工業(yè)工程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的研討

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一、《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》的課程設(shè)置規(guī)劃

本課程作為工業(yè)工程專業(yè)的一門實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)核心課程，其主要任務(wù)是學(xué)習(xí)產(chǎn)品功能的設(shè)定、常用材料的種類和特性以及加工工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則以及與產(chǎn)品造型有關(guān)的通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)，使學(xué)生掌握與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的基本知識(shí)，具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本技能，能夠完成簡(jiǎn)單產(chǎn)品設(shè)計(jì)中從功能定義到材料選擇以及最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.1本課程的知識(shí)模塊包括：①產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識(shí)；②塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則；③鈑金類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則；④模具基礎(chǔ)知識(shí)；⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)；⑥產(chǎn)品典型結(jié)構(gòu)。其目的是使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力，在實(shí)際應(yīng)用中培養(yǎng)學(xué)生的新產(chǎn)品開發(fā)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力。

1.2課程的重點(diǎn)內(nèi)容包括：①常用塑膠材料基本知識(shí)；②常用金屬材料基本知識(shí)；③常用表面處理知識(shí)；④產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總原則；⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系分析與結(jié)構(gòu)繪圖的基本要求。

二、《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)思路

2.1選用教材。目前還沒有適合工業(yè)工程專業(yè)使用的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教材，所以國(guó)內(nèi)普遍做法是選用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面教材，暫定的教材是黎恢來編寫的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例教程》。該教材將作者十幾年的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而成，系統(tǒng)、精細(xì)、全面地介紹了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)及設(shè)計(jì)全過程，明確了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念和崗位職責(zé)，并通過講解一款電子產(chǎn)品的全套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，幫助學(xué)生融會(huì)貫通，更加高效地學(xué)習(xí)和掌握實(shí)用技巧。

2.2教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)工業(yè)工程專業(yè)的整體人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的具體要求，將《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》分為六大模塊，每個(gè)模塊里面包括若干的章節(jié)，各章節(jié)之間既自成體系，又互相有銜接，條理清晰，通俗易懂。①“產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識(shí)”模塊，主要介紹注塑工藝?yán)碚?、常用塑膠材料和金屬材料基本知識(shí)，以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類方面，介紹ABS、PS、PP、PVC等的應(yīng)用范圍、注塑模工藝條件和化學(xué)和物理特性，重點(diǎn)是使學(xué)生了解注塑件的常見問題分析及解決，比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面，介紹一些金屬的特性和應(yīng)用范圍，比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識(shí)方面，主要涉及塑料二次加工的基本知識(shí)，學(xué)生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內(nèi)覆膜等表面處理工藝。②“塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”模塊，重點(diǎn)介紹塑料件在設(shè)計(jì)和修改階段需掌握的通用設(shè)計(jì)規(guī)范，比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設(shè)計(jì)，能夠分析塑料件的加強(qiáng)筋、孔、支撐面的使用范圍。在細(xì)節(jié)部分，應(yīng)了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設(shè)計(jì)。③“鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”模塊，介紹鈑金類產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝要求，包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝，并且讓學(xué)生了解壓鑄類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝要求。在此模塊的教學(xué)中，應(yīng)引入企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品案例進(jìn)行講解，以便于學(xué)生更好地掌握鈑金件的設(shè)計(jì)規(guī)范。④“塑料模和鈑金?；A(chǔ)知識(shí)”模塊，介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結(jié)構(gòu)，包括模具概述，模具的分類、注塑機(jī)介紹等，重點(diǎn)講解的是注塑模結(jié)構(gòu)里面的澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和行位與斜頂，以及二板模和三板模之間的區(qū)別和應(yīng)用，以“實(shí)用、夠用”為度，學(xué)生只需了解典型的模具結(jié)構(gòu)，不需要進(jìn)行后期的模具設(shè)計(jì)。⑤“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)”模塊，主要介紹殼體形狀結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、卡扣結(jié)構(gòu)、螺釘柱結(jié)構(gòu)、螺紋連接結(jié)構(gòu)和嵌件連接結(jié)構(gòu)等知識(shí)，以及各個(gè)特征的定義、作用和設(shè)計(jì)原則，特別是特征在使用時(shí)的相互配合關(guān)系。拓展知識(shí)方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設(shè)計(jì)規(guī)則，以及模具設(shè)計(jì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系。⑥“典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”模塊，重點(diǎn)介紹目前國(guó)內(nèi)普遍使用的三大產(chǎn)品（電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品和電動(dòng)產(chǎn)品）的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)。每類產(chǎn)品選取一款經(jīng)典的已批量的產(chǎn)品作為藍(lán)本，深入解剖結(jié)構(gòu)知識(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的運(yùn)用。比如電子產(chǎn)品選手機(jī)為代表產(chǎn)品，講解手機(jī)產(chǎn)品各零部件的結(jié)構(gòu)、前殼與底殼的止口設(shè)計(jì)、LCD屏限位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電池固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及內(nèi)藏?cái)z像頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。家電產(chǎn)品則以電吹風(fēng)為例，學(xué)生要掌握電吹風(fēng)的功能、材料、結(jié)構(gòu)工藝性等，了解CAD軟件在電吹風(fēng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能對(duì)產(chǎn)品塑料件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。在此過程中，還要掌握項(xiàng)目管理方面的知識(shí)。

