时间：2023-07-17 17:22:30
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇产品结构设计注意事项，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：变频系统、电力电缆、产品设计
一、概述
变频技术是近年来机电领域的发展方向，变频调速系统的应用越来越普及，与此相对应，对连接调速系统的变频电机及变频控制器的电力电缆、控制电缆也提出了很高的要求，以避免运行中产生高次谐波电流对其他供电、控制回路产生干扰，或受外界电磁信号的干扰。一些行业的设计院已经明确提出了这种要求，并将其作为整个设计结构、生产制造方面做了一些初步的工作，产品也已在许多工程中应用。本文主要介绍了本公司在变频调速专用电力电缆研制和生产的一些情况进行介绍。
二、变频调速专用电力电缆设计制造的技术方案分析
在制定试制方案时，不仅要充分考虑电缆的各种电气性能和物理机械性能，更重要的是重点考虑如何减少高次谐波电流的产生，以及如何控制对其他电路的干扰。
1、脉冲电压的干扰
（1）现象：变频电源的频率调节范围比较宽，但其波形是一个主频率的频宽轮廓，包含了许多高次谐波，幅值也较大。这种谐波必然会波及到电缆，有可能会产生电缆的击穿，而且电缆长度越长，高频谐波电压也越高。但是，如果电缆绝缘耐压水平较高的话，则不会发生电缆的击穿。（2）、对策：如果电缆的结构采用普通的3+1芯，即三根主线和一根地线，这将会使主线和地线产生的干扰和谐波电压不均衡，要使电缆能正常工作，势必需要增加电缆的绝缘水平。若主线芯与地线的位置采用相对称的结构，那么由于导线互换效应及其对称平衡，可将干扰减小到最低水平，采用一半的绝缘水平即可，所以电缆的设计应采用对称的型式。
2、电磁波的干扰
（1）现象：连接变频电机和变频电源的电缆在运行时，若产生电磁波，则将会对周围临近的设备及电缆产生严重的干扰；反之，外界的电磁波也可能对其进行干扰。因此，既要使电缆不产生干扰信号，以减少对外界运行系统的干扰，同时也要提高电缆自身的抗干扰能力，能阻止外界的干扰，这是文帝的两个方面，都是至关重要的。（2）对策：解决上述问的办法是采用对称型结构和增加电缆屏蔽结构。屏蔽结构可采用铜带绕包、铜丝编织或铝塑复合带绕包等型式。屏蔽层的良好接地系统又是抑制电磁波的必要条件，采用铜丝编织结构是较容易事先，而采用其他结构往往需要用专门引出的夹具才能与地线相连。
三、产品设计
1、产品使用环境
（1）额定电压：0.6/1kV。（2）电缆长期允许工作温度为90℃，短路时最高温度为250℃（最长时间持续5秒）。（3）电缆允许最小弯曲半径不小于10倍的电缆成品外径。（4）产品可移动使用。
2、产品特性
（1）阻燃特性：成品电缆应能通过GB/T18380中要求的成束燃烧试验。（2）无卤低烟性能：成品电缆应能通过GB/T17651规定的烟密度测定及IEC754—2中要求的燃烧气体腐蚀性试验。
3、产品的结构设计
分析和研究了国内同行制造变频调速专用电力电缆的经验，制定了产品试制方案。试制方案的重点放在如何减少高次谐波电流分量对其他控制电路的干扰，提高电缆产品的阻燃性能、弯曲性能、耐气候及抗震动性能等。试制了电压等级为0.6/1kV型号为BPESP2R-C变频软电力电缆，规格为3×120+3×70/3 mm2；及3×10+3×6/3mm2两种规格电缆。
