產品方案設計范例

摘要：本文主要分析了當前數控加工過程質量控制存在的主要問題，并對數控加工過程質量控制關鍵環節及其改進對策進行了探討，僅供參考。

關鍵詞：數控加工；過程質量控制；關鍵環節；數控技術；改進對策

1數控加工過程質量控制存在的主要問題

1.1零件質量難以保障

有很多工業產品的結構比較復雜，因為無法一次加工成型。為了獲得這些結構復雜的零件，就需要通過多次加工過程。一些制造企業在加工這些產品時，主要使用的是一些普通設備。對于這種情況，零件加工的程序繁多而且分散。因而，零件在周轉的過程中，由于加工環節眾多，一些重復性的加工工序、安裝或者定位等操作，都有可能給零件帶來一定程度的損傷。這些損傷經過多次積累，就會導致零件出現變形情況。這樣，零件的尺寸就很容易出現較大的公差，其質量控制難度就增大了很多[1]。

1.2工藝編制粗放

工藝編制是數控加工的重要環節，也是決定零件產品質量的關鍵因素之一。而對于有些制造企業而言，其工藝編制存在粗放等問題。一方面，有些企業在工藝編制過程中，并沒有考慮設備的實際應用效果。比如一些新型刀具的使用，很多時候企業工藝設計人員都沒有對其使用效果進行充分調研[2]。另一方面，工藝編制之后的具體操作中，一些技術人員大多是按照以往的經驗對零件進行加工。但是，對于一些新結構的零件加工，這些技術人員就顯得生疏，他們的操作也會對零件質量帶來一定的影響。從實際情況看，因為工藝編制粗放，相關技術人員對工藝計劃無法正確和有效的掌握，也會導致零件加工效率降低，產品質量不高。

作者：黃娟姬 單位：長春軌道客車股份有限公司技術中心城鐵客車開發部

方案設計的多樣性主要體現在其設計路徑的多樣化和設計結果的多樣化；層次性。設計分別作用于功能層和載體結構層，功能的層次性也就決定了結構的層次性；不良結構性:。表現為產品信息是定性的、不精確的、不確定的、不完整的、不一致的；抽象性。表現為產品的幾何細節不重要，忽略與功能和行為無關的其他屬性，設計對象更多是詞匯意義上的表示；經驗性。產品的設計從設計人員所能獲取的設計經驗開始的，如綜合性、藝術性、多目標性、反復迭代性等等。

結構功能元及其特征屬性

機器是由許多零件按特定關系組合而成，機械產品的概念設計內容包括功能抽象化、功能分解以及功能結構圖設計。功能元按照其完成的功能分類，其中主要是用于軸系的功能元件。包括支承類的回轉副、聯接類的回轉副、傳遞運動類移動副和齒輪副。軸系結構方案設計是一個特征屬性的維護系統，它由滾動軸承系統，滑動軸承系統組成。軸系主要功能元的特征屬性包括支撐類結構功能元，具有14個分量的特征集合。即如可否用作固定支承、可否用作游動支承、內外圈可分離性、徑向尺寸、內徑可否做成錐孔、徑向載荷、軸向載荷、聯合載荷、聯合載荷、耐沖擊性等；傳動類結構功能元。齒輪機構用于傳遞兩軸之間的運動和動力，應用廣泛；軸的屬性。軸要用滑動軸承或是滾動軸承來支撐，滾動軸承的組合結構設計要保證軸承正常工作，常見的軸有直軸和曲軸；其他功能元的特征提取。

軸系布局方案設計

軸系是機械傳動系統中最為重要的部分，實際中的布局方案應用對照包括齒輪減速器、蝸桿減速器、蝸桿一齒輪減速器。單軸的結構布局設計。包括功能元的符號表達，即功能元的符號表達和軸系功能塊的數學表達；功能元的計算規則。集合笛卡爾積有序對，就是有順序的數組；功能元符號表達與布局方式的計算。為了實現結構方案的可視化，要考慮直軸傳動的情況，軸系的結構符號布局方式包括單軸的符號布局。

