产品结构设计基本知识范文

导语：如何才能写好一篇产品结构设计基本知识，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

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

篇2

130504产品设计专业：招收60名

本专业培养适应我国当前及未来社会发展需要，具有扎实的设计学基础理论及产品造型能力、良好的职业技能和素质、深厚的设计文化素养及宽广的设计技术基础，能在企事业单位、专业设计公司从事以产品创新、创意为重点的设计、管理、科研或教学工作，也能从事与产品设计相关的视觉传达设计、信息设计、环境设施设计或展示设计工作，成为基础理论实、专业口径宽、工程能力强、综合素质高，具有国际视野和创新精神的应用型高级专门人才。

根据产品设计专业的学科特征，本专业的培养要求主要体现在以下在三个层面上：

1、在能力结构方面，要求学生应具有一定的设计创新思维意识，初步具备综合运用所学知识，分析和解决工业产品造型设计过程中遇到的研究、开发、设计等方面问题的能力；要求学生具有准确、清晰、形象表达设计思想和设计意图的技能，能熟练操作各种设计表现技法和计算机图像及三维成型技术等；要求学生熟悉产品设计程序与方法，能综合把握产品的功能、材料、结构、外观、加工工艺、内部机构、市场需求等诸要素，在此基础上进行合理的产品改进性设计和开放性设计。

2、在素质结构方面，要求具有良好的政治素质、思想素质、道德品质，以及法制意识、诚信意识、团体合作意识；在文化素质上具有较好的中国传统文化素养、文学艺术修养，并具有现代意识、人际交往意识；身心健康。

3、在知识结构方面，要求除本专业确定的学科基础知识和专业能力外，同时具有一定的外语、计算机及信息技术应用、文献检索、论文写作等方面的工具性知识，以及文学艺术、历史、哲学、心理学等方面的人文社科知识。

核心课程：设计素描、平面构成、色彩构成、立体构成、设计表现、工艺美术史工艺美术史工艺、美学与艺术欣赏、工业设计史论、计算机辅助设计、产品结构设计、产品造型设计、产品设计方法学、产品设计调查与策划、人机工程设计、产品语义设计、产品创新设计、产品包装装潢设计、产品模型制作、生产实习、毕业设计等。

修业年限：四年。

学位授予：艺术学学士。

就业去向：学生毕业主要在产品制造企业、文化事业单位、产品开发研究单位、专业设计公司从事以产品创新设计和产品造型设计为重点的设计、管理、科研或教学工作、也能从事与产品创意设计相关的视觉传达设计、信息设计、礼品纪念品设计、环境设施设计或展示设计等工作。

130502视觉传达设计专业：招收60名

本专业培养适应我国经济社会发展需要，德、智、体、美全面发展，具有视觉传达设计学科的基本理论、基本知识、基本的设计方法以及专业表达技能，掌握传统平面(印刷)媒体和现代数字媒体设计的基本能力，成为基础理论实、专业口径宽、工程能力强、综合素质高，具有国际视野和创新精神的应用型高级专门人才。

核心课程：设计基础、形态构成、设计概论、图案与装饰、图形创意、计算机辅助设计、文字与标志设计、版式设计、包装装潢设计、书籍装帧设计、企业形象设计、广告招贴设计、展示与陈设设计、数字媒体设计与制作等。

本专业总体实践教学体系是将专业核心课程与实践教学内容密切地联系在一起，一是课程理论教学和设计实践相结合，二是应用性专业课结合社会、企业的实际项目课题进行实践训练。

修业年限：四年。

授予学位：艺术学学士。

就业去向：视觉传达设计专业的学生毕业后主要从事包装装潢设计、书籍装帧设计、企业形象设计、多媒体艺术设计、展示设计、装饰艺术设计等领域的实践和教学工作，也可以进一步攻读相关专业的硕士学位。

