品的装配面临越来越多的困难，导致出现装配质量下降、装配效率降低等一系列问题。在这一环境下，引入面向装配的设计（DFA）这一产品开发模式，在电子设备结构设计阶段即充分考虑产品的装配环节以及各种相关因素的影响，采用简化产品设计、减少零件数量、使用标准件、零件装配模块化和减少装配过程中的调节、装配防错等方法，并利用分析、评价、规划、仿真等各种技术手段，不断地完善设计和改进装配性能，确保装配工序简单、效率高、质量高、不良率低和成本低[1]。

1 基于SolidWorks的DFA应用方法

将SolidWorks功能和DFA方法相结合，在SolidWorks的环境下，主要可以进行以下三方面的应用方法研究。

1.1 简化设计

简化设计就是在设计中遵循KISS原则。简化设计过程往往是对已有的产品结构进行提炼和优化的过程，可以充分利用CAD的数据存储和规划优势，建立各种库文件，选择和调用成熟设计和模块，构建具有较高装配性能的产品。

1.2 标准化模块化设计

在电子设备结构设计过程中，运用标准化和模块化的设计方法，能大幅提高装配质量的可靠性，使装配问题能更早、更容易被发现，从而提高产品装配效率和装配质量。

1.3 虚拟装配

以产品设计为中心的虚拟装配，是在虚拟环境下对CAD模型进行装配性能分析的一项计算机辅助设计技术。基于DFA虚拟装配的基本任务是寻求产品装配结构的最优解，即通过CAD模拟产品装配、进行定量或定性分析，找出结构设计中装配性差的结构特征，进行设计修改和完善的过程。

使用SolidWorks 等CAD软件，可对产品的三维模型进行虚拟装配，并利用CAD提供的分析模块，进行包括静态干涉、运动干涉分析以及装配公差分析等装配性能分析、判断和改进。

2 DFA应用步骤

产品概念设计阶段的主要任务是根据用户要求、设计输入定义产品的架构，并将产品进行模块划分；在此基础上，建立产品装配模型，将各类库文件引入建模过程中，贯彻标准化、模块化设计理念；完成装配模型建立之后，开始虚拟装配，即对模型进行装配性能分析，运用 DFA简化设计等方法对装配体及零部组件进行简化、合并等设计改进，并且进行装配相关检查，直到得到优化模型。

根据DFA的应用方法，制定出在SolidWorks环境下产品设计的流程，见图1所示。

3 DFA装配建模

主要需要建立两类模型，一类是建立一系列库模型，一类是对产品本身结构的建模，而前者是后者的基础。在对产品建模的过程中贯彻标准化模块化思想，为产品的简化设计提供良好的土壤。

3.1 产品装配建模

CAD装配建模有自下而上和自顶向下两种方法。自下而上设计法即首先完成零件设计建模，然后在装配文件中逐一插入零部件，组合成装配体模型，零部件之间无关联；自顶向下法为在装配文件中直接建立零部件模型，零部件之间往往存在几何关联以及配合限制。

综合两种设计方法的优势，在方案设计阶段，采用自顶向下的设计思路，首先规划产品装配体的框架，划分模块类型，在此基础上，将产品主体零件在装配图中进行初步建模或者将通用模块装入装配体中，使产品具备基本的模型架构，然后进入自下而上的模式，对构成装配体的零件模型作细化处理以及建立相关的零件，将生产的零部件装入装配体中并进行配合限制，逐步装配形成产品最终的装配模型。

