產品結構設計師

1、一個完整產品的結構設計過程 1.ID造型; a.ID草繪. b.ID外形圖. c.MD外形圖. 2.建模; a.資料核對. b.繪制一個基本形狀. c.初步拆畫零部件. 1.ID造型; 一個完整產品的設計過程,是從ID造型開始的，收到客戶的原始資料（可以是草圖，也可以是文字說明），ID即開始外形的設計；ID繪制滿足客戶要求的外形圖方案，交客戶確認，逐步修改直至客戶認同；也有的公司是ID繪制幾種草案，由客戶選定一種，ID再在此草案基礎上繪制外形圖；外形圖的類型，可以是2D 的工程圖，含必要的投影視圖；也可以是JPG彩圖；不管是哪一種，一般需注名整體尺寸，至于表面工藝的要求則根據實際情況，盡量完整

2、；外形圖確定以后，接下來的工作就是結構設計工程師（以下簡稱MD）的了； 順便提一下，如果客戶的創(chuàng)意比較完整，有的公司就不用ID直接用MD做外形圖； 如果產品對內部結構有明確的要求，有的公司在ID繪制外形圖同時MD就要參與進來協(xié)助外形的調整； MD開始啟動，先是資料核對，ID給MD的資料可以是JPG彩圖，MD將彩圖導入PROE后描線；ID給MD的資料還可以是IGES線畫圖，MD將IGES線畫圖導入PROE后描線，這種方法精度較高;此外，如果是手機設計，還需要客戶提供完整的電子方案，甚至實物； 2。建摸階段， 以我的工作方法為例，MD根據ID提供的資料，先繪制一個基本形狀（我習慣用BASE作為文件

3、名）；BASE就象大樓的基石，所有的表面元件都要以BASE的曲面作為參考依據； 所以MD做3D的BASE和ID做的有所不同，ID側重造型，不必理會拔模角度，而MD不但要在BASE里做出拔模角度，還要清楚各個零件的裝配關系，建議結構部的同事之間做一下小范圍的溝通，交換一下意見，以免走彎路； 具體做法是先導入ID提供的文件，要尊重ID的設計意圖，不能隨意更改； 描線，PROE是參數化的設計工具，描線的目的在于方便測量和修改； 繪制曲面，曲面要和實體盡量一致，也是后續(xù)拆圖的依據，可以的話盡量整合成封閉曲面局部不順暢的曲面還可以用曲面造型來修補； BASE完成，請ID確認一下，這一步不要省略建摸階段第

4、二步，在BASE的基礎上取面，拆畫出各個零部件，拆分方式以ID的外形圖為依據； 面/底殼，電池門只需做初步外形，里面掏完薄殼即可； 我做MP3，MP4的面/底殼壁厚取1.50mm，手機面/底殼壁厚取2.00mm，掛墻鐘面/底殼壁厚取2.50mm，防水產品面/底殼壁厚可以取3.00mm； 另外面/底殼壁厚4.00mm的醫(yī)療器械我也做過，是客人擔心強度一再堅持的，其實3.00mm 已經非常保險了，壁厚太厚很容易縮水，也容易產生內應力引起變形，擔心強度不足完全 可以通過在內部拉加強筋解決，效果遠好過單一的增加壁厚； 建摸階段第三步，制作裝配圖，將拆畫出各個零部件按裝配順序分別引入，選擇參考中心 重合

5、的對齊方式；放入電子方案，如LCD，LED，BATTERY，COB。將各個零部件引入裝配圖時，根據需要將有些零部件先做成一個組件，然后再把組件引入裝配圖時。 例如做翻蓋手機時，總裝配圖里只有兩個組件，上蓋是一個組件，下蓋是一個組件。上蓋組件里面又分為A殼組件，B殼組件和LCD組件。下蓋組件里面又分為C殼組件，D殼組件，主板組件和電池組件等。還可以再往下分 3、初始造型階段：分三個方面； A：由造型工程師設計出產品的整體造型(ODM)；可由客戶選擇方案或自主開發(fā)。 B: 客戶提供設計資料，例如：IGS檔（居多）或者是圖片(OEM)。 C: 由原有的外形的基礎上更改；可由客戶選擇方案或自主開發(fā)。

