产品结构设计案例实操流程

产品结构设计案例实操流程，总结产品结构设计实例教程——入门、提高、精通、求职的书籍经验得到。希望对你有帮助。

产品结构设计案例实操流程

• 1.产品分析
  • 市场分析
  • 竞品分析
  • 目标人群
  • 预期收益
  • 功能分析
  • 可行性分析
• 2.ID、ID评审与PCB分析（拆件）
  • ID
    • 产品外观曲面
    • 人机工程学
    • 产品大体装配
    • 操作
    • 实现指定功能所对应的外部配件
    • 信息交互
  • ID评审
    • ID图
    • 产品功能规格书
    • ID图分析
      • 材料+加工方式+颜色+表面处理+表面状态
  • PCB分析
    • 电路板的堆叠介绍
      • 正面
      • 反面
    • 常见电路板堆叠元器件介绍
      • 主PCB
      • LCD屏
      • GPS模块
      • 触摸屏FPC连接器
      • 话筒MIC
      • 轻触开关
      • 摄像头camera
      • 喇叭speaker
      • HDMI连接器
      • USB连接器
      • TF卡连接器
      • DC连接器
      • 音频接口与AV接口
      • 屏蔽罩
      • 电池连接器
      • 子主题
• 3.结构建模
  • 自顶向下的设计理念
  • 产品模型的框架的架构
    • 一级组件：总装配图
      • 拆分零部件：从里到外，从大到小
    • 二级组件：骨架+前壳+底壳
    • 三级组件：前壳+tp屏
• 4.产品结构布局设计与结构设计
  • 结构布局
    • 产品各部件的结构关系分析
    • 连接与固定
      • 塑料件结构设计基本原则
        • 塑料件料厚
          • （1）塑料件料厚可根据材料的不同及产品外形尺寸的大小来选择，其范围一般为0.6～6.0mm，常用的厚度一般在1.5～3.0mm之间。 小型产品是指最大外形尺寸L＜80.0mm，中型产品是指最大外形尺寸为80.0mm＜L＜200.0mm，大型产品是指最大外形尺寸L＞200.0mm。料厚变化不能过大，从薄到厚不要超过2.0倍，从厚到薄不要少于原胶位的0.50倍。
        • 塑料件的脱模斜度
          • 塑胶产品应防止在出模时外观面拉伤，无论选用什么材料，建议外观面的脱模斜度不要少于3°。
        • 塑料件的圆角设计
          • （1）产品结构设计无特殊要求时，过渡圆角由相邻的料厚决定，内侧圆角半径（R）一般取值范围是料厚（t）的0.50～1.50倍，但最小圆角半径不得小于0.30mm， （2）产品内外表面的拐角处设计圆角时，应保持料厚均匀，如图4-9所示，Ra＝Rb＋t。 （3）在进行塑胶件产品结构设计时，尤其要注意模具的分型面不要有圆角，除非产品有特别要求。如果分型面有圆角，则会增加模具制作难度，在产品的外表面也会留下夹线痕迹，影响外观，
        • 塑料件的加强筋设计
          • （1）加强筋的设计要求如图4-14所示。 尺寸说明： 尺寸A是加强筋的大端厚度，取值范围在0.4t～0.60t，一般取值是料厚的50％。 尺寸B是加强筋的高度，一般要求不大于3t。 尺寸C是两个加强筋的距离，一般要求不小于4t。 尺寸D是加强筋离零件表面的距离，一般要求不小于1.00mm。
          • 尺寸说明： 尺寸A是加强筋上端的平面宽度，应不小于0.50mm。 尺寸B是加强筋底端的宽度，取值范围是螺丝柱高度的0.20～0.50倍。 尺寸C是加强筋离螺丝柱顶端平面的距离，应不小于1.00mm。
        • 塑料件的支撑面设计
          • 支撑面是承受产品重量的底面，对于稍大尺寸的产品而言，如果用整个面做支撑面，则不利于底部的平整，所以需要设计一些凸边或者凸台、凸点来支撑。支撑面的高度应根据产品的外形尺寸来定，一定取值范围是0.30～2.00mm，
        • 塑料件孔的设计
          • 尺寸说明： 尺寸A是孔之间的距离，孔径若小于3.00mm，建议A数值不小于D；孔径若超过3.00mm，则A数值可取孔径的0.70倍。 尺寸B是孔与边的距离，建议B数值不小于D。
          • 尺寸说明： 尺寸A是盲孔的深度，建议A数值不大于5D。 尺寸B是通孔的深度，建议B数值不大于10D。 技巧提示：这里讲的孔不包括螺丝柱的内孔。
