《产品结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《产品结构设计（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、结构设计概概述 结构设计是是机械设设计的基基本内容容之一，也也是设计计过程中中花费时时间最多多的一个个工作环环节。在在产品形形成过程程中，起起着十分分重要的的作用。如果把设计过程视为一个数据处理过程，那末，以一个零件为例，工作能力设计只为人们提供了极为有限的数据，尽管这少量数据对于设计很重要，而零件的最终几何形状，包括每一个结构的细节和所有尺寸的确定等大量工作均需在结构设计阶段完成。其次，因为零件的构形与其用途以及其它“相邻”零件有关，为了能使各零件之间彼此“适应”，一般一个零件不能抛开其余相关零件而孤立地进行构形。因此，设计者总是需要同时构形较多的相关零件（或部件）。此外，在结构设计中，人们
2、还需更多地考虑如何使产品尽可能做到外形美观、使用性能优良、成本低、加工制造容易、维修简单、方便运输以及对环境无不良影响等等。因此可以说，结构设计具有“全方位”和“多目标”的工作特点。一个零件、部件或产品，为要实现某种技术功能，往往可以采用不同的构形方案，而目前这项工作又大都是凭着设计者的“直觉”进行的，所以结构设计具有灵活多变和工作结果多样性等特点。对于一个产品来说，往往从不同的角度提出许多要求或限制条件，而这些要求或限制条件常常是彼此对立的。例如：高性能与低成本的要求，结构紧凑与避免干涉或足够调整空间的要求，在接触式密封中既要密封可靠又要运动阻力小的要求，以及零件既要加工简单又要装配方便的要
3、求等等。结构设计必须面对这些要求与限制条件，并需根据各种要求与限制条件的重要程度去寻求某种“折衷”，求得对立中的统一。 结构设计是机械设计的基本内容之一，也是设计过程中花费时间最多的一个工作环节。在产品形成过程中，起着十分重要的作用。如果把设计过程视为一个数据处理过程，那末，以一个零件为例，工作能力设计只为人们提供了极为有限的数据，尽管这少量数据对于设计很重要，而零件的最终几何形状，包括每一个结构的细节和所有尺寸的确定等大量工作均需在结构设计阶段完成。其次，因为零件的构形与其用途以及其它“相邻”零件有关，为了能使各零件之间彼此“适应”，一般一个零件不能抛开其余相关零件而孤立地进行构形。因此，设
4、计者总是需要同时构形较多的相关零件（或部件）。此外，在结构设计中，人们还需更多地考虑如何使产品尽可能做到外形美观、使用性能优良、成本低、加工制造容易、维修简单、方便运输以及对环境无不良影响等等。因此可以说，结构设计具有“全方位”和“多目标”的工作特点。一个零件、部件或产品，为要实现某种技术功能，往往可以采用不同的构形方案，而目前这项工作又大都是凭着设计者的“直觉”进行的，所以结构设计具有灵活多变和工作结果多样性等特点。对于一个产品来说，往往从不同的角度提出许多要求或限制条件，而这些要求或限制条件常常是彼此对立的。例如：高性能与低成本的要求，结构紧凑与避免干涉或足够调整空间的要求，在接触式密封中
5、既要密封可靠又要运动阻力小的要求，以及零件既要加工简单又要装配方便的要求等等。结构设计必须面对这些要求与限制条件，并需根据各种要求与限制条件的重要程度去寻求某种“折衷”，求得对立中的统一。 机构学 机构学是研研究机械械中机构构的结构构和运动动等问题题的学科科，是机机械原理理的主要要分支。 传统的的机构学学把机构构的运动动看作只只与其几几何约束束方式有有关，而而与受力力、质量量和时间间等无关关的学科科。这样样，在十十九世纪纪中叶，机机构学就就从一般般力学中中独立出出来，并并日益发发展。机构学研究究的是各各种常用用机构的的结构和和运动，如如连杆机机构、凸凸轮机构构、齿轮轮机构、差差动机构构、间歇歇