平衡各方面利弊后，决定电缆采用三根中性线芯均匀分布在三根动力线芯之间的空隙中，并绞合成缆；然后绕包铜带屏蔽，在铜带屏蔽外编织镀锡铜丝屏蔽，再挤外护套，见图1。
图1
（1）导体
a、材料选择：为了提高电缆导电性能及弯曲性能，选择符合GB/T3953中规定的TR型软圆铜线，其铜线具有非常好的导电率及断裂伸长率。
b、导体结构：该产品是为了满足移动中使用而开发的特种产品，导体结构应选择相对较软的绞合型式，本产品采用了符合GB/T3956中规定的5类软导体结构，该类产品结构广泛应用于矿用移动电缆、通用橡套电缆、船舶用电缆及电气装备用电线电缆领域中，在频繁移动的过程中，可保持很高的结构稳定性，不容易造成电缆绝缘的损伤。例如：120mm2导体采用608根单丝直径为0.5mm的铜丝，经过多次绞合而成，成品导体外径稳定，弯曲后不变形。
（2）绝缘
a、材料选择：普遍用于低压变频电力电缆绝缘材料有交联聚乙烯绝缘材料（XLPE）、乙丙橡皮绝缘材料（EPR）、聚氯乙烯绝缘材料等（PVC），PVC材料具有比较优良的阻燃性能，但由于在高频作用下PVC会产生一定的热量，导致电缆温度升高，而PVC正常工作温度为70℃，无法满足90℃工作温度的要求；XLPE材料具有非常好的电性能，但由于其材料较硬，弯曲性能差，切材料阻燃性能及差，无法满足产品最阻燃特性的要求；EPR是以三元乙丙橡皮为基料，混入一定比例的增塑剂、阻燃剂及硫化剂，产品具有良好的电性能、柔软性能及无卤低烟阻燃性能。故此，确定该产品采用乙丙橡皮绝缘材料。
b、绝缘结构：普通0.6/1kV电力电缆绝缘设计主要根据其所承受的机械性能而确定电缆绝缘层厚度，由于该产品用于变频电力系统，而在高频作用，电缆会产生一定的震动，会加速绝缘老化速度，降低产品的使用寿命，故此选用电压等级为3.6/6kV的绝缘结构设计，此种设计既提高了绝缘的安全性能，又提高了电缆结构的稳定性。
4、产品制造的注意事项
在产品制造过程中要严格控制工艺，绞线尽可能保证导体圆整，线芯绞制时尽量保证按正规排列绞合。严格控制绝缘偏心，火花试验及浸水耐压试验作为例行试验，确保绝缘线芯无缺陷；成缆务必保证线芯圆整，成缆时必须随时调节张力，确保各线芯张力均衡，并选择适当的填充，使产品外观密实圆整。铜带绕包重叠率要达到25%以上，铜带绕包层要保证平整、圆滑铜带不能起褶，严格控制铜带电阻率及铜带厚度，确保屏蔽层电阻。铜丝编织密度不应低于85%，采用卧式32锭编织机，编织密度均匀，不能有缺股断线等现象。
四、产品优势
1、使用寿命。本产品采用3+3芯对称结构设计，更有效平衡了电场，减少了高次谐波的产生，大大的延长了使用寿命。
2、柔软性。本产品采用多股软铜丝绞合，采用乙丙橡皮绝缘，大大的提高了产品的柔软性。
3、屏蔽性能。本产品采用双层屏蔽，并且铜带屏蔽与铜丝编织屏蔽相隔离，充分利用了双层屏蔽效果，从而提高了产品的抗干扰性能，降低了电缆在工作过程中对其他电器元件的干扰。
五、结束语
【关键词】电子产品结构工艺；专业整体培养目标；因材施教；实践环节