3.2 库文件建模

库文件泛指CAD软件可调用的所有子组件和模块，它是构建新研制产品的基础，也是面向装配的设计中标准化和模块化设计原则实施的基础。

库文件建立的原则是：

（1）库文件归属文件夹应层次分明，库文件名应简洁明确地表示出库集合的特征，以方便选用；

（2）库文件中固化的组件和模块，如紧固件、外购件等，尽量以零件形式建模，以便存储和调用；

（3）分析同一系列模块的主要安装尺寸，形成尺寸系列表，以方便建模和扩充；

（4）同一系列化零件的建模尽量采用一个模型、多个配置；

（5）模块应尽量包含安装基准、安装尺寸等装配信息，有助于选用和避免装配加工错误。

根据库文件存放的位置和模块的类型可分为两类库，一是存放于计算机本地的本地资源库；另一种需要通过网络管理可上传和下载的ODM电子仓库。

3.2.1 本地资源库

根据电子设备的特点，在CAD环境中主要建立紧固件库（螺钉、螺母等）、电子器件库（连接器、显示屏、键盘、滤波器等）、机械成品库（风机、减震器等）、材料库（屏蔽材料、密封材料、铝型材）以及通用件库（机柜、机箱、控制台、把手、导轨、走线架等）。建立各种库后，将其存放地址添加到SolidWorks系统选项中的设计库中，即可开始在CAD界面中直接调用设计库文件。库文件的设计、编辑、修改等较容易实现， 技术人员可以通过改变某些参数而不必改动元件设计的全过程来更新设计。

3.2.2 PDM电子仓库

SolidWorks Workgroup PDM作SolidWorks的插件，主要用于工作组的产品数据管理，可以将本地成熟产品的数据检入到电子仓库，同时也可以分享工作组内其他成员上传到电子仓库并共享的数据，以实现设计资源的充分利用，并且能确保设计版本和复杂的结构件挂接关系得到有效管理。

根据电子设备结构面向装配的设计需要，以便于选择和调用为建库原则，电子仓库可主要划分为公用资料库、设备资源库和工艺资源库等。将设计相关标准、规范、资料放入公用资料库中；将工艺相关规程、工具资料等放入工艺资源库；设备资源库可以根据电子设备使用的工作环境，如地面、车载、舰载、星载、机载等进行分类，也可以按照结构形式、密封性、抗冲击振动性和电磁兼容性等产品结构特点设置有利于搜索的关键词。

4 装配性能分析

4.1 直观检查

SolidWorks软件界面中提供了装配统计、对称性检查、质量特性以及间隙检查等命令，可以很方便、直观地对已建立的产品模型进行相关的统计和检查，根据检查结果对装配体作进一步简化、合并、调整等减少装配错误、提高装配效率的设计，直观检查一般包含以下几项：

（1）考虑把相邻、相似、对称的零件合并成一个零件；（2）设计多功能零件，减少零件数量；（3）合并减少紧固件的种类、数量；（4）调整装配体及主体零件重心，避免装配时失稳；（5）通过间隙检查，避免零件过约束；（6）进行防错设计，避免非对称零部件具有一个以上的装配位置。

4.2 干涉检查

对产品装配体的干涉检查主要包括静态干涉检查和运动干涉检查两种方式。

SolidWorks命令项中的干涉检查，能够直观、明确、定量地给出装配体静态情况下干涉的零件、部位和干涉几何尺寸，有利于对干涉的零部件定位、定向进行设计修正。

对实现机械运动的产品，采用虚拟仿真工具SolidWorks Motion插件，对虚拟装配体进行运动学和动力学状态的仿真，模拟产品的不同运动状态，检验产品的运动性能及设计计算结果的正确性，对运动部件进行运动干涉检查，查看限位运动的干涉情况以及装配情况和零部件模型的精确程度，有助于在设计中发现产品结构空间布置的干涉和运动机构的碰撞等问题。

更好地完成干涉检查的关键点是完善装配体模型，尽量详尽真实地建模，特别是应注重建立自制件以外的外购件、紧固件、附件等的真实几何模型，往往一些看似微不足道的省略处会在实际装配时出现干涉问题。

4.3 公差分析

SolidWorks有 DimXpert和TolAnalyst两项与公差相关的插件。DimXpert可以直接在3D图形中按照标准生成标注，还可以帮助用户查找图形是否缺少尺寸；TolAnalyst主要作用是解决公差设计的问题。