6、4 建摸階段第四步，位置檢查，一般元件的擺放是有位置要求的。 例如：LCD的位置可以這樣思考，鏡片厚度1.50mm,雙面帖厚度0.20mm，面殼局部掏薄厚度0.60mm，則LCD到最外面的距離就是 2.30mm；元件之間不能干涉，且有距離要求。如電波鐘設計時,為保障接收效果，接收天線到電池之間的距離要求大于20mm;為了設計方便，裝配圖內的 元件最好設置為不同顏色，以便區(qū)分；所有大元件擺放妥當之后，我還是建議，為保險起見，請ID再確認一次外形效果； 5 談一下自主設計方式，就是上面的A方案： a、由造型工程師做出油泥模型或用三維軟件模擬出造型并做一個發(fā)泡的實物模型，由多方進行評估（按照UL或E

7、N的標準確定用什么材料，檢查并確定進出風口通道的結構，進出風口的結構，出線窗的形式，開關和卷線按鈕的機構，風量管的機構等。）后造型的方案確定，這階段大約需要一到兩個月左右的時間。 b、進行結構的設計：由上面得到的外形（油泥模型需要抄數，做好面）薄殼后做內部的結構；真空室的設計，真空室門鎖的設計；進風過濾裝置的設計，電機室的設計；出風結構的設計，卷線器室的設計等，這期間要與造型工程師，供應商和模具工程師要經常探討一 下，例如：外形與結構的沖突，材料的選用及結構方面是否與模具有沖突等并可以用軟件進行一些相關的分析。 c、以上設計經過評審合格后進行手板的制作，手板完成后按照安規(guī)要求做相關的測試，包括

8、：性能，裝配，結構，噪音，跌落等測試，并與設計輸入對比后進行設計變更。 d、投模！經過4050天后（這期間要與模廠經常溝通，保證結構尺寸的準確性并及時掌握進度。）模具完成。進行樣品制作并發(fā)樣給客戶，而且還要測試。通過信息的反饋后在進行第二次及第三次的設計變更后可以量產。 6 我們公司的實際情況： a.客戶給出他自己的idea，一張JPG圖片格式或者是掃描出來的手繪圖 b.在AutiCAD里描線，產生產品各個角度的視圖和剖截面以及尺寸 c.在三維軟件如PRO/E里畫出基本的外形，然后逐漸完善細節(jié)，拆分零件 d.將三維圖擋交給模具廠加工 7 建模完成，就象大樓的框架已經構建好了，現在可以依托框架由

9、下而上，完善每一個樓層了；以一款電子產品為例，介紹一下一個完整產品的結構設計過程； 這款電子產品的設計，我的做法是: LENS結構-LCD結構-夜光結構-通關柱結構-防水結構-按鍵結構- PCB結構-電池結構-輔助結構-尺寸檢查-手板跟進-模具跟進 LENS結構: 一般鏡片要求1.5mm，條件不足也可以是1.0mm，手機鏡片還可以再薄點；(注意：如果要絲印盡量把絲印面做成平面；手機鏡片受外形影響，兩側都是曲面的，可以用模內轉印)鏡片要固定，通常用雙面膠，雙面膠需預留0.15-0.20mm的空間，也有鏡片做扣固定的；如果有防水要求，鏡片還可以用超聲波 焊接，不過結構上要預留超聲波線； LCD結構