《电子产品结构工艺》教材由高等教育出版社出版，现在通常用于中高职电子与信息专业的学生学习。要求学生掌握的知识点有：具有环境条件对电子产品性能影响的概念；初步建立产品可靠性的概念；具有电子设备的三防、热设计、减振、屏蔽的基本知识；具有元器件布局、走线的知识；具有按结构工艺要求设计印制线路板的能力；掌握工艺文件的编制原则、要求，并初步具备典型电子产品生产工艺文件的编制能力；能对典型电子产品进行结构工艺分析；具备组装、调试中等复杂程度电子整机的基本能力。
在教学该课程时，应注意以下几个方面：
一、注意与专业整体培养目标一致
该专业培养的是与我国社会主义现代化建设要求相适应，在德、智、体、美等方面全面发展，具有综合职业能力，在电子整机生产、服务、技术和管理第一线工作的电子产品与设备装配、调试及维修技术人员。
《电子产品结构工艺》虽然是主干课程，但是课时也有一定限制。故在安排教学内容时，要根据培养目标进行取舍，为此，我确定了以下这样几个方面作为课程目标，即了解环境条件对电子产品性能的影响；了解电子设备可靠性的特点；了解电子设备的三防、热设计、减振、屏蔽的基本知识；掌握电子设备元器件布局、走线的基本要求；掌握工艺文件的编制原则、要求；具有按结构工艺要求设计印制线路板的能力；初步具有典型电子产品生产工艺文件的编制能力；能对典型电子产品进行结构工艺分析；具有中等复杂程度电子整机组装、调试的基本能力。全部内容确定为64课时。
在各个章节，又确立了各自的重点内容。例如：第七章，是学习印制电路板的结构设计及制造工艺。我确立了教学重点为“印制电路板的制造工艺流程”，即1.照相底图。2.图形照相制版。3.丝网漏印法制作网版和印制图形。4.化学蚀刻。5.剥离有机抗蚀剂或洗孔。6.涂（印）阻焊图形。7.固化。8.印刷标记图形。9.孔和外形加工。10.电路电气检测。11.表面涂（镀）覆。每一步都讲得清清楚楚，而对于印制电路板的结构布局设计及电路板的检测则处理为略讲，使有限的课时发挥了最大效能，提高了课堂的有效教学效率。
二、注意因材施教，运用分层次课堂教学策略
因材施教思想是我国教育的优良传统，产生于个别教育的土壤。但是从班级授课制问世以来，因材施教一直受到限制。班级授课制的前提条件是学生的学业基础相差不大，教师上课主要是根据中等程度的学生可接受的能力组织教学。优点是教学效率高，教师备一次课，基本上对所有学生都适用。但缺点是不能够照顾学生的个别差异，基础好的学生可能吃不饱，基础较差的学生跟不上。实施分层教学，即符合因材施教的传统，又有现代的教育理念，符合时代的要求。分层教学，分类指导，使不同水平的每位学生尽可能的同时得到发展，这样做，有利于创新课堂教学模式，有利于培养学生鲜明个性化品质。
在教学中，一些教学难度大的内容采用分层教学的方法，可以收到很好的效果。
例如，在教授第9章“电子产品的整机装配与调试”时，可以采用分层次教学的课堂教学策略。
我在教授这个章节的课时，首先向学生提出了若干问题：1.什么是整机和整机装配？2.整机装配要有哪些准备？3.哪些情况要设质量管理点？4.什么是静态测试？先进自动测试设备软件系统有哪些？5.电子整机产品环境试验有哪些内容？在学生自学教材内容回答之后，我就能知道哪些学生哪些内容掌握了，哪些内容没有掌握。这时候根据掌握情况分成若干个学习小组。问题基本掌握的要求其进入测试环节，并尝试运用先进的自动测试设备软件系统来掌握测试方法。电子产品的整机调试实际上包括调整和测试两方面的工作。测试是指利用手工或自动设各对系统或部件进行测量或评定，以证实其是否满足规定要求。测试又可分为自动测试和手工测试、外部测试和机内测试。