将公差分析的结果与装配体的简化设计原则相结合，简化装配关系、减少尺寸链数量、减小累积公差，才能够降低尺寸公差等级，实现宽松且合理的公差设计，提高装配质量和装配效率。

4.4 动态装配

SolidWorks的爆炸视图和animator插件可提供静态和动态装配拆分效果图，按需要对虚拟装配体进行拆分、分组，通过爆炸路径和键码对动画进行编辑，生成各虚拟装配体各部分的动画和图样文件。可以用于电子设备结构设计方案评审中，提供直观生动的产品效果；也可以直接应用于实际装配生产，特别是对于复杂的产品的装配具有指导作用。

5 结语

通过基于SolidWorks软件及其插件对电子设备结构面向装配的设计作了一些研究和尝试，体会到无论对软件强大功能的应用，还是对先进的产品设计模式的理解和运用，都需要更加深入地探索。新的设计方法和设计思路在不断涌现，CAD软件的功能也在与时俱进，设计师如何将两者更好地结合进而提升设计水平，是结构设计人员面临的一项艰巨任务。

参考文献

篇8

中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）20-0036-02

近年来，随着变压器产品结构的不继改进，以及企业间竞争的日趋激烈，传统的产品设计方法已经很难满足企业当前生存和发展的需要。企业为了能在市场竞争中处于有利位置，实现产品设计数字化、自动化势在必行。计算机辅助技术（CAD/CAPP/CAM/ERP等）在企业产品开发和生产过程中日益得到广泛的应用，广大设计人员对CAD系统的功能要求也越来越高，他们已经不再满足于利用CAD系统达到“甩图板”的目的，而是希望从根本上减轻大量简单、重复和烦琐的工作量，使自己能集中精力于那些富于创造力的高层次创新设计活动中去。

为例便于理解，首先介绍一下VBA（Visual Basic for Application）。VBA将AutoCAD、Excel与Visual Basic的功能结合在一起，能够快速地创建出符合用户要求的程序，大大提高用户的工作效率。对于快速开发小规模的应用程序更是一种最好的选择。AutoCAD VBA的开发使用AutoCAD ActiveX技术，这种技术使用户能够从AutoCAD的内部或外部以编程形式操作AutoCAD。在AutoCAD中使用ActiveX接口具有两个优点：其一，更多的编程环境可以编程访问AutoCAD。其二，与其他Windows应用程序（例如：Microsoft Office Excel、Word）共享数据变得更加容易。

1 应用内容

电力变压器设计包括电磁计算和结构设计。目前，绝大多数设计人员都使用Microsoft Office Excel 2003和Autodesk AutoCAD 2008，它们强大的VBA二次开发能力成为设计人员的最理想工具。在实际的电力变压器结构设计过程中，有时希望能够将AutoCAD中的一些图形信息提取出来生成一个Excel文件，以便打印和管理；有时又需要从一个Excel文件中读取数据，用来绘制图形。为此，必须实现AutoCAD与Excel间的通信。Microsoft Office Excel 2003和Autodesk AutoCAD 2008中都集成了基于VB6.0的VBA开发工具，为开发AutoCAD应用程序，实现AutoCAD与Excel的数据交换提供了一个强大、方便、快捷的手段。

在本文中选取了电力变压器铁心截面结构设计来详述Excel VBA和AutoCAD VBA在电力变压器结构设计中的应用。

2 实例分析

应用程序的开发一般包括参数的确定、建立有关库表、程序的编制和调试等几个阶段。具体过程如下：

①在Microsoft Office Excel 2003 中建立铁心计算参数表格，如图1所示。

②在“设计模式”下，双击ActiveX控件“自动自成铁心截面图”，进入Microsoft Office Excel VBA编程界面，单击“工具”选项里的“引用”，在“AutoCAD 2008 Type library”前面勾选。实现AutoCAD与Excel间通过VBA的通信。