130503环境设计专业：招生30名

本专业培养适应我国社会主义经济建设的发展需要，掌握专业基础理论、相关学科领域理论知识与专业技能，并具有创新设计实践能力，能在教育机构从事环境设计及教学、研究工作，在环境设计机构从事公共建筑室内设计、居住空间室内设计、城市环境景观与社区环境景观设计、园林设计，并具备项目策划与经营管理、教学与科研工作能力，成为基础理论实、专业口径宽、工程能力强、综合素质高，具有国际视野和创新精神的应用型高级专门人才。

核心课程：素描、色彩、形态构成、环境设计效果图表现技法、计算机辅助设计（二维、三维）、环境设计制图、建筑模型制作与工艺、中外建筑史、室内空间设计、人机工程学、家具设计、展示设计、室内设计、景观设计等。

修业年限：四年。

授予学位：艺术学学士。

就业去向：在教育机构从事环境设计及教学、研究工作，在环境设计机构从事公共建筑室内设计、居住空间室内设计、城市环境景观与社区环境景观设计、园林设计等相关设计及项目策划与经营管理，也可以进一步攻读相关专业的硕士学位。

二、报名

1、考生凡符合所在省招生办规定的报名条件要求，凭本人身份证及身份证复印件，均可报名。

2、考生报名时由本人填写《专业考试报考登记表》，经审查符合报考条件者发给专业《考试证》。

3、报名时须交省物价部门批准的专业考试费180元/人。

三、招生计划及考试科目

专业代码

专业名称

层次

学制

招生科类

计划招生人数

考试科目

130502

视觉传达设计

本科

四年

艺术(文、理)

60

素描、色彩

130504

产品设计

本科

四年

艺术(文、理)

60

素描、色彩

130503

环境设计

本科

四年

艺术(文、理)

篇3

[关键词]三维建模；机械制图；UG

[中图分类号]G642.0　[文献标识码]A　[文章编号]1005-4634(2012)03-0089-05

0　引言

传统的教学模式使三维建模技术的学习滞后于机械制图课程学习。本文分析了将三维建模引入机械制图教学的必要性，目的是辅助学生培养良好的图学思维品质，更为有效地掌握制图知识的学习，详细说明三维建模与制图知识有机结合的实施方法和取得的初步成果。

1　引入的必要性

1.1　三维建模引入机械制图是教学的基本要求

工程图学课程指导委员会在其新修订的教学基本要求中指出：将“应用绘图软件绘制工程图样及其进行三维造型设计的能力”并列地列入工程图学课程任务中，还将计算机造型技术的基本原理和计算机造型操作技术列入工程图学的基础。

1.2　三维建模技术是现代社会对人才的需求

随着计算机科技迅猛发展和三维软件逐步深入广泛应用，现代企业正在逐步或已完成由二维设计到三维设计的转变，国内诸多企业、研究所已在实行无图纸生产。产品的方案规划、概念设计、结构设计、实体建模、有限元分析、运动仿真、优化设计等，整个过程均通过计算机及其相关软件完成，整个过程不产生纸质的二维图纸，二维工程图不再是工程界交流设计思想的唯一工具，三维实体模型逐渐成为交流的媒介。企业这一实况要求高校在培养学生时必须尽早让学生掌握三维建模思想、方法和某一三维建模软件。

1.3　三维设计是对设计本身的回归

在过去，工程设计人员先根据产品的功能需求设计，构思产品结构形状，而后将产品绘制成二维图纸用来交换设计思想；交流的人员得先看懂图纸，发挥空间想象力构思产品三维形状，这经历了由三维一二维一三维的转换。二维图纸作为交换媒介，在转换过程中或多或少存在信息的不完全转换或丢失，增加出现误解的概率。从这个角度讲，三维设计是对产品设计过程的回归，工程师在设计产品时首先构思产品整体三维形状。因此，在制图教学中，要尽早培养和训练学生正确使用计算机工具，熟练使用某一软件创建产品三维模型，将学生心中所想即刻变为眼前所见(计算机屏幕真实显示)，并通过这个工具反复训练学生的空间想象和构形能力。这样培养的学生进入社会后能较快适应企业产品设计模式，与企业需求接轨。