对于一般基础的学习小组我则不厌其烦地详细介绍调试设备、方法及步骤、测试条件及有关注意事项、调试安全操作规程、调试所需要的工时定额、数据资料及记录表格、测试责任者的签署及交接手续等，调试内容和测试步骤尽可能具体，可操作性强。测试条件和安全操作规程仔细清楚。测试数据尽可能表格化，便于综合分析，使其以后走上工作岗位时能胜任岗位要求。
对于动态测试，我更是详尽介绍并实验。动态测试主要有三种方法，即波形测试法：用示波器观测各级电路的输人、输出或基本测试点的信号波形，测试波形的幅度、周期、相位、脉冲宽度及前、后沿时间等，确定其是否正常工作；扫描观测法：用扫频信号发生器对被测电路进行连续扫描，以实现对电路频率特性的自动或半自动测试；瞬态观测法：给电路输入一个前沿很陡的阶跃或矩形脉冲，用脉冲示波器观察电路输出波形的变化，判断产生变化的原因，确定调整方法。
各类层次的学习小组成员动脑、动嘴、动手相结合，使学生对该章节内容掌握得全面而扎实。
三、重视实践环节，与考工结合
本专业学生对于能力结构的要求是：具备收集和处理本专业相关信息的能力；能借助工具书阅读与专业相关的英文资料，并具备一定的英语语言及文字表达能力；能熟练操作和使用常见电子仪器、仪表；具备电子整机装配、调试、维修及电子产品检验能力；具备系统安装、调试及使用管理能力；初步学会通信网络安装、管理、使用与维护的技术和方法；学会阅读电子整机线路图和工艺文件；具备简单电子产品设计与开发能力；具备一定的电子与信息技术方面生产组织管理和市场营销能力。技能目标是并获得国家职业技能鉴定无线电装接工中级工、高级工证书。
为达成这一能力目标和技能目标，《电子产品结构工艺》课程是一门必不可少的课程。在教学中，我们的能力培养目标就是要使学生具有按结构工艺要求设计印制线路板的能力；初步具有典型电子产品生产工艺文件的编制能力；能对典型电子产品进行结构工艺分析；具有中等复杂程度电子整机组装、调试的基本能力。
为达成此能力、技能目标，实践环节必不可少。我们的实践训练项目有，典型电子设备的解剖：即能正确拆装简单电子设备，了解散热、屏蔽及电磁兼容设计方法；印制线路板设计：即能根据结构工艺要求绘制印制线路板导电图，能绘制印制线路板装配图；工艺文件编制：即能按规范要求填写电子产品装配、调试、检测等工艺文件；观察自动焊接及表面安装过程：了解工厂流水线生产过程及自动焊接工艺的实现。
在实践环节展开之前，一定要做好相应的知识准备和材料准备，使学生能够完整全面的掌握该项能力。以“工艺文件编制”这项实践活动为例，在开展实践前，学生必须了解技术文件的含义以及它包括哪些文件；熟悉设计文件的种类及产品的设计程序；能列举电子整机中常用的设计文件的名称；熟悉工艺文件并能简述它在生产中的作用；明确产品定型阶段的工艺文件工作内容。由于做好了这些准备，学生的实践效果事半功倍。
由于各个实践节点都落实到位了，教学的知识目标、能力目标、技能目标都得到了真正的落实。从2000年以来，我校电子专业的中级工合格率达到99%以上，高级工合格率也达到了90%以上。
参考文献
[1]教育部职业教育与成人教育司、教育部职业技术教育中心研究所编.中等职业学校电子与信息技术专业教学指导方案[M].北京：高等教育出版社，2008.