根据我公司变压器结构设计原则，变压器铁心的结构形式为采用横向五级阶梯、45°斜接缝形式。需要确定了铁心直径，窗高，中心距，其它尺寸：如片长、片宽、叠厚、封片及绑扎带的尺寸等，这一步我们通过对Excel 2003进行添加函数进行自动计算。

本文中VBA程序编制的主要工作是：从Excel表格中获取相关尺寸，如铁心直径、窗高、中心距、片长、片宽、叠厚等基础尺寸，插入典型子图、标注尺寸、绘制铁心截面图、填写各级铁心数据和明细表等。在Excel VBA编程界面里编程，代码如下：

Const pi = 3.14159265358979

Private Sub CommandButton1_Click()

Dim pt(0 To 2) As Double

Dim p0(0 To 2) As Double

Dim Ho as integer

Dim Mo as integer

Dim Lo as integer

Set Ho = Cells(i, 32).Value

Set Mo = Cells(i, 31).Value

Set Lo = Cells(i, 30).Value

表示Excel中第i列32行的值等于Ho（窗高）

表示Excel中第i列31行的值等于Ho（中心距）

表示Excel中第i列30行的值等于Lo（最大片宽）

下面的代码用于连接AutoCAD，注意：AutoCAD软件必须打开并且已经新建了一个绘图界面，否则当单击“自动自成铁心截面图”时将出现错误。

Dim plinea As AcadLWPolyline

Dim plineb As AcadLWPolyline

Dim dimrotate As AcadDimRotated

Dim thapp As AcadApplication

Dim doc As AcadDocument

Dim text As AcadText

Set thapp = GetObject(, "AutoCAD.Application")

Set doc = thapp.ActiveDocument

For i=58 To 18 Step -2

pt(1)=(i - 18) *15.085

pt(0)=0

Call doc.ModelSpace.AddText("4x"&Round(Ho,pt, 21)

pt(0)=-100

Call doc.ModelSpace.AddText("4x"&Round(Mo, 1), pt, 21)

pt(0)=-200

Call doc.ModelSpace.AddText(Round(Lo,1), pt, 21)

.

下面的代码用于从文件名为“Mydesign.dwg”的文件中拷取典型子件图。

DwgName = "g:\Tank\Mydesign.dwg" '返回文件名

BlkName = "DownTr" '返回块名

ThisDrawing.SetVariable "LTSCALE", 1

ObjDBX.Open DwgName '打开图形

Set BlkObj(0) = ObjDBX.Blocks(BlkName)

ObjDBX.CopyObjects BlkObj, ThisDrawing.ModelSpace '复制对象

.

End sub

3 程序运行与总结

程序运行在AutoCAD环境下，生成如图2所示的铁心截面图。

由此可见，通过实现AutoCAD与Excel间VBA的通信，设计人员可免除大量的重复设计工作，借助于Excel强大的计算功能和AutoCAD的绘图功能，可方便快速地设计出结构图纸。因为大多数设计人员熟悉VB6.0、Excel和AutoCAD，很容易编写出适于自己产品的应用程序，实现产品图纸的参数化。

参考文献：

篇9

引言

现代制造业的快速发展在给人民物质生活水平带来巨大便利的同时，也给人们赖以生存的自然环境造成了极大危害，是引起当前环境恶化的主要原因之一。据统计，全球制造业每年约产生不少于55亿吨的无害废物和7亿吨的有害废物。

我国自改革开放以来通过吸引外商投资方式，同时兼具有廉价劳动力和原材料资源等特点吸引了世界大批制造业流入我国，使得制造业得到迅猛发展，我国已赫然成为世界级制造大国，然而发达国家工业化过程中导致的环境污染也逐渐显现，使得自然环境急剧恶化，当前的资源紧缺、水质污染、垃圾污染等一系列问题已日益严重。在人类对环境保护日益重视的今天，我们必须寻求新型可持续性制造发展方式，寻求制造业发展与环境相协调的最佳平衡点，面向环境产品制造技术即是在此需求下被人们提出并逐渐得到认可。