軸系的結構布局設計包括軸系的結構布局計算、下游多方案的生成和復雜軸系的多方案布局形式。軸系間結構方案可通過所有軸系結構布局集合間的卡氏積運算得到，對于減速器或是其他由設計運動方案的給定了軸系機構而言，我們總可以通過這樣的計算得到其可能的結構設計解，為設計者提供設計參考幫助。結構布局形式會因為設計中設計者的設計指標要求的不同而有方案的優先級別的排序，得到滿足實際要求的方案，將最終指導下游的結構設計；獲取上述最優結構方案后，再重點對支承功能元和傳動功能元進行較為細致的結構方案設計，并集合實際應用當中的情況對多布局形式進行應用。以一鏈式運輸機為設計實例。通過運動方案設計一步得到了該設計的傳動類型和分級情況，進行設計系統的傳動方案中的詳細信息設計。

1價值工程理論概述

1．1價值工程理論的原理

價值工程理論致力于研究各項活動，根據活動的完成情況我們可以總結出其公式為:V=F/C。其中V表示研究對象的價值，F為其功能，即被研究產品的作用。C指的是研究對象的成為，降低成本是價值工程的目標。根據這一公式我們可以總結出工程項目要降低成本，提高價值的主要途徑:①在在確保產品功能的基礎上降低成本。②在同樣的成本支出情況下致力于提高產品的性能。③適當降低產品略降，并大幅度下調其價格。④研究和開發產品的功能，但是保持成本略升或降低。當然我們說，實現功能提高，費用降低是產品價值提高的根本方法也是最好方法。也是價值工程理論追求的目標。

1．2價值工程理論的特點

(1)價值工程理論的研究對象是產品的功能和成本，致力于提升功能的同時降低成本支出。兩者之間相互關聯和制約。(2)價值工程理論的核心工作的是分析產品功能，其目的在于找到功能和成本的最佳切入點，實現價值提升。(3)價值工程理論時刻堅持改革和創新，這也是價值工程理論能夠長期存在的主要原因，是實現價值提升的途徑之一。(4)價值工程理論的工作中心在產品價值的提升，即致力于改善產品實際過程和開發過程，實現其功能多樣化和專業化。

2價值工程理論在電力工程造價中的應用

價值工程理論在電力工程造價中的應用與工程造價的步驟有關，依據其原理和特性可將其實現過程分為準備階段、分析階段、方案設計階段以及評價確定四個階段。具體分析如下:

1引言

隨著人們物質生活水平的不斷提高，以及社會文化的迅猛發展，人們對快速供應熱水的需求變得越來越迫切。與此同時，速熱式電熱水器逐漸步入人們的視野，速熱式、儲水式、即熱式等名詞也應運而生，并陸續出現在了大眾的購物清單當中。速熱式熱水器，是繼儲水式、即熱式熱水器之后的第三代熱水器產品。它摒棄了前輩們的功能缺陷，融合了它們的優點，眾多知名電器廠商紛紛踏入此領域，如海爾、A.O.史密斯、美的均有涉足。

2EPS泡沫墊層分析

對于一個家電制造行業而言，令企業操心的不僅僅是產品的生產與銷售，產品的包裝和儲運也占用了相當大的精力。EPS泡沫因具有緩沖性能好、重量輕、易于加工等優點,行業內對于此類產品普遍使用EPS泡沫包裝（如圖1），但EPS泡沫回收成本高、利用率低、難以降解，并且在降解過程中產生有毒物質，嚴重污染空氣和土質，破壞生態平衡，使其受到限制。[1]通過對市場銷售的類似產品制造、倉儲、物流過程的調查發現，EPS泡沫作為產品緩沖材料存在以下弊端：

（1）EPS泡沫緩沖墊層生產需要根據產品外觀進行模具結構設計，并進行模具制作，模具制作費用昂貴。

（2）EPS泡沫材料質輕，但體積較大，將占用大量的倉儲及物流空間，使產品儲運成本升高。

（3）EPS泡沫材料不環保，由于材料本身具有抗老化、防腐蝕等特點，所以在自然界中不易腐爛，也不易被微生物降解，即便深埋，也會污染地下水源，破壞土壤結構，使糧食作物減產。如簡單焚燒處理，則又會嚴重污染空氣及大氣環境。因此成為產品出口的壁壘。[2]

