产品结构设计

Sunshine1产品设计工程师素质作为一个合格的结构工程师要求你对下列知识有一定的了解1、熟练一门3维软件和一门平面CAD软件；2、对模具的了解（塑胶模具及五金模具）；3、塑胶性能的认识；4、表面工艺了解；5、机械相关知识、机械制图；6、生产装配工艺；7、品质安规相关知识。Sunshine2一、软件熟悉程度对一门3维设计软体的熟悉程度（pro/E、UG等），直接决定你做一款产品的速度，如有的人做一款产品要半个月，而有的人做同样的产品只要一4-5天，虽然不是绝对和软件使用熟练程度有关，但软件使用方面还是占据大量的份额，那么除了与软件使用有关外另一个要点就是和你对产品结构的熟悉程度也有很大关联。Sunshine3二、模具结构对模具结构的了解程度决定了你设计产品的易制造程度，严重时可能无法出模或者是很复杂的模具结构，如：产结构设计时在不影响外观的前提条件下可以设计成插穿的结构就不做成行位的结构，要以最简单的模具结构达到所需求产品功能（如下图）。Sunshine4插穿结构Sunshine5插穿结构顶视图Sunshine6三、对塑胶的性能认识对塑胶性能的了解程度决定了你设计产品时用料的合理程度（包括：塑性、硬度、透明、耐高温、防火、超声等），如果对这方面不了解，可能设计出来的产品会出现贵料乱用，或者产品强度不够，以及一些其他方面问题，所以设计结构时在满足产品需要的前提下另外考虑的就是塑胶的价格因素，因为产品的用料成本直接关系到产品的价格（如下图的产品）。Sunshine7耐高温塑件Sunshine8齿轮传动件POMSunshine9各种材料超声性能Sunshine10不同材料超声熔接效果Sunshine11塑件超声位的尺寸Sunshine12四、表面工艺对表面工艺的了解程度决定了你设计出的产品后期表面处理是否容易（尤其对视听数码类产品突显重要）如：多色喷油要做槽、烫金要做高出面、铝合金固定方法、产品增加电镀挂钩等（如下图）Sunshine13塑件表面烫金Sunshine14五、机械知识对机械知识的了解程度决定了你设计出的产品结构是否优越、机构是否可行、和用户使用该产品时是否很方便的操作（这就是所谓的人机工程学），如按钮的摆放、大小、手握位的形状等（如下图）Sunshine15齿轮机构Sunshine16曲柄遥杆机构Sunshine17六、机械制图对机械制图的熟悉程度决定了你输出产品工程图是否标准、是否产生了错误的标注和标识，这会直接影响模具制造人员是否易于看懂你输出的工程图纸（如下图）。Sunshine18产品工程图Sunshine19爆炸图Sunshine20七、生产装配工艺对生产装配工艺的了解决定了你设计出来的产品是否易于装配，表面上看起来是否易于装配好像与设计无关，其实这点对于零件较多的产品尤为重要，因为不易装配就是增加产品装配工时，也就增加了产品的成本，这也就有了产品设计时的防呆设计说法，所谓的防呆设计就是让生产人员无法错误装配的设计方法（如下图）Sunshine21防呆结构Sunshine22八、对品质安规掌握品质安规方面的知识主要是用来自己制作或协助他人员制作一些检验检测标准，如产品的跌机测试标准、产品验检测标准都需要结构设计人员来制作或协助他人制作，对安规的了解就更为重要，特别是玩具类产品：如小产品的配件是否易于被小孩吞食、有金属片状或刀片类的部件是否易于松脱等现象都会影响产品的安规证书是否易于通过（后附跌机测试高度）。Sunshine23跌机测试高度（小家电类产品）1、试验范围a新产品结构及包装定型、b包装工艺、材料、结构有较大改变c产品结构有较大改变2、试验环境：一般室内环境下进行，混凝土地面应平整3、试验高度：0w=10(kg)770mm10w=25(kg)620mm25w=50(kg)460mm注：w一般指毛重，跌落高度指产品跌落前最低点离地面的距离！4、试验方法：就是你说的一角三棱六面，但跌落顺序是反的：即先面、后棱再角Sunshine24总结以上列了8大点是结构设计人员必备的知识，也不是说结构设计人员只需会上述八大点就可拿高薪，反而我们要不断学习新知识，不断积累工作经验，不断总结构自己曾经范过的错误（目的是为了下一次不范同样的错误），这点相当重要，为什么现行企业招聘人才对经验都要求很高，因为有经验的人范的错多，那么以后的工作中范的错就少，这就叫做经验，经验对结构设计人员来说特别重要，我们要从改模中来寻求完美的结构，开始入这行时，最易范的错就是产品静态干涉或者运动干涉（关于运动干涉也就是要运动的零件在静止状态没有干涉但运动后就会产生干涉，附电池合图）。