产品设计理念Rev.A

聯力資訊工業股份有限公司產品設計理念主編:李中秀小姐指導:王財源先生成品開發部發行2002年9月Rev.A前言從事任何資訊家電產品之機構零件設計,除了須將各個零件完整的設計製造出來,讓其能組合成一個符合功能要求的成品之外,還需要考慮其是否能符合強度要求及安全規格,以及防電磁波干擾的能力,另外對于靜電防護的能力,系統散熱的能力及減少噪音產生的能力都需要全面的考量,最后對于產品要有完整的包裝,方能將產品完整地送交給客戶.一位機構設計工程師,除了對于金屬材質,塑膠材質的選用要有基本的認識之外,還需要考慮上述之種種要求,要能全盤地考慮,其使用狀況及顧客的感受,如此所設計出來的產品方能符合市場的要求.即使是在極其惡劣的使用環境下,也能發揮其應有的功能.因近來涉及到比較多的新產品開發及設計,利用空閑的時間將資料整理成冊,以使得往后的開發工作有一個正確的依循及參考,同時也希望所整理出來的資料能帶給重視技術開發工作者一個參考方向.2002年9月於UPI/CHINA目錄第一章3C產品及結構介紹---------------------------------------------------------------1第二章產品機構設計之材料選用-------------------------------------------------------2第三章製程及產品上管制的材料------------------------------------------------------13第四章安全規格（Safety）簡介--------------------------------------------------------14第五章防電磁波干擾（ＥＭＩ）設計-----------------------------------------------16第六章靜電防護（ＥＳＤ）設計------------------------------------------------------17第七章產品包裝時的緩沖設計------.---------------------------------------------------18第八章新產品的設計需求或舊產品的設計變更流程----------------------------19附錄1---------------------------------------------------------------------------------------------23附錄2---------------------------------------------------------------------------------------------26名詞解釋-----------------------------------------------------------------------------------------27-1-產品設計理念第一章3C產品及結構介紹1-1、3CDivision產品范圍:1.Computer電腦及周邊產品,例如:USB讀卡機及多合一讀卡機(OrcaReader,Lynx-CF,SD,SM,MSReader)2.Communication通信類產品,例如:手機充電線(Carcharge)3.Consumption消費性電子產品,例如:電風扇(Fan)1-2、3C產品一般的結構:1.CableAss’y。2.機構零件,一般的塑膠件,五金件等。3.PCBA(組裝好的印刷電路板)1-3、產品設計包括機構設計及電子設計兩大部份1.機構設計所包括的內容a.產品外觀設計。b.塑膠件產品設計。c.五金件產品設計。d.出PCBA輪廓尺寸及零件限高圖給電子工程師。e.出產品3DPart檔及Ass’y檔給各相應廠商開模。f.排產品進度表(ProjectSchedule)。