［摘要］基于系統的觀點，對機械原理、機械設計兩門課程設計進行整合，形成了機械設計綜合課程設計，將機器的原動機、傳動裝置和執行系統三個基本部分關聯起來，在系統中將零件與零件、零件與機構、機構與機構和機構與系統間的聯系整合起來，使學生能夠從整機和系統的角度，完成產品的系統方案設計、機構設計、結構設計等完整的設計過程，經歷整機設計的全過程訓練。同時，設計過程中加強了計算機輔助設計與分析軟件的應用。教改有利于培養學生的系統綜合設計能力、創新設計能力和解決工程實際問題的能力。

［關鍵詞］機械設計；綜合課程設計；教學改革；創新設計能力

隨著經濟全球化和科學技術的迅速發展，技術創新能力已成為企業生死存亡的關鍵。創新是一個國家的經濟可持續發展的基石，擁有了大量具有創新能力的高素質人才，就具備了可持續發展的巨大潛力。為此，高等教育的一個重要職責就是要培養基礎扎實、視野寬廣、創新能力強、素質高的現代工程創新人才［1］。

一、基于系統觀的機械設計綜合課程設計與學生能力培養

機械原理與機械設計是機械類專業的兩門重要的技術基礎課，相應的課程設計是機械類系列基礎課程重要的實踐環節，是在學生學習專業課之前的一次重要綜合性實踐。在這個環節中，學生需要根據設計任務，在理論和教師的指導下，自行分析問題和查閱資料，找到解決方法。課程設計是學生充分發揮自身主觀能動性、進行問題解決方案再創造的過程，實現了從以教師為中心向以學生為中心的轉變，不僅有助于培養學生的知識獲取能力、分析和解決問題的能力，還有助于提高學生的創新能力。設計是人們的一種有目的的活動，是將人的需求和意圖轉變為一個具體的物理對象的過程。產品設計起始于人類的需求，然后經過一系列的映射（用戶需求域、功能域、原理域、行為域和物理結構域等），得到產品的物理實體對象，即產品系統。產品系統將從外界接收到的一定類型、形式和大小的輸入量（通常是能量流、物料流和信息流），在系統中進行處理和轉換，輸出滿足任務需求的另一種類型、形式和大小的輸出量（變化后的能量流、物料流和信息流）。要完成這種轉換，產品系統要包含一系列的子系統，一般是原動機、傳動裝置和執行系統等三個基本子系統。所以，產品設計應從系統的觀點出發，將機器的原動機、傳動裝置和執行系統三個基本部分融合為一個整體來考慮。目前，機械類專業的課程設計包含了機械原理課程設計和機械設計課程設計等。機械原理課程設計在機械原理課程結束后進行，主要是進行機構的方案設計與分析；機械設計課程設計在機械設計課程結束后進行，主要是進行簡單機械傳動裝置（減速器）的設計。兩門課程設計分開進行，前者完成的機構與后者完成的原動機、傳動裝置關聯性弱，機構設計與零部件結構設計脫節，這就導致學生對機器的完整設計過程缺乏系統的了解，從而不利于其綜合設計能力、系統設計能力的鍛煉和提高［2－4］。鑒于此，我們基于系統的觀點，將機械原理、機械設計兩門課程設計整合為綜合課程設計，將機器的原動機、傳動裝置和執行系統三個基本部分關聯起來，使產品的原理方案與執行機構設計、傳動方案設計、結構設計和計算機輔助設計與分析等有機結合起來，融合為一個整體。整合后的綜合課程設計依托一個實際課題，以設計為主線，讓學生完成包含原理方案設計、執行機構的設計、傳動方案設計和結構設計的完整的機械設計過程，并加強計算機輔助設計與分析軟件的應用。這樣更符合實際情況，可以使學生從整機和系統的角度掌握機械產品設計的基本理論、方法和步驟，有助于發揮學生的創新潛能，提高學生的系統綜合設計能力、創新設計能力、計算機運用能力和解決工程設計問題的能力。