1.面向环境产品制造相关概念

1.1 概念

面向环境制造(MFE)，也称环境意识制造(ECM)或绿色制造，它是在保证产品功能、质量的前提下，综合考虑环境影响、资源利用效率的现代制造模式，它借助各种先进制造技术使产品在设计、制造、包装、运输、使用到报废及回收处理的整个生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，资源利用率最高，能源消耗最低，实现企业经济效益与社会效益的协调优化。是人类可持续发展的基础，是制造业未来的发展方向。

区别于传统制造模式，面向环境制造模式实现了产品生命周期的真正闭环，它从产品的设计、制造、使用一直到产品报废回收的整个寿命周期对环境影响最小，资源利用率最高，以系统的观点考虑产品环境属性，改变以前的末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等特性的同时要满足环境目标的要求等。

1.2 原则

根据面向环境制造定义，结合制造业产品设计及制造过程，面向环境制造具有以下内涵：1) 优良的环境友好性，即产品在生产过程中对环境无害或影响甚小，这就要求企业在生产过程中选用清洁的原料，清洁的能源，清洁的工艺过程，生产清洁的产品。2)最低限度地使用材料资源。绿色产品应尽量减少材料的使用，尽量避免使用有毒、有害材料。这就要求在设计产品时，在满足产品功能的前提下，尽量简化结构，科学选材，并使零件材料最大限度地回收再利用。3)最大限度地节约能源。生产过程中所耗能源最少，尽量选取清洁能源。

2.企业实施绿色制造技术的方法及途径

企业实施绿色制造的关键是技术设计及企业的管理，采用双管齐下的方法使得面向环境化生产渗透于企业产品的整个制造过程，并持续不断的改善创新，使环境化制造的水平不断提升。

2.1企业管理

（1）企业领导必须接受这样的观点，推行绿色制造可以降低风险，改善企业形象并提高企业的经济效益，并有明确的承诺，倡导在企业中始终贯彻与实施绿色制造的精神与理念，如果推行绿色制造没有得到企业领导的强调与重视，要完全实施绿色制造的机会就很小，或者难以落到实处。

（2）建立相关环境保护体系、文件，重视全员绿色意识教育。以便于在开展各项活动中兼顾环境影响。使企业员工能够针对产品生命周期全过程中伴随的环境问题进行正确识别，并积极采取措施加以预防和有效处理，使环境控制的思维方式和行为模式制度化、惯性化。

（3）转变观念，树立良好的环保意识。实现从“资源浪费型”向“资源循环型”消费观念的转变，改变企业的经营观念和消费者的消费观念。

（4）职能部门角色的变化。在企业设立环保部门，主导并开展企业经营活动中的环境政策方针的贯彻，定期对企业环境体系进行审查，实施过程进行环境体系评价，指导企业生产经营活动中的环境化活动运行。财务部门需更新核算方法，采用包括环境成本、环境风险和环境效益全成本核算法。生产部门及时进行物料、库存控制和废弃物分离，加强废物审计，及时发现污染源，并反馈环保部门采取整改措施。营销部门需更新经营策略，建立回收废弃产品渠道，让用户接受绿色产品并协助解决环境污染问题。

（5）教育与培训。现有的企业对员工的教育培训缺少在关于环境保护的内容，力度不足，为促进绿色制造的顺利实施，管理部门需指定效应的培训方案以提高企业职工的环境意识和环保知识水平。