10、: 夜光結構: 筆記本電腦的反光結構較特殊,我見過一款筆記本的反光結構,是用圓形的LED射入一根長的玻璃棒,玻璃棒均勻發(fā)亮再從反光片側邊均勻進入,得到相當不錯的背光效果.反光片的背面還有一些圓形結構的小凸點,光線在小凸點位置發(fā)生漫射,就象一個小光源一樣亮,在靠近玻璃棒位置小凸點比較疏,而遠離玻璃棒位置小 凸點比較密,這樣整個反光片的亮度都比較均勻了.手機和MP3的夜光結構直接做到OLED組件里面了,設計時省事不少;另外,投影鐘把時間直接投影到墻上,其結構是用高亮的紅色LED圓燈,照射反 白的LCD,得到時間的顯示,然后通過兩個凸透鏡放大射到墻上,至于清晰度則是調節(jié)兩個凸透鏡間的距離實現的;最后

11、提一點,要用到夜光結構的LCD通常是半透明的或超透明的, 通關柱結構和防水結構: 通關柱是連接面殼和底殼的螺絲柱，其結構直接影響到整機的裝配效果和可靠性；通關柱可以在結構設計的最后再做，但規(guī)劃應該在建模的時候就考慮清楚，例如一款產品因為要做防水結構，防水圈是圍繞通關柱設置的，所以先把通關柱位置定下來；通關柱的設計先要考慮整機受力情況，一般要求吃牙深度至少在3圈以上，孔 內要留容屑空間0.30mm以上；有通關柱的地方外壁較厚，易導致縮水影響外觀，通常在螺絲孔底部減薄壁厚至1.00mm；掛墻鐘通關柱通常用 2.60mm的螺絲，螺絲內徑2.20mm，螺絲外徑5.00mm，螺絲間距拉得較寬；小電子產品

12、通關柱通常用2.00mm的螺絲，螺絲內徑 1.60mm，螺絲外徑4.00mm，螺絲間距視需要而定，外觀上盡量看不到螺絲，必要時可以做到電池門內或藏在易拆件的下面，也可以做扣取代某一側的螺絲。電波鐘在天線軸線方向上要盡量避免螺絲，手機天線附近也要盡量避免螺絲；例如一款防水鐘用1.70mm的螺絲，螺絲內徑1.40mm，螺絲外徑 3.60mm，因為要防水，故采用不銹鋼螺絲；曾有一款MP3整機只用一顆1.40mm的螺絲，螺絲內徑1.10mm，螺絲外徑2.60mm，另一側做扣，螺絲藏在鏡片下面；另外一款翻蓋手機的A殼B殼在轉軸位置下兩顆1.40mm的螺絲，配合銅螺母使用，銅螺母外徑2.50mm，加熱后壓

13、入 2.30mm的孔內。另一端做兩個深1.00mm的死扣，A殼B殼兩側則用0.50mm的活扣，方便拆卸；空間允許的話，長螺絲周圍可以拉些火箭腳，除了改善受力，還能使注塑時走膠順暢；這款產品要求防水，整機防水可以用防水圈，按鍵防水怎么辦呢？還是用防水圈，做成活塞結構，既可以防水，有可以移動。用 一根金屬針，開一圈凹槽單邊固定防水圈。金屬針一頭頂按鍵帽，另一頭頂PCB板上的窩仔片，按下按鍵窩仔片就被按下，功能實現。為保證防水效果，金屬針與針孔間隙0.05-0.10mm，配合防水油使用，針孔要求光滑；一款產品主防水圈橫截面為直徑1.20mm的正圓，預壓量要大于30%，壓縮 0.40mm，所以防水槽設

14、計寬度為1.20mm，深度為0.80mm，0.80mm大于防水圈橫截面直徑，配合防水油使用，放入防水槽后翻轉也不會掉出來；另外為保證防水效果，通關柱螺絲在防水圈外側，通關柱之間的距離不要超過20.00mm；有的防水產品電池門一側做扣，一側用一顆螺絲壓緊，壓縮量 0.40mm顯然不夠，至少0.60怎么辦？人家有高招，橫截面做成速效丸子形狀，上下兩個半圓，中間一端直升位，這樣就可以增加壓縮量了；順便提一下，如果防水要求不高的話，這款機的鏡片還可以直接用雙面膠粘接，粘接面光滑，粘接時吹干凈異物即可； 有的防水產品電池門一側做扣，一側用一顆螺絲壓緊，壓縮量0.40mm顯然不夠，至少0.60怎么辦？人家