二、機械設計綜合課程設計的選題

為了實現上述目標，合適的選題必不可少。設計題目應源于工程實際，且具有較強的綜合性和系統性。教師要對實際工程問題進行適當簡化，提取出多組設計參數供學生選擇。經過多年的探索，我們從晶體管管腳自動上錫機、醬類食品灌裝機、沖壓式蜂窩煤成型機、糕點切片機、玻璃瓶印花機、麥秸打包機、干粉壓片機、簡易刨床、抽油機和印刷機等實際的機械產品中凝練出一系列綜合課程設計題目。另外，教師可以從往屆畢業設計的題目中節選出合適的機構及傳動裝置部分作為綜合課程設計題目，同時結合自己的科研工作和橫向開發項目，對綜合課程設計題目進行不斷地豐富和完善，設計題目每幾年就更新一次，以避免學生模仿和抄襲往屆學生設計的情況發生［5］。教學中也鼓勵學生自主選題，變以往的“要我做”為“我要做”，以調動學生的積極性和主動性，培養他們的創新意識和創新能力。在此過程中，教師積極參與指導，以保證題目和設計內容的合理性。綜合課程設計是在機械設計課程結束后集中4周時間來進行，教師可以盡早布置，讓學生提早收集資料和構思方案，這就將課程學習和課程設計自然地聯系起來，保證了課程的連續性和系統性，效果也更好。

摘要：紅棗去核機是紅棗無核化加工的主要設備，但目前市面上的設備普遍存在定位偏差和效率低等問題。本文在討論紅棗去核機發展現狀的基礎上，設計了去核總體方案，并根據去核機的功能分析其工藝動作，傳動系統采用同步帶傳動、鏈傳動和槽輪機構傳動，去核系統采用曲柄滑塊傳動機構。該機構具有去核時定位準確、工作穩定、上料率和去核率高等特點，能夠滿足設計要求。

關鍵詞：紅棗去核機；執行系統；傳動系統

紅棗種植在我國有著悠久的歷史，因其具有很高的營養價值而被大量深加工，但紅棗內核使得加工勞動強度加大。目前，市場上已經出現以履帶式和轉盤式為主、性能各異的紅棗去核機。譬如彭三河[1]設計的立體式大棗去核裝置，該機構具有結構設計簡單、工作穩定的特點，但并非完全自動化，需要人工輔助上料。馬朝鋒等[2]設計了鏈式紅棗去核機，該機構創新了紅棗上料的方式，具有去核直徑范圍大、傳動效率高的特點。張玉峰[3]設計了氣動排沖式紅棗自動去核機，該結構解決了紅棗定位問題，兼具去核效率高工作穩定等優點。張彤陽等[4]設計轉盤式全自動去核機，該機構實現全程自動化，具有成品棗肉完整性好的特點。因此，研究開發高效的、全自動化的去核機對行業的發展有著重要的意義，也是亟需解決的問題。

1紅棗去核機的性能要求

根據紅棗形態特征和實際要求設計去核機，設計要求有以下幾點：1）棗核直徑4mm～6mm之間，沖核針孔直徑不能太大，不然會在去核時導致多余的果肉浪費；2）待加工紅棗直徑15mm～25mm，長20mm～35mm；3）紅棗去核效率800個/min；4）使用壽命7年，每天工作6h，受到輕微載荷沖擊。因此，作為一種能自動化加工紅棗的機械設備，該機構要具備以下幾個特征：1）標準化和一體化。針對紅棗外形個體差異大、人工挑揀費時費力的問題，設計一體化的模塊夾具，提高了設備的適應能力，極大地節省了資源。2）自動化程度高。為了解決人工操作所耗費的大量勞力，加之食品衛生安全的需要，智能化紅棗去核機的發展已是必然趨勢；當前市場上大多數產品自動化程度不高，因此還需要進行完善。

2總體方案設計

常規的履帶式去核機對紅棗周徑大小適應較低，產能較低；基于連桿導桿的一種去核機易造成棗肉損壞，成品率受到影響，并且對紅棗周徑適應較低。為了解決上述紅棗周徑加工范圍小、棗肉損壞、產能低、定位偏差等問題，本機構的設計以主動輪與槽輪機構、正棗機構、曲軸聯結，槽輪機構間歇帶動傳送帶輸送紅棗至去核位置，正棗機構旋轉矯正紅棗位置，曲軸連桿帶動去核裝置完成去核處理。料箱9內的振動裝置8將紅棗有序排列在輸送管道10內，每一個撥棗盤11每旋轉一周將會把送料管道10內的一顆紅棗輸送至送料直管道內。壓棗裝置經過曲柄壓棗機構12帶動壓棗桿7做直線往復運動，依次將紅棗壓入載棗夾具里面，完成上料[5]，如圖1所示。槽輪機構間歇運動帶動鏈輪將紅棗輸送至沖壓機構下方，由曲柄沖壓機構驅動的沖針和沖棗桿同時工作對紅棗進行去核處理。槽輪機構雖然在運行時噪音比力大，可是運料安穩。而且槽輪機構與曲柄滑塊機構的結合，使去核機工作平穩，效率高。