2　引入的目的

三维建模的引入，其目的是辅助学生思维，培养学生良好的图学思维品质，更好地掌握制图学习方法和对制图知识的深层次把握，着力提高学生制图基本功。

机械制图课程的主要任务是培养学生工程图形表达能力(二维、三维表达与初步的构型设计能力)、图形形象思维能力(空间想象能力)和工程图样的绘制能力(徒手绘图、尺规绘图和计算机绘图与造型能力)。这些任务均围绕“图样”展开，因图样是工程界的技术语言，是设计师交流设计思想的主要媒介。要想学生能看懂图样，必须着力培养学生的空间想象能力，空间想象力有着先天因素，但在制图课上有效的训练对学生空间想象力的培养也至关重要。

笔者所实践的将三维建模引入制图教学中，辅助学生的空间思维，经实践证明是行之有效的，具体做法将在后续实施过程中详细论述。

3　几点误区

1)三维建模引入制图教学，千万不能将软件命令讲解、实际操作训练作为制图课的主要内容。至于学生课上练习时间不足，可通过课后自行上机解决，有效延长学习过程。

2)三维建模引入机械制图教学，而非三维设计。在制图课上根本无法解决设计问题。因设计产品涉及到的内容很多，需要机械设计、机械零件、机械制造工艺等课程支撑，在制图课上解决的是针对已设计的产品如何进行表达(包括二维和三维)，如何读懂图形，如何理解图形，从图形中想象设计者的设计意图，是一个交流表达的媒介和手段。

3)三维建模软件选择与学习，不能一味机械地操作软件与追求熟练程度，在学习软件时，应着重把握三维建模的思维方法，这对几乎所有软件的学习均有效。面对不同软件，仅仅是操作方法与用户界面发生变化，本质的建模方法、思路是一致的，要注意把握这个核心。

4)引入三维建模后是否需要学维的内容。由于历史原因和现实情况，二维与三维将…，二维的基本内容不可删减，但画法几何部分可适当删减，增加三维的内容。以下三点决定了必须学维部分：第一，三维造型软件的建模思路：很多特征建模需要先绘制二维草图，再通过拉伸、旋转、扫描等工具生成三维实体。第二，目前很多单位还没有完全转变为无图纸化生产，二维图纸在很多企业仍是交流的工具。第三，二维图的尺寸标注、技术要求比较方便，且有国标可以参照，目前仍然没有关于三维图如何进行尺寸与技术要求标注的标准。

5)学会了三维建模与计算机二维绘图，是否可以不学习手工绘图。这点绝对不可以。首先制图基本任务之一是培养学生的绘图能力，包括徒手绘图、尺规绘图和计算机绘图及造型。在这三种绘图能力中，徒手绘图能不受软、硬件条件限制快速地表达设计思想，应重点强化训练；尺规绘图能让学生明白平面图形的绘制方法，只有通过严格的尺规绘图训练，学生才能充分理解并掌握平面图形的画法，为后续计算机绘图打下基础。另外尺规绘图有利于培养学生严谨的作风和一丝不苟的精神，明白科研工作是绝对不能马虎的。在计算机飞速发展的今天，可以适当弱化尺规绘图，但不能缺少高质量的尺规绘图训练；计算机绘图要以手工绘图为基础，两者本质区别在于使用计算机和软件命令代替了铅笔、绘图仪器和图纸，这两者仅是绘图工具发生了变化，本质并没有改变。

4　教学实践研究

4.1　引入模式

笔者尝试将三维建模引入机械制图教学过程，仍以机械制图基本知识讲解为主，在保持原有机械制图知识体系完整性的基础上，将三维建模思路、方法、软件的使用，穿插讲解，为制图基本内容的学习服务。

4.2　引入内容及具体教学安排

1)在制图基本知识与技能部分，讲完尺规作图与平面图形画法后，做适量的图板作业，引入UG草图绘制，教学生绘制简单的平面图形，此部分引入UG草图主要是为后续建模打下基础。因为三维实体造型一般是先绘制二维草图，再用拉伸、旋转、扫掠等工具完成三维建模。图1和图2是笔者安排的草图练习，学生通过亲自动手操作，加深理解平面图形的画法，也对UG草图功能有初步了解，学会了简单应用。