2.2绿色设计

绿色设计是绿色制造技术的核心，是融产品的质量、功能、寿命和环境于一体的系统设计方法。在设计之初就应在产品生命周期的各个环节都考虑产品的环境属性(如：可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等)，并将其作为一个重要的指导原则。在设计过程中使产品结构设计、材料选择、制造工艺设计、包装运输设计、使用维护设计、回收设计、报废处置设计等多个设计阶段同时进行、相互协调，各阶段和整体设计方案、分析评价结果及时进行信息交流和反馈，从而在其设计研发过程中及时改进，使产品设计达到最优化。

（1）结构设计。结构设计的原则是在满足产品的使用功能、质量等要求的前提下尽量简化产品结构，使得产品用原材料尽可能减少、加工工艺简单、易于制造且制作过程耗能低、容易回收再循环使用等特点。

（2）材料选择。指在产品设计的选材上尽量使用绿色环保材料，选择无污染或少污染，易回收的材料。为此，一是要多开发绿色材料，并建立绿色材料库；二是设计选材时要注意经济效益与社会效益相协调。

（3）制造工艺设计。绿色工艺是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染。绿色工艺与洁清生产密不可分。绿色工艺主要还应从技术入手，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案。如现在的精确成形、干式切削、准干式切削、生产废物再利用、快速原型制造等都是绿色工艺的新技术。

（4 ）绿色处理。绿色处理是指上一个生命周期报废的产品通过有效的回收又进入下一个生命周期的循环中。为了便于产品的绿色处理，一是设计之初就要考虑产品的材料和结构设计，如采用面向拆卸的设计方法、模块化的设计方法；二是发展绿色再制造技术，如再制造加工、过时产品的性能升级等。

3.结束语

在大力倡导环保主题的今天，基于可持续发展观点的面向环境制造技术是一种以保护环境和资源优化为目标的现代制造模式。它符合人类与环境相协调发展的时代主题，未来有着广阔的发展前景。

参考文献：

篇10

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1、绿色设计的设计原则

在现代社会高速发展的同时，相关人员对桥梁建设中的绿色设计识越来重视。绿色设计要遵从五项基本原则，即闭环设计原则、资源最佳利用原则、能源消耗最小原则、零污染原则、技术先进原则。闭环设计原则体现的是产品全生命周期并行；资源最佳利用原则是指尽可能选用通过简化产品结构实现可回收再利用性的可再生资源，并在产品的整个生命周期中最大限度的利用选用的资源的设计原则。能源消耗最小原则是指产品整个生命周期循环中实现能耗最少。零污染原则是指设计时消除污染源，从根本上防止污染。技术先进原则是指创造性的应用最先进的技术来获得最佳的生态经济效益。

2、桥梁结构物的产品特殊性

桥梁结构物具有极其特殊的特点，主要表现在：一是桥梁的建造在造价上和原材料的价格及设计、施工方案等相关，与市场的需要关系不大，基本是由政府部门根据社会、经济的发展状况来确定实施的；二是桥梁的建设规模导致桥梁设计对社会效益、经济效益及生态效益影响巨大；三是桥梁设计的使用年限决定了其对社会、环境影响的深远性；四是桥梁在其寿命范围内的使用过程中不会产生对环境有害的垃圾但在超期服役后就变成了难以处理的废弃物；五是桥梁需要具有抗侵蚀和抵御不利环境因素的能力。

3、绿色桥梁设计的思想

1）桥梁体系的选用。桥梁体系中的各种体系均有一定的适用范围，在设计中要根据实际情况，对梁、拱、刚架、吊与组合体系进行合理的选用，避免提高造价和为建成后的养护造成困难。