摘要:“國家教育考試網上巡查系統”運用于普通高考、研究生入學統一考試、成人高考、自學考試等國家教育考試的考點。這一系統擁有復雜但科學的管理體系，需要統籌安排指揮中心、考務綜合管理和監控平臺。整個系統涉及到很多方面，包括網絡技術、信息技術、視頻技術、通訊工程等多種高科技手段。系統的實踐運用將提高我國招生考試的信息管理水平，并且能夠有效地防范考生作弊的行為。本篇文章主要通過介紹上海市工業技術學校標準化考場項目建設申報方案這一具體實踐來探討國家教育考試信息安全管理體系。

關鍵詞:網上巡查系統;國家教育考試;高科技手段;管理體系

1以上海市為例探討考試信息安全管理體系建設

上海市工業技術學校標準化考場項目建設方案設計的原則包括技術先進、功能齊全、性能穩定、節約成本，具有先進性、經濟性、可靠性和開放性的特點。從理論上來看，本次設計的項目系統能夠提高監管力度和國家教育考試信息安全管理水平。該學校建立了一套完整的教育考試網上巡查系統，這一系統主要包括視頻巡查系統、信號屏蔽系統和身份認證系統，同時，還建立了標準化電子考場，這些做法都有力地防止了考生作弊行為的發生。該學校一共建設了54間標準化電子考場，1間標準化教務室、1間保密室和1間應急指揮中心。在整個系統運作過程中實現了從試卷到學校，經過考務安排，然后試卷從考務到考場，以及在考試全過程等所有過程都做到了全程監控，并且身份認證系統，有效阻止了各種考試作弊的手段，達到了標準化考場建設的目的。這個系統一共包括5個部分，即網上巡查子系統、應急指揮子系統、身份識別子系統、信號屏蔽子系統、廣播子系統。系統的運行過程如下：學校指揮中心應該部署監控平臺、存儲陣列、解碼器和電視墻、SIP網關、視頻會議設備等設備。這一系統應該具備多種功能，包括實時監控、錄像存儲與錄像回放、系統管理、告警信息、日志管理等。在指揮中心部署視頻會議設備能夠實現考試期間的應急指揮調度。身份識別子系統也是該系統重要的組成部分，它需要對考生進行驗證，然后對數據進行整體打包上傳。在整個學校安裝信號頻蔽儀也是非常重要的、不可缺少的一個環節，安裝信號頻蔽儀后，在考試期間打開，平時關閉，這有利于防止學生在考試時利用手機等科技產品作弊。安裝屏蔽儀后，在后臺服務器可以查詢屏蔽儀的工作狀態。在該校所使用的屏蔽儀是標準化考場專用屏蔽器，操作簡便，非常好用。除此之外該系統還應該包括廣播子系統，系統的主要功能為：遠處分區呼叫、多套聲源同時傳輸和多種靈活控制方式，系統采用網絡數字的方式進行信號傳輸，只要通過一條簡單的網線就可以實現復雜的音源傳輸和管理功能，這樣不但方便快捷，還穩定可靠，方便管理。整個系統“音源數字化、播放自動化、管理智能化、擴展自由化、操作人性化”，是一個合理、科學的系統。這一個系統龐大復雜但比較科學，在這一個系統中，系統管理功能顯得尤為重要，它能夠確保整個系統的正常合理化運行。系統管理能夠包括多個方面，其中用戶管理主要提供用戶及用戶組的添加、刪除以及用戶信息的修改；認證管理主要實現用戶登錄信息的認證和授權用戶登錄；權限管理可針對不同的用戶分配不同的系統操作和設備管理權限；設備管理支持設備的遠程升級，也支持設備權限的設置和修改，并且可以根據設備的名稱和參數信息進行設備搜索；而最后網絡管理就主要提供系統配置管理和系統性能管理。該學校針對國家教育考試信息安全管理有一套比較合理的考試管理方法。在整個考試行程中，首先需要考慮的是考試類型的管理，考試類型必須與考生信息相互關聯，這是毋庸置疑的；其次是考試場次的管理，需要將考試場次與導入的考生數據相關聯，以此來確定考試的場次。