2.3教學(xué)方法。在教學(xué)中，提倡基于工作過程為導(dǎo)向的項(xiàng)目化教學(xué)，理論教學(xué)與實(shí)踐練習(xí)相結(jié)合，增加實(shí)踐課時(shí)的比例，培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力。教師引導(dǎo)學(xué)生建立實(shí)用合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化學(xué)生的自覺體驗(yàn)和掌握知識(shí)的遷移能力，淡化理論和實(shí)踐的界限。在基礎(chǔ)知識(shí)夠用的前提下，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法，通過在具備多媒體教學(xué)設(shè)施的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地開展新產(chǎn)品和新工藝的開發(fā)工作，使學(xué)生體會(huì)具體產(chǎn)品的外觀造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實(shí)際應(yīng)用能力。

三、《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》在工業(yè)工程專業(yè)總體實(shí)訓(xùn)的具體應(yīng)用

在面向制造業(yè)的工業(yè)工程專業(yè)總體實(shí)訓(xùn)里，結(jié)合各校的實(shí)際情況，以典型產(chǎn)品的流水線裝配設(shè)計(jì)為主體，總體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分為五個(gè)階段：前期的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與組裝環(huán)節(jié)、生產(chǎn)線裝配改善環(huán)節(jié)、三維系統(tǒng)模擬環(huán)節(jié)、總結(jié)交流環(huán)節(jié)。在這些實(shí)訓(xùn)中，可以實(shí)現(xiàn)“教-學(xué)-做”一體化的行動(dòng)教學(xué)，讓理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，從而使學(xué)生在知識(shí)和技能上達(dá)到雙重提高；另一方面，可以鍛煉學(xué)生的綜合專業(yè)知識(shí)運(yùn)用能力，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，也有利于提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，更好地讓學(xué)生參與企業(yè)模擬項(xiàng)目，融入企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與組裝環(huán)節(jié)，教師把學(xué)生分成六人左右的項(xiàng)目組，根據(jù)企業(yè)的某一個(gè)典型產(chǎn)品布置項(xiàng)目任務(wù)書。學(xué)生綜合考量校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地的實(shí)際條件和設(shè)備，運(yùn)用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的知識(shí)，共同完成項(xiàng)目。在此過程中，教師可以對(duì)新產(chǎn)品提出具體的要求，比如產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸不能過大，必須與生產(chǎn)線相匹配；結(jié)合人因工程學(xué)，運(yùn)用動(dòng)作分析和雙手操作分析，在工藝上要符合車間的零部件裝配順序，有利于工序和工位的確定；新產(chǎn)品各零部件的裝配要牢固可靠，可以滿足多次拆卸而不容易損壞；產(chǎn)品的價(jià)格應(yīng)合理，要用最少的成本做出符合客戶要求的產(chǎn)品；考慮試驗(yàn)的可行性和零部件的可修改性。

作者：李敏 劉璇 單位：佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院