关键词：高职；计算机辅助设计；rhino软件；课程建设
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）03-0043-02
《计算机辅助设计（rhino软件）》是我院计算机辅助设计与制造专业的核心课程之一，与《Corel draw》、《3ds max》、《UG》、《产品模型制作》、《汽车造型设计》等课程共同构成本专业的六驾马车。我院计算机辅助设计与制造专业的目标是：围绕浙江汽车职业技术学院作为汽车类高职院校的办学定位，依托吉利控股集团鼎力支持的办学优势，以我院汽车相关专业的汽车装配与制造、汽车电子技术、汽车检测与维修等为基础和服务对象，将汽车和汽车相关产品造型设计作为计算机辅助设计与制造专业的主要特色，与我院模具设计、数控技术、机械设计与制造等专业形成新型学科链，构建从设计、加工到制造的一体化人才培养体系。
课程目标
课程目标决定于专业培养目标。我院计算机辅助设计与制造专业的培养目标是适应汽车企业和地方区域经济发展需要，具有良好职业道德和敬业精神，掌握计算机辅助设计与制造的基础理论与应用，具备汽车造型、汽车展示、汽车广告及汽车相关产品造型设计能力的高素质高技能型人才。
基于专业培养目标，本课程的教学目标是：以熟练的rhino建模技术为基础，以造型设计能力为本位，培养学生应用rhino软件表达设计创意、通过三维技术再现产品效果的能力，培养学生胜任职业岗位工作的职业技能、技艺和能力。具体而言，学生在学完本课程后，应该掌握以下技能：（1）能够将二维的产品构思或效果图转换成三维的rhino模型；（2）能够将自己的想法用rhino完整、恰当地表达出来；（3）能够对汽车及汽车相关产品造型进行三维建模分析，并能通过分析提出最佳的建模方法和思路；（4）能够用rhino软件设计表现出一款令自己和同学都满意的产品，并对该产品进行生产的可行性分析；（5）能够与设计小组人员进行无障碍交流、合作，并能适时、恰当、完整地表达自己的想法；（6）能够与小组成员合作，进行完整的汽车造型方案设计。
课程内容设计
课程内容是实现课程目标的基石。课程内容及其结构的优劣、是否具备科学性、与专业培养目标及课程目标的匹配性程度，直接关系到课程目标与专业培养目标的实现。有关汽车以及汽车相关产品造型设计的《计算机辅助设计（rhino软件）》教材寥寥无几，能够与我院课程目标完全吻合的教材更如凤毛麟角。鉴于本课程大部分教材的教学内容宏观与微观相脱节，内容之间逻辑性不强等不足，从几年的教学实践中，笔者不断总结、钻研、创新，立足汽车类高职院校的办学定位，对《计算机辅助设计（rhino软件）》课程进行了内容和结构建设，以期弥补本课程教学内容的不足。
课程内容的设计思路 本课程内容的设计思路主要从宏观、微观两方面进行考虑，从宏观方面把握课程目标，在微观方面充实课程内容。具体而言，宏观主线：以rhino建模技术为核心，围绕汽车及汽车相关产品建模展开，将rhino的建模技术揉合在一个个实例任务中。微观元素：以汽车相关产品及汽车整车造型作为课程内容的构成元素，实例之间呈由易到难、由简到繁的递进关系排布，切实遵循教学与学习规律。具体课程内容分为两大部分，即建模技能教学部分（见表1）和实践训练部分。建模技能教学部分的课程内容是将rhino软件的工具使用方法、建模思路、建模技术揉合在实例中，并对实例依据产品结构复杂程度、曲面难度、rhino软件工具之间的相互关系等因素进行难度系数分级，之后，按照难度等级、课程的结构设计需要进行递进分布排列。这样既能遵循学生的学习规律，又有利于教师、学生在把握宏观主线的同时，对微观元素的每个实例，不至于感到毫无联系、与整体脱节。
实践训练部分 “学习的内容是工作，通过工作实现学习”是职业教育的本质特征。教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》提出：要“大力推行工学结合，突出实践能力培养，把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点”。为了贯彻执行“工学结合，突出实践能力培养”的精神，我院本课程的最后环节是与吉利汽车研究院合作，参与吉利相关车型的造型设计竞标。参与这种实际项目竞标，其优点是教师可以很方便地检验教学效果，学生可以在实际项目中得到锻炼，更由于学生是未来设计领域的主力军，还可以为汽车造型设计注入新的元素，供研究院的设计师参考，同时，也可以为学生毕业后的就业开辟通道。最后获得竞标入围资格的学生即可获得在吉利汽车研究院顶岗实习的机会或工作机会，可以说是一举多得。