g.設計標準包裝規範。h.擬整個案件的Bom表。i.出客戶customizationform(Art-work)。j.試模及工程樣品檢討。k.安排上線作小批量試產。2.電子設計所包括的內容:a.依據機構工程師提供的PCBA尺寸圖及零件限高圖,原理圖做Layout。b.PCBALayout出來后與機構工程師確認(Confirm)零件位置及高度。c.將Layout圖給PCB供應商開模、製樣。d.整理電子部份的BOM表。e.發給SMT廠做PCBASample。f.EMI,FCC,ESD,Safety,Function方面的測試。-2-產品設計理念第二章產品機構設計之材料選用2-1、金屬材料a,一般在資訊、電腦、家電業外殼中最常用的鐵材種類如下:SPCC(一般用鋼板,表面需電鍍或涂裝處理)。SECC(鍍鋅鋼板,表面已做鉻鹽酸處理及防指紋處理,常用于上、下蓋)。SUS301(彈性不銹鋼)SUS304(不銹鋼)資訊電腦業外殼一般選用SECC。b,鍍鋅鋼板的物理特性。1)表面抗靜電,除非有特別規定,否則表面抗電阻應該小于0.1Ω/平方公分。2)膜厚(含鍍鋅層,鉻酸鹽層及有機化學薄膜層),平均厚度應該為0.00356mm,而且不可有超過0.00318mm之點狀物出現在表面。c.粘著測試1).膠帶測試2).折彎測試3).刮痕測試4).擦拭測試5).光澤測試6).鹽霧測試d,防指紋處理。e.生銹防止方法。2-2、塑膠材料a.熱硬化性塑膠-----熱硬化性塑膠上聚合物,當在某一溫度下加熱,則產生化學反應使分子間形成架橋鍵,在經硬化作用,聚合作用和硫化作用,熱硬化塑膠就會保持穩定而不能再回到原料狀態。b.熱塑性塑膠----熱塑性聚合物是一種對熱很敏感的物質.和大多數金屬一樣,在室溫時是固體,加熱至一定溫度后,這種塑膠就會開始軟化,甚至達到熔點后為液態,當將它冷卻到室溫下會再凝固,就像金屬一樣形成熔融凝固的循環。c.常用的熱硬化性塑膠。多元氰胺----6耐龍(NYLON6)----6.6耐龍(NYLON6.6)----11耐龍(NYLON11)多元酯----多元碳酸酯（PolyCarbonic）PC.ｄ.熱塑性塑膠。1).聚乙烯(PolyEthylene)PE。2).聚丙烯(PolyPropylene)PP。3).聚丙乙烯(PolyStypene)PS。4).聚氯乙烯(PolyVinylChloride)PVC。-3-產品設計理念5).AcrylBuadieneStyrenePlastic(ABS塑膠)。在一般資訊、電腦及家電產品中最常用到的塑膠材質是ABS。且ABS是一種重要的熱塑性工程塑膠，它是由丙烯晴、丁二烯和苯乙烯共聚而成、它具有兩項最重要的性能即各性能均佳，而且價格不高。ｅ.塑膠成品加工介紹1)塑膠電鍍時，須先施予無電解電鍍，使塑膠表面形成薄金屬皮膜，形成導電物質后再施以電解電鍍。2)塑膠表面噴漆、烤漆處理。3)印刷：包括網板印刷、移印、曲面印刷。4)超音波加工包括：熔接（Welding）、埋植(Inserting)、成形（Forming）、鉚接(Staking)、點焊(Spoting)、切除(Degating)、縫合(Sewing)最常見的超音波熔接是將超音波振動能介入被適當力量所夾緊的重疊塑膠接面，在接面處產生每秒鐘20000次的高速摩擦，使接面區域瞬間產生高熱而熔合。ｆ．塑膠成型品之不良現象產生的原因及改善對策。1）缺料（Shortshot）,亦稱充填不足,不飽模。原因:1-1成型操作條件不當(射出壓力不足或材料流動性不佳)。1-2模具製作不佳(母模內空氣排放不完全,澆注口不均衡)。1-3射出成型機能量不夠(射出量,射出壓力)。1-4流動性不佳的材料。改善對策:1-1調整成形條件,(提高模具溫度,樹脂溫度,提高射出壓力)。1-2修整模具(設置足夠的母模排放余隙,調整澆注口的平衡度)。1-3使用能量大(射出量,射出壓力)的成型機。2）毛邊（Flash）原因:2-1成形操作條件不當。