15、有高招，橫截面做成速效丸子形狀，上下兩個半圓，中間一端直升位，這樣就可以增加壓縮量了；增加直升位的目的在于可以增加壓縮量,增加壓縮量更容易防水; 按鍵結構: 常用按鍵有窩仔片，橡膠按鍵，機械按鍵，可根據空間大小，行程要求，手感要求來選擇； 窩仔片行程短，一般為0.20mm0.50mm，金屬材質，可靠性好，占用空間小，帶腳的窩仔片可以配合PCB上的通孔定位安裝，這一款產品上用的就是帶腳的窩仔片。手機鍵盤也是用窩仔片，但不帶腳，粘接時需精確定位； 橡膠按鍵行程長，一般為1.00mm，也有0.50mm的，橡膠材質，可靠性不如窩仔片好，占用空間大，優(yōu)點是按鍵手感好。電話機里常用橡膠按鍵，而且橡膠按鍵連

16、成一片，方便安裝； 機械按鍵，其實里面還是金屬窩仔片性能和窩仔片差不多，但有輔助機構，按鍵手感比窩仔片容易調整到最佳狀態(tài)，MP3，MP4通常采用機械按鍵，而且還可以作成五位鍵； 順便提一下機械推制，可以加推制帽使用，檔位感不容易控制，裝配間隙不足都有可能影響檔位感。我比較傾向于用塑膠推制，檔位感容易控制，一般2.00mm一檔，最小可以做到 1.50mm一檔； 按鍵結構有一點要特別注意，按下去不能被卡住，應該可以順利回彈，這種不良情況多出現在行程較長的橡膠按鍵上，對策是加高按鍵深度，如行程為1.00mm的橡膠按鍵，上面的 塑膠按鍵帽要高出面殼表面1.00mm以上，如果塑膠按鍵帽高出面殼表面不許超

17、過1.00mm的，也可以在面殼表面以下起圍骨加深，效果一樣；MP3， MP4通常會讓按鍵高出面殼表面0.30mm；數碼產品操作時用戶會把注意力更多的放在按鍵表面，所以設計師會在按鍵表面效果上極盡奢華之能事。常用的按 鍵表面處理工藝有電鍍，在模具上做文章可以做成霧面面效果，邊緣處做成高亮效果，還可以做刀刻紋效果； PCB結構: PCB是電子元件附著的載體，一般小電子產品的推制板厚度選用0.80mm,主控制板（以下簡稱COB）厚度選用1.00mm；一般大電子產品（如掛墻鐘）的推制板厚度選用1.00mm,COB厚度選用1.201.60mm；如果PCB面積有限不足以滿足布線要求，可以采用增加跳線，單面

18、板改雙面板， 雙面板改多層板（如電腦的主板）；PCB上的電子元件按大小可分為普通元件和貼片元件，普通元件如線圈，火牛，大電容等；貼片元件如貼片電阻，貼片電容，貼片IC；小電子產品（如電子鐘）的反光片和COB之間的間隙是要留給IC的，因為IC最好靠近LCD的PITCH位置以方便走線。IC經過邦定封膠，至 少需要1.50mm的高度，前面說過反光片截面成楔形，也有利于擺放IC；如果LCD和COB之間是用導電膠條連接的，壓緊導電膠條的螺絲之間的間距不要超過15.00mm，以免出現缺畫；PCB上的按鍵位置是需要受力的，可以的話應盡量離螺絲柱和卡槽近點，必要時反面加支撐點； 數碼產品常用到的電源插座和耳機插座也是要受力的，可以在PCB上插座對應的另一側加支撐骨；在PCB上