2） 桥梁结构设计。①根据绿色设计的原则中闭环设计原则，在对桥梁结构进行设计时，要充分以桥梁在其生命周期内所面临的各种荷载、各种不利的环境因素以及自身承载能力的退化为设计前提，通过全面精准的结构计算来保证桥梁过程使用中的安全性。对于架构在海上的桥梁，要对其承受风荷载、海水及湿热空气能力在设计中予以充分考虑。对于钢结构桥梁要全面考虑防腐措施的设计。②根据绿色设计的原则中最佳利用原则，需要在桥梁设计中采用模块化设计方法。模块化的构件具有方便更换、拆除的优点，而且拆除后的构件仍然具有较大的利用空间。③根据绿色设计原则中能源消耗最小原则和零污染原则，在设计中要准确分析结构受力，并合理的设计桥梁结构尺寸和配筋及结点。充分考虑结构安全的同时，以最小的材料消耗实现最大的效益。通过设计合理的施工方案并活用各种结构体系来提高桥梁质量，减少材料能耗并降低环境污染。④根据绿色设计的原则中的技术先进原则，在对桥梁结构进行设计时，要结合具体的实际情况，进行技术先进的结构形式设计。总之，运用绿色设计的理论和观念进行桥梁结构设计，要比传统的桥梁设计更具备美观、安全性及经济适用性，对环境的影响也会更小，更有可持续发展的价值。

3）桥梁附属设备的设计。伸缩缝、支座、排水系统、照明系统等都是桥梁的附属设备，他们虽然在工程造价中占用的比例不高，但也对整个桥梁的设计和应用起着重要的作用。目前大多数桥梁的排水系统设计比较简单，不合理，使得大量的桥面污水肆意流淌直接击打着地面，这种情况的形成正是当初在桥梁设计时未全面考虑环保因素而造成的。通过绿色设计可以实现对桥梁原有缺点的优化，使设计更为合理和实用。通过选择性能更优越的 PVC 管等排水系统的材料可以使排水设备更轻质、节能、抗腐蚀。在设计中要根据当地的降水情况进行水力计算来准确设置足够数量的排水系统。通过设合理的计排水系统的数量使桥面排水更顺畅。在通过排水系统将水引离桥面后，在设计中还要考虑如何对水流进行疏导。

同时可以采用通过连接管将多个桥面排水管连通后再接入同一套疏导系统的方法来达到使整个桥梁更美观简洁、更低能耗的目的。在设计中还要注重把引到地表的水引入地表排水沟的设计，以最大程度的减少污染。

4）桥梁结构的耐久性设计。桥梁结构的耐久性是桥梁设计中的重要考虑环节，它决定着桥梁结构的使用寿命。使用寿命过短会造成资源的极大浪费，加大初期投资的成本和后期养护及维修费用成本，降低效益，违背了绿色设计的基本原则。在桥梁建设的初期设计中要根据其结构的用途对耐久性做出具体设计要求，对桥梁使用的材料、施工的便利性、桥梁的后期使用和维护以及功能过时和寿命期费用等因素都要在设计中进行充分考虑和关注。还要采取各种措施使桥梁结构在漫长的服役期内，能够适应各种变化，从而能够更好的为交通服务。要实现这个目标就需要在桥梁的设计阶段对桥梁结构的可检性、可修性、可换性、可强性、可控性及可持续性等因素进行充分的分析研究，要对传统的设计理念提出挑战，如果桥梁建成后其各个部件无法顺利实现检查、更换、及时修复，且不能得到有效控制、加强和可持续发展，就会导致桥梁结构在内、外因复合作用下，逃不出破损，倒塌的命运。工程师在对桥梁设计时，要认识到桥梁整体结构和各组成部件的寿命是不周的，例如：拉索的使用年限一般为 10 年至 40 年；橡胶支座的使用期限要小于 20 年；桥体钢结构的油漆保护年限最佳状况为 20 年；而拉索护套的使用年限不到 20 年等等。在设计中，设计师要充分考虑这些自身寿命期低于结构设计寿命期的部件，要实现对桥梁结构设计的变形在构造上达到“可控”的目的，同时在构造上保证其建成后可查、可修、可换、可加强，只有这样才能在日后的运营阶段对桥梁进行有效的维修、加固，达到保证桥梁结构耐久性的目的。