6、运动机机构、直直线运动动机构、螺螺旋机构构和方向向机构等等，以及及这些机机构的共共性问题题，在理理论上和和方法上上进行机机构分析析和机构构综合。机构分析包包括结构构分析和和运动分分析两部部分。前前者研究究机构的的组成并并判定其其运动可可能性和和确定性性；后者者考察机机构在运运动中位位移、速速度和加加速度的的变化规规律，从从而确定定其运动动特性。掌握机构分分析的方方法对于于如何合合理使用用机器、验验证机械械设计是是否完善善等是必必不可少少的，所所以机构构分析也也是机构构综合的的基础。但但是综合合有时不不存在唯唯一解，因因而机构构分析和和综合往往往是不不可逆的的。设计新机器器时，先先要考虑虑两个问
7、问题：首首先，为为了完成成某一工工艺或生生产要采采取什么么运动，这这属于专专业问题题；其次次是采用用什么机机构来实实产品结构设设计准则则-入入件 ( Moouldded-in Inssertts ) 基本设计守守则 塑胶内的入入件通常常作为紧紧固件或或支撑部部份。此此外，当当产品在在设计上上考虑便便於返修修、易於於更换或或重复使使用等要要求时，入入件是常常用的一一种装配配方式。但但无论是是作为功功能或装装饰用途途，入件件的使用用应尽量量减少，因因使用入入件需要要额外的的工序配配合，增增加生产产成本。入入件通常常是金属属材料，其其中以铜铜为主。入件的设计必须使其稳固地嵌入塑胶内，避免旋转或拉出。
8、入件的设计亦不应附有尖角或封利的边缘，因为尖角或封利的边缘使塑胶件出现应力集中的情况。 入件的的成型方方式分为为同步成成型嵌入入和成型型後嵌入入两种 :(1) 同步步成型嵌嵌入同步成成型嵌入入是在部部件成型型前将入入件放入入模具之之中，在在合模成成型时塑塑料会将将入件包包围起来来同时成成型。若若要使塑塑料把入入件包合合得好，必必先预热热後才放放入模具具。这样样可减低低塑料的的内应力力和收缩缩现象。(2) 成成型後嵌嵌入成型後後嵌入是是将入件件用不同同方式打打入成型型部件之之中。所所采用的的方法有有热式和和冷式，唯唯原理都都是利用用塑胶的的热可塑塑特性。热热式是将将 入件件预先在在嵌前加加热至该
9、该塑胶部部件融化化的温度度，然後後迅速的的将入件件压入部部件上特特别预留留的孔中中冷却後後成型。冷冷式一般般是使用用超声波波焊接方方法把入入件压入入。用超超声波的的方法所所得到的的结果比比较一致致和美观观，而预预热压入入在工艺艺上要控控制得好好才有好好的效果果。否则则出现入入件歪斜斜、位置置不正、塑塑料包含含不均匀匀等现象象形成坏坏品。正正常情形形下 入入件是在在塑胶成成品平面面对齐或或有些微微的在平平面之上上以减少少塑胶内内的应力力。 不同直径的的入件塑塑胶所须须之最小小壁厚mmm(iinchh)表 不同材料的的设计要要点 POMPOMM成型时时，因塑塑料和镶镶入件收收缩比率率不而有有应力产
10、产生。渐渐渐在镶镶入件的的地方发发生了龟龟裂现象象而成品品破裂，以以下方法法可改善善成品破破裂现象象。用温温度达990左左右的镶镶入件放放于模腔腔内成型型。模具具内温度度打900左右右。镶入入件要洁洁净及避避免有尖尖角或利利边。PPBT镶镶入件通通常是用用以装配配方便或或维修容容易为目目的的，但但亦有的的是特殊殊用途如如金属扣扣等。为为了使镶镶入件在在塑胶成成品内减减低应力力和因不不同物料料的热膨膨胀系数数所影响响，镶入入件尽量量不要有有尖角，防防止拔出出和转动动的凹槽槽要使用用简单的的设计，压压花的花花纹面积积不要太太大，压压花的边边要和镶镶件边位位远离，花花纹的地地方要放放于稳藏藏处。镶镶