2考試安全管理體系建設的注意事項

從以上可以看出，這一套國家教育考試信息安全管理體系總的來說是合理的，是實用的，但這畢竟這是一個方案設計，在整個設計中需要考慮的問題還有很多，在系統操作過程中難免會遇到一些問題，這些問題就需要在實踐中發現并解決。經過多次的實踐操作，這一管理體系肯定會越來越完善。除此之外，需要考慮的就是該方案設計實施計劃和預算了。在整個實施計劃中，時間緊、任務重，需要做好各方面的工作，工作計劃主要是：項目調研、方案設計、招投標、簽訂合同、項目實施、試運行和項目驗收，而這個項目的總共時間僅為3個月，在這三個月里，需要調動大量的人力資源和物力資源，還需要進行周密的方案設計，這樣來說整個項目是是比較緊迫的。除了實施計劃，還需要慎重考慮的就是方案的預算和需要購買的硬件設施及軟件。這也是一個龐大的工程，在市場上已經有不少類似的硬件設施在流通，軟件也有不少。但這些東西種類較為復雜，且有不少產品質量較差，質量好的價錢又過于昂貴，很難平衡。所以，在采購這一部分產品時，需要專業人員來進行操作。在采購硬件設施時，要綜合考慮產品的價錢和質量，充分了解要采購產品的技術參數和功能特點，做到只買對的不買貴的。從上海市工業技術學校的方案設計來看需要購買的設施設備主要包括：監控平臺，磁盤陣列，解碼器，網絡半球攝像機，網絡紅外半球攝像機，網絡槍機攝像機，網絡視頻會議終端，身份識別儀和信號屏蔽儀。

3結束語

摘要:論述了工業設計在軌道交通車輛中應用的重要意義與作用，分析了軌道交通車輛工業設計的內容與過程。以南湖號嘉興有軌電車為例，介紹了軌道交通車輛工業設計的要求、過程，以及具體的設計方案。

關鍵詞:工業設計;有軌電車;應用

1應用背景

工業設計是工業化發展的產物，伴隨著社會、經濟、文化、科學技術的發展而不斷完善。工業設計是以工業產品為主要對象，綜合運用科技成果和工學、美學、心理學、經濟學等知識，對工業產品的功能、結構、形態、包裝等進行整合優化的創新活動。簡單而言，工業設計將工業產品的技術與外觀設計結合起來，不僅要確保工業產品的技術功能，而且要給人以美的享受。軌道交通車輛的工業設計指在既有技術基礎上，對車體外觀造型、車身色彩、內部環境、座椅、燈光、材料質感，以及一切與駕乘人員有關的部件進行研究，進而更加符合人的生理心理審美等方面的要求［1-2］。

2軌道交通車輛工業設計意義

制造業是創新的主體，更是實體經濟的核心組成部分。工業設計屬于高端、綜合引領性創新模式，制造業能否充分掌握設計創新能力，對于我國工業經濟高質量發展而言具有重要意義?！吨圃鞓I設計能力提升專項行動計劃(2019—2022年)》明確指出，要強化高端裝備制造業的關鍵設計。在軌道交通領域，重點突破列車轉向架、高速列車車軸的設計，列車車體材料、結構、內部布局、輔助設備設施的優化設計，先進城市有軌電車、中低速磁懸浮列車、跨座式單軌列車、市郊通勤動車組等新型軌道交通工具的設計。作為高端制造業的代表，軌道交通車輛的工業設計能力需要大力提高。提高工業設計能力，能夠為軌道交通車輛植入更高品質、更綠色、更可持續的設計理念;能夠綜合應用新材料、新技術、新工藝、新模式，促進科技成果轉化應用;能夠推動集成創新和原始創新，助力解決軌道交通行業短板領域的設計問題;同時有助于在科技、制造、知識產權、投資、人才、軟件、硬件、內容、服務、企業管理等方面形成工業設計的完整體系和產業鏈、創新鏈［3］。

3軌道交通車輛工業設計作用