2-2成形機模具鎖模力不足。2-3成形機精度不良或鋼性不足。2-4模具合模面或擠壓面不佳(模具精度不良)。改善對策:2-1調整成形操作條件(降低射出壓力)。2-2使用模具鎖模力大的成型機。2-3採用模具機構精度佳的成型機。2-4修整模具的合模面或擠壓面。3)銀痕(Silver)原因:3-1材料中水分及揮發性物質汽化,材料未充分乾燥。3-2材料分解或截斷。-4-產品設計理念3-3成型操作條件不當(樹脂溫度太高)。改善對策:3-1充分干燥材料。3-2調整成型操作條件(提高樹脂和模具溫度)。3-3加大流道。4)融合線(Weldlines)原因:4-1溶融樹脂合流部通道形成的。4-2成型條件不當。4-3空氣或揮發氣體被封入。改善對策:4-1變更澆注口位置。4-2調整成型操作條件(加速射出速度,提高模具溫度,降低樹脂溫度,增加射出壓力)。4-3在模具設置排氣孔(Air-vent)。5)流痕(Flowmark)原因:5-1半冷卻固化狀態下流入樹脂。5-2模具太冷。改善對策:5-1提高樹脂溫度。5-2提高模具溫度。6)壁厚不均原因:雖然製作壁厚相同的成品,也會因塑膠在模具內流動的狀況而產生若干差異。只需有一方比另一方較早承受壓力即會推動模具或者因變形而造成壁厚不均現象。改善對策:製作堅固模具,並且務必裝設止口嵌合器。7)翹曲原因:7-1成型操作條件不當。7-2脫模時不均衡。7-3模具冷卻不當。7-4澆注口設置不當。改善對策:7-1調整成型操作條件(提高樹脂和模具溫度,降低射出壓力)。7-2均勻模具溫度(加速公模冷卻)。7-3設置多處澆注口。-5-產品設計理念8)光澤不良(Cloudy)原因:8-1模具溫度太低。8-2模具研磨不夠或模具面不光滑。8-3采用不易顯現光澤材料。改善對策:8-1提高模具溫度。8-2仔細研磨模具,並使用能夠顯現鏡面的模具材料。8-3請使用容易顯現光澤面的材料。9)微裂和泛白原因:9-1成型操作條件不當(射出壓力太大)。9-2脫模時用力不當。9-3越量荷重。改善對策:9-1調整成型操作條件(降低射出壓力)。9-2仔細研磨模具。9-3減輕荷重。g.成型品設計上之要點:1)收縮率。(各種塑料的縮水率如附錄2)2)脫模角度。3)分模面。4)凹陷。5)厚度。6)補強肋。7)轂。8)角隅。9)孔。10)成型品的表面。11)嵌件。12)成型品設計一覽表。(具體參見Page6~Page11)-6-產品設計理念-7-產品設計理念-8-產品設計理念-9-產品設計理念-10-產品設計理念-11-產品設計理念-12-產品設計理念h.成型品設計的要領:1)設計拔模斜度.塑膠型品是用模具製成的,故必須從模具上取出成型品。因而,如果不設計拔模斜度是無法取出成型品。假如沒有拔模斜度那么成型品必須以倒陷法(undercut)處理,如此反而會增加模具的製造費用。設計拔斜度時請盡可能加大(最小要1。)。2)均勻壁厚塑膠噴射成型品亦是屬于鑄件的一種,如果各部位的厚度相同則可在同一時間內同時固化,反之,假如有些壁厚太厚而產生縮孔會造成成型不良,太薄者會降低強度而發生龜裂。故一般成型品厚度都維持在2.5mm左右或界于1mm~5mm之間,若在此范圍以上或以下必須采用特殊成型方法。而變化壁厚的標準是+20%,但于實際成型作業時,成型品都會因縮孔而產生麻煩。當發現成型品強度不足時(如荷重變形或者沖擊強度)增加壁厚頗具成效,或者增加凸緣(rim)予以補強,但是要注意保持壁厚的均勻度。3)不可形成銳角模具上若有銳角會產生集中應力而使該處之抗張強度變弱,現設寬度壁厚為T,轉角半角(內側)為R,則R/T比為0.25時集中應力系數是2(即施加二倍的作用力)。當R/T比在0.75以上幾乎不會發生變化,但若在0.25以下則集中應力會急速增大,所以成型品會發生龜裂主要原因都是因銳角造成的居多。但是對于補強凸緣所增設肋部的根部一定要製成倒角狀(R),否則會使該補強應力變弱。4)簡化形狀雖然射出成型機可以產製複雜形狀的塑膠零件,但還是要簡化構面製品