11、入件表表面不能能有任何何不相容容的化学学药品如如润滑油油等。在在放入模模具生产产是使用用80至至1100的模模温来减减低成型型后的内内应力。 PBT 入入件压花花的设计计 产品结构设设计准则则-洞洞孔 (Holle) 在塑胶件上上开孔使使其和其其它部件件相接合合或增加加产品功功能上的的组合是是常用的的手法，洞洞孔的大大小及位位置应尽尽量不会会对产品品的强度度构成影影响或增增加生产产的复杂杂性，以以下是在在设计洞洞孔时须须要考虑虑的几个个因素。相连洞孔的距离或洞孔与相邻产品直边之间的距离不可少於洞孔的直径，如孔离边位或内壁边之要点图。与此同时，洞孔的壁厚理应尽量大，否则穿孔位置容易产生断裂的情况
12、。要是洞孔内附有螺纹，设计上的要求即变得复杂，因为螺纹的位置容易形成应力集中的地方。从经验所得，要使螺孔边缘的应力集中系数减低至一安全的水平，螺孔边缘与产品边缘的距离必须大於螺孔直径的三倍。孔离边位或或内壁边边之要点点 穿孔 从装配的角角度来看看，穿孔孔的应用用远较盲盲孔为多多，而且且较盲孔孔容易生生产。从从模具设设计的角角度来看看，穿孔孔的设计计在结构构上亦较较为优胜胜，因为为用来穿穿孔成型型的边钉钉的两端端均可受受到支撑撑。穿孔孔的做法法可以是是靠单一一边钉两两端同时时固定在在模具上上、或两两枝边钉钉相接而而各有一一端固定定在模具具上。一一般来说说，第一一种方法法被认为为是较好好的；应应用
13、第二二种方法法时，两两条边钉钉的直径径应稍有有不同以以避免因因为两条条边钉轴轴心稍有有偏差而而引致产产品出现现倒扣的的情况，而而且相接接的两个个端面必必须磨平平。 盲孔 盲孔是靠模模具上的的哥针形形成，而而哥针的的设计只只能单边边支撑在在模具上上，因此此很容易易被溶融融的塑料料使其弯弯曲变形形，形成成盲孔出出现椭圆圆的形状状，所以以哥针的的长度不不能过长长。一般般来说，盲盲孔的深深度只限限於直径径的两倍倍。要是是盲孔的的直径只只有或於於1.55mm，盲盲孔的深深度更不不应大於於直径的的尺寸。 盲孔的设计计要点 钻孔 大部份情况况下，额额外的钻钻孔工序序应尽量量被免，应应尽量考考虑设计计孔穴可可
14、单从模模具一次次成型，减减低生产产成本。但但当需要要成型的的孔穴是是长而窄窄时”即即孔穴的的长度比比深度为为大，因因更换折折断或弯弯曲的哥哥针构成成的额外外成本可可能较辅辅助的後後钻孔工工序为高高，此时时，应考考虑加上上後钻孔孔工序。钻钻孔工序序应配合合使用钻钻孔夹具具加快生生产及提提高品质质，亦可可减少因因断钻咀咀或经常常番磨钻钻咀的额额外成本本及时间间；另一一做法是是在塑胶胶成品上上加上细细而浅的的定位孔孔以代替替使用钻钻孔夹具具。 侧孔 侧孔往往增增加模具具设计上上的困难难，特别别是当侧侧孔的方方向与开开模的方方向成一一直角时时，因为为侧孔容容易形成成塑胶产产品上的的倒扣部部份。一一般的
15、方方法是使使用角针针”Annglee Piin及及活动侧侧模”SSpliit MMoulld，或或使用油油压抽哥哥。留意意哥针在在胶料填填充时会会否受压压变形或或折断，此此情况常常见於长长而直径径小的哥哥针上。因因模具的的结构较较为复杂杂，模具具的制造造成本比比教高，此此外，生生产时间间亦因模模具必须须抽走哥哥针才可可脱模而而相应增增加。其其他设计计考虑 有关孔穴在在产品设设计上的的考虑，尚尚有下列列各点：1. 多级”多多个不同同直径但但相连的的孔的的孔可容容许的深深度比单单一直径径的孔长长；此外外，将模模具件部部份孔位位偷空，亦亦可将孔孔的深度度缩短，下下图说明明这两种种方法的的应用。 多级孔或将将穿孔偷偷空的应应用方法法 2. 侧孔孔若使用用角针、活活动侧模模或油压压抽哥必必会使模模具的结结构复杂杂及增加加成本，此此问题可可从增加加侧孔壁壁位的角角度，或或以两级级的孔取取代原来来的侧孔孔得以消消除侧孔孔引致的的倒扣，消消除侧孔孔倒扣的的方法图图说明这这两种方方法的应应用。 消除侧孔倒倒扣的方方法 3. 洞孔孔的边缘缘应预留留最少00.4mmm的直直身位，设设计一个个完整的的倒角或或圆角於於孔边在在经济上上或实践践上都是是不设实实际