Sunshine25产品设计的设计要点与原则1、以最简单的结构做出最优良的产品（这叫性价比，降低制造成本提高成品市场竟争力）；2、以与产品结构性能最匹配的材料做为产品的首选材料；3、壁厚不宜过厚并且要尽量均匀（壁厚理论上取产品长度的1/10）一般1.2、1.5、2.0、2.2、2.5、3.0等；4、产品配合位设计时不能设计成零对零（即两零件之间不能没有间隙），一般都要预留0.1的间隙，结构设计中把0.15以下称死配合，0.15以上称运动配合Sunshine26产品设计的组成•产品（一组将输入转化为输出过程的结果）设计是由产品造型设计、结构设计和模具设计共同组成，形成相连关系，相互影响，不可分割的整体。基本原则:设计的产品需要满足产品的功能。•工业产品造型设计的主要特征：产品功能的实用性，产品功能的科学性和造型设计的艺术性。•结构设计:介于产品造型设计和模具设计之间，主要满足产品造型基础上实现产品的结构设计，需达到方便生产和安全的要求。（方便生产包括：注塑成型、喷油、丝印、镭雕和装配等）•模具设计:主要是对产品设计进行模具设计，并向产品设计者提供改良的方案。•一个合格的产品设计工程师，是要求知识面非常广泛。以下是一套手机产品设计的方法，希望在大家的工作中有一定的指导意义。Sunshine27Stacking与ID是有关联性的，一个有经验的结构设计工程师要准确的理解一个Stacking的含义，拿到一个新的Stacking，必须了解Stacking设计结构时哪里固定主板，哪里设计卡扣，哪里设计螺丝柱，按键结构空间是否足够，ESD接地的防护等等，这些我们都要有一个清楚的轮廓和较深的理解，当然好的堆叠工程师也会考虑到整机的结构设计。结构工程师拿到一个新的ID图时，首先要分析各零件及分拆后的工艺可行性，或者用怎么样的工艺才能达到ID的效果，这就须同ID工程师沟通，有的我们可以做到ID效果，但要考虑结构和工艺风险性，所以不要一味的迁就ID，要知道一个产品的质量的好坏，最后追究的责任，结构工程师占比例较大，没人去说ID的不是，所以是结构决定ID，而不是ID来左右结构，当然做结构的尽量保持ID的创意，最后检查各零件及结构空间是否足够。Stacking(堆叠）与ID设计Sunshine28以下为结构工程师对ID工程师建模时提出几个建议：1、ID工程师建模时首先把stacking与主文件以缺省方式组装到总装图中。2、ID工程师要作骨架图档，即我通常说的主文件，骨架图档不管是曲面或实体，我建议首先要以线来控制外形和各个零件的位置，这样后期有修改只需调整主文件中相应的线既可。3、ID工程师必须把此产品所有的零件各壳体的分模线位置在图中画出。4、所有的零件图档必须第一个特征是外部复制骨架图档过来的，然后进行下一步，坚决反对在总装图中直接参考一个零件生成另一个零件。5、ID建模时的图档禁止参考Stacking中的任何零件，防止stacking更改后ID图档再生失败.6、主文件设计要简单化，易修改，相应零件尺寸设计要有关连性，壳体的零件要能实现自身抽壳。这是我对ID工程师建模文件的几点要求。只要做到以上几点，后续的结构就可直接进行下去了，如ID须调整外形及位置也会比较容易。Sunshine29壳体的结构设计产品常用材料的选择要了解手机产品常用材料的性能和特性，有利于我们在设计过程中合理的选用材料，达到产品的功能与外观要求。目前手机产品常用的材料有：PC、ABS、PC+ABS、POM、PMMA、TPU、RUBBER、PC+玻纤等等。选材的原则及三个步骤：（1）、根据应用的目的。（2）、根据部件的功能与外观要求。（3）、最后通过部件的性能要求与材料性能的比较来确定候选材料。Sunshine30料别适当模温料筒温度成型收缩率射出压力PC80~120℃275~320℃0.5~0.8%560~1400kg/cm2ABS50~80℃180~260℃0.4~0.8%560~1760kg/cm2POM80~120℃190~220℃1.5~3.5%560~1400kg/cm2PMMA50~90℃180~250℃0.2~0.8%350~1400kg/cm2LDPE10~40℃160~210℃1.5~5%350~1050kg/cm2HDPE5~30℃170~240℃1.5~4%840~1050kg/cm2PET80~120℃250~310℃2.0~2.5%140~490kg/cm2PP20~50℃160~230℃1.0~2.5%700~1400kg/cm2AS40~70℃180~250℃0.2~0.7%350~1400kg/cm2PA20~120℃200~320℃0.3~1.5%700~1400kg/cm2Sunshine31Thanks