2)正投影作图基础部分，讲完投影基本理论后，引入长方体，由长方体的投影展开去思考其6个面的投影-12条边的投影-8个顶点的投影。最终引导学生总结点的投影是一切投影的基础，线的投影是由线上两点的投影确定，面的投影由线的投影确定，体的投影由面的投影确定。点、线、面、基本体投影讲完后安排学生进行UG基本体素的建模，结合三视图知识简单地介绍UG工程图功能，学生通过操作UG软件能立即看到三维实体与二维视图的投影对应关系，并去比较自己心中所想象的三视图与屏幕上显示的三视图是否吻合，反复思考三维实体与二维视图的投影对应关系。同时，笔者注意在基本体上指定一些特殊位置点、线、面，引导学生思考其投影并及时总结规律，配以对应的练习训练，效果较好。另外学生通过创建多种实体模型，在大脑中储存了这些模型信息，对后面的学有裨益。学生空间想象能力差的一个重要因素是大脑中存储的模型信息太少了，一旦学生积累了一定量模型信息，再灵活组织与应用，学生的空间想象能力会有较大提高。

3)立体表面交线是制图学习的难点之一。由于学生空间想象力不够，几乎不能完全正确地想象立体被切割后表面交线的形状，笔者利用UG创建未切割前的形体，而后让学生想象用截平面切割后，分析截平面与被切形体几个面相交，由此想象出截交线形状，再通过UG现场操作演示，动态旋转全方位观察截切之后截平面形状，不断与自己心中所想象的形状进行对比，分析两者相符合程度，若发现完全不符，则要仔细琢磨找出具体哪个特征被忽略了，而后再去操作截平面切割立体，通过表面取点法绘制截交线投影。这样反复操作，心中积累一定量立体模型，并不断琢磨立体被各个位置截平面切割后截交线形状，不断思考，反复经历立体建模、切割，观察截交线、绘制截交线等内容，对学生空间想象力培养比较有效。图3是笔者在讲截交线时所采用的一个例子。

对于相贯线，重点讲解两圆柱正交情形，其它情形作简单了解。两圆柱正交时，因圆柱直径不同，相贯线会发生变化，引导学生建模、观察、分析并总结规律。图4是笔者在讲相贯线时所采用的一个例子。

通过UG三维建模的恰当引入，使原本教学中的难点得到了有效解决，学生不再为想象不出来而觉得截交线、相贯线作图无从下手，教师也不再为学生作图困难而苦恼，最重要的是学生学会一种解决问题的思维方法，受益匪浅。

4)组合体是制图学习中承上启下的重要环节，既是对前面点、线、面、体投影的综合应用，又是后面机件的几何化模型。组合体学习围绕画图、读图和尺寸标注三大经脉，贯穿这三大经脉的分析方法是形体分析法，辅以线面分析法。笔者在教学过程中注重分析组合体的形成过程，并通过UG演示各个特征成形过程，将读图与画图贯穿于特征建模时绘制草图形状过程中，将尺寸标注贯穿于特征建模时对草图添加尺寸约束。

组合体的尺寸标注，可采用逐步造型法，在造型过程中需要输入的尺寸，在标注时必须注出。比如创建一个圆柱，必须输入底面直径和高度，因此标注圆柱时有两个尺寸：直径和高度。在讲切割型组合体尺寸标注时，注意建模过程尽量与实际加工顺序相吻合，建模时需要的尺寸即为组合体加工时必须保证的尺寸。

组合体读图是教学中的重中之重，常见的二求一或补画所缺图线练习，这类题首先应根据给出的视图想象三维形体，而后再去补画漏线或第三视图。在此笔者根据给出的视图，抓住特征视图，逐步创建组合体三维形体，并不断对照给出的视图，观察投影的变化，通过逐步切割或叠加，最终完成形体的建模，而后根据创建的三维模型，再补画漏线或第三视图。