教学方法及策略
（一）建模技能教学部分的教学方法
理实一体化教学 本课程采取理实一体化教学方式。理实一体化教学法即理论与实践一体化教学法，是从职业院校专业教学中探索创新出的一种教学模式，强调充分发挥教师的主导作用，将理论学习与实际训练紧密结合起来，大胆突破以往理论与实践相脱节的现象，注重培养学生动手能力，全程构建素质和技能培养框架。采用这种教学模式，可以有效地提高本课程的教学效果，学生可以当堂练习，教师可以随时指导。但笔者在几年的教学实践中发现，教师讲解之后，在rhino软件的实践过程中，学生经常出现忘记操作步骤、操作步骤错误、操作步骤正确而最后效果与教师的范例相差较大等现象，不仅影响了学生的学习效果，也严重打击了学生的学习积极性。其原因是rhino软件较复杂、学习难度高，教师仅讲解一遍，学生很难记清楚所有的操作步骤和注意事项。
将屏幕录像工具引入理实一体化教学 针对本课程理实一体化教学中学生忘记操作步骤、操作步骤错误、操作步骤正确而最后效果与教师的范例相差较大等现象，可将屏幕录像工具引入本课程的教学活动中。屏幕录像工具可以轻松地将屏幕上的软件操作过程、网络教学课件、网络电视、网络电影、聊天视频等录制成Flas、WMV动画、AVI动画或自播放的EXE动画。如此一来，教师在课堂讲解或在课前备课时，可将操作步骤录制成视频，学生在练习时可以对照练习，相机抉择，需要观看哪一步，就看哪一步，也可以在宿舍或其他地方对照练习。这样就达到了“教师授课一遍，学生多次听讲”的目的，教学效果也可以得到有效提高。
（二）实践训练部分的教学方法
实践训练部分是与吉利汽车研究院合作，参与吉利汽车造型设计的项目竞标，此过程采用项目教学法。项目教学法就是在教师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目的实施及最终评价都由学生自己负责。学生通过该项目的学习，了解并把握整个教学过程及每一个环节的基本要求。
在拿到吉利汽车研究院的相关汽车造型设计的项目后，按照学生自愿、教师依据学生特长提议的方式对学生进行分组，每一组作为一个团队进行汽车造型方案设计和建模，并最终参与研究院的项目竞标。具体分组方案如表2所示。
分组之后，组长作为设计团队负责人，需要组织本组成员对项目进行分析。任课教师并不是就可以完全置身事外，而是要对学生进行实时指导。同时，还要请吉利汽车研究院的相关造型设计师、工程师等相关人员担任实践导师，提出一些中肯的意见或建议，指导学生的设计。具体如表3所示。
（三）教学策略
美国著名心理学家马斯洛认为，人类的需要是分层次的，由低到高，呈现金字塔形（图1所示为马斯洛的需求金字塔）。人的最高需求是自我实现的需求，也就是体现自己价值的需求。
因此，在本课程第一节课，就把参与吉利汽车研究院相关车型造型设计竞标的实践训练告知学生。学生对本课程的兴趣大大增加，并急切地期待自己能够大放异彩。如此便可有益于本课程的教学，同时，也有可能收到意想不到的教学效果。
考核方式
考核方式既依赖于教学内容和教学方法，又在一定程度上左右着教学内容和教学方法，如何考核、考核什么会涉及教师在教学过程中的教学方法。本课程的考核在切实围绕教学目标的基础上，充分考虑到建模技能教学部分的实际学习效果、实践训练部分学生的方案成果等，同时也考虑了比较传统的rhino技能期末测试成绩。具体安排如表4所示。
在三维造型软件特别是rhino软件的教学过程中，由于软件本身较为复杂、曲面建模难度较大、学生三维想象与创造能力参差不齐等因素，对本课程的教学提出了挑战。此时，我们或许可以从教学目标出发，在教学内容、教学方法、考核方式等方面紧跟时代步伐，将屏幕录像工具等引入课程建设中，以期收到更好的教学效果。
参考文献：
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