以往学生认为，这类题目有时能想象出一部分，但由于这些构思均在大脑中，是无形的，看不见，所以到后面的线条或三视图就逐渐想不明白或想不出来，久而久之学生逐渐失去了信心，最终学得一知半解。现在引入三维建模方法，能将大脑中的构思立即转化为屏幕中有形的实体，在此基础上补画漏线或第三视图，感觉非常容易，一下子就看透了。当学生每想象出一个形体，每创建一个模型，学生获得一种成功的体验，心中很是愉悦，而且还会对此逐渐感兴趣，形成学习的良性循环。学生的这种思维方法掌握了，组合体的画图、读图和尺寸标注就不再是难点，而看成是创建一个个有意义的模型，这样的学习效果较传统教学好很多。

5)机件表达方法部分主要解决一个问题，即如何清楚表达机件各部分特征。通过创建实体模型，对表达不清楚的结构剖切后表达，根据剖切平面位置、被剖形体结构特点和剖切范围形成多种表达方法。

6)标准件与常用件的教学主要让学生明白国标中对常用件和标准件的一些规定画法、标记等。笔者结合UG软件适当增加标准件库和参数化建模的内容，让学生明白企业实况。

7)零件图、装配图教学围绕机械图样上包含的4个内容展开讲解。介绍读图方法并通过建模检验学生是否真正读懂图形。对于装配图，通过爆炸图让学生明白机器的组成，通过动画演示各零件装配过程和工作过程。笔者在教学过程中引导学生创建千斤顶零件模型并组装成机器。

5　教学取得的初步效果

笔者采用这种方法在09级模具设计与制造专业093班实施教学尝试，在制图教学中引入三维建模内容，后经10级模具102班进行试验，并不断修正与总结提高，学生的空间想象能力明显提高，识图能力明显增强，表现在以下三个方面。

5.1　在第一届华东区大学生CAD应用技能竞赛中成绩优异

2011上半年，在机电系范围内选拔学生参加CAD大赛，最终入选的12名参赛学生，有11人是试点班的学生，仅有一名是非试点班的。在参赛的学生中，获奖的学生有9名，且均为试点班学生，一等奖两名，二等奖三名，三等奖四名。

5.2　提前入门三维软件，为后续专业课程学习打好基础

三维建模在制图教学中的应用，降低了教学难度，拓展了学生解决问题的思路，提高了教学质量，经过建模实践，学生对三维形体与二维平面图形的对应关系把握得更牢，理解更深，提高了空间想象力，尤其在后续进行零件造型、分模及仿真中，试点班学生比非试点班学生接受快，理解透。

5.3　机械制图期末考试成绩对比

09级将模具093作为试点班，10级将模具102作为试点班，，学生最终期末成绩对比情况如图5、图6。

图5、图6清晰地反映了试点班学生成绩优秀率、良好率明显高于非试点班的学生。

6　几点思考

1)三维建模软件的学习只是工具，不是根本目的，因此，仍要保持机械制图整个知识体系的完整性。

2)工具的使用是为了更好地掌握学习的主要内容，所以仍应重视制图基本知识学习，不要由于引入建模、占用了一定的课时，而对制图知识一删再删，这一点不可取。

3)软件是工具，具体选择哪种软件与学校本身软硬件资源有关，但是并不影响这种教学模式的尝试与实践，Pro/E、UG、SolidWorks、AutoCAD等高、中、低端软件均可作为工具。

4)制图课不是重点讲解软件操作课，三维软件深入学习与应用仍需相关课程来补充。

7　结束语

三维建模引入机械制图教学，在诸多高校中实施，仅是实施的模式、制图与建模知识的结合点选择有所不同。本文侧重于原有制图基础知识的完整性与系统性，穿行三维建模的学习，目的在于辅助培养学生的空间思维能力，实践证明这种实践取得了一定的效果。

参考文献

[1]童秉枢，易素君，等.工程图学中引入三维几何建模的情况综述与思考[J].工程图学学报，2005，(4)：130-134.