          • 螺丝头孔优先选用图4-22（a）所示的形式，如果结构需要选用图4-22（b）所示的形式时，锥形面应低于端面且不少于0.50mm，以免孔表面裂开。
        • 塑料件上文字、图案设计
          • 尺寸A是文字的笔划宽度，建议不小于0.25mm。 尺寸B是两字符的间距，建议不小于0.40mm。 尺寸C、D是字符离边缘的距离，建议不小于0.60mm。
        • 塑料件上的螺纹设计
          • （1）塑料产品上的螺纹直径不能太小，外螺纹直径不小于3.00mm，内螺纹直径不小于2.00mm，螺纹的螺距不小于0.50mm，如图4-28所示。 图4-28　螺纹直径设计要求 （2）为保证内外螺纹良好旋合，塑胶螺纹的配合长度不宜过长，建议其配合长度L不大于2倍螺纹直径，如图4-29所示。 （3）塑胶螺纹的第一圈容易崩裂或脱扣，且为了便于脱模，需要在螺纹的首尾端设计一段无螺纹的圆柱面，圆柱面高度不小于0.50mm，如图4-30所示。
        • 塑料件上的嵌件设计
          • 金属嵌件外包塑料的厚度
        • 塑料件的自攻牙螺丝
          • 自攻牙螺丝、螺丝柱的设计
            • 尺寸说明： 尺寸A是自攻牙螺丝柱内径。 尺寸B是自攻牙螺丝柱外径。 尺寸C是两个螺丝柱限位间隙。 尺寸D是限位高度。 尺寸E是螺丝头支撑胶位厚度。 尺寸F是两个壳体螺丝柱Z向间隙。 尺寸G是穿过螺丝的孔直径。 尺寸H是锁螺丝壳体螺丝柱的壁厚。 尺寸I是螺丝头的过孔直径，比螺丝头直径要大0.20mm。 自攻牙螺丝柱深度不小于2.50mm，螺丝越大，深度相应增加。 自攻螺丝常用长度有2.50mm、3.00mm、3.50mm、4.00mm、4.50mm等。 技巧提示：以上数据是根据ABS塑胶材料来定的，如果是较硬的塑料，自攻牙螺丝柱内径可适当做大，如果是较软的塑料，自攻牙螺丝柱内径可适当做小。
      • 止口设计
        • 定义：开口处止动结构
        • 作用：限位+防ESD（阻止静电进入）
        • 原则：公止口作用于厚度薄的壳体上；母止口作用于厚度厚的壳体上
        • 公止口：
      • 螺丝柱设计
        • 尺寸A是自攻牙螺丝柱内径。 尺寸B是自攻牙螺丝柱外径。 尺寸C是两个螺丝柱限位间隙。 尺寸D是限位高度。
      • 卡扣设计
        • 定义：扣位，卡扣位，辅助螺丝固定壳体
        • 原则：（1）强度要够，不然拆装时容易损坏。 （2）扣合量要够，不然作用不明显。 （3）卡扣一定要有拆装的变形空间。 （4）整机卡扣一定要均匀。 （5）壳体结构强度弱的地方尽量布扣。
        • 公止口—母扣；
          • 尺寸说明： （1）尺寸A是公扣的宽度（又称卡扣宽度），此宽度可根据需要进行设计，尺寸建议在2.00～6.00mm范围内，常用宽度尺寸是4.00mm。 （2）尺寸B是母扣的两侧厚度，为保证卡扣有足够的强度，常用1.00mm，最少0.80mm。 （3）尺寸C是公扣与母扣两侧的间隙0.20mm。 （4）尺寸D是母扣另一侧的厚度，常用1.00mm，最少0.80mm。 （5）尺寸E是公扣与母扣另一侧的间隙0.20mm。 （6）尺寸F是母扣的宽度，根据公扣的宽度及与母扣的间隙自然得出。 （7）尺寸G是母扣封胶的厚度0.30mm。
        • 母止口—公扣；
          • 尺寸说明： （1）尺寸a是卡扣的配合量（扣合量），设计要合理，大了就很难拆，小了就起不到连接的作用。尺寸建议在0.35～0.60mm范围内，常用扣合量尺寸是0.50mm。 （2）尺寸b是公扣的厚度，为保证足够的强度，常用1.00mm，最少0.80mm。 （3）尺寸c是公扣上表面要比底壳分模面低，不小于0.05mm，常用0.10mm。主要作用就是有利于模具加工与修整，以免模具因加工误差而造成卡扣上表面高出分模面，从而影响斜顶出模及壳体装配。 （4）尺寸d是母扣与公扣的Z向（厚度方向）的间隙0.05mm，不能过大，以免卡扣没有起到作用。 （5）尺寸e是母扣的厚度，为保证足够的强度，常用1.00mm，最少0.80mm。 （6）尺寸f是母扣与公扣倒角边的避让间隙，不少于0.20mm。 （7）尺寸g是母扣与公扣的避让间隙，不少于0.20mm。 （8）尺寸h也是母扣与公扣的避让间隙，不少于0.20mm。这个间隙设计时可留大点，扣合量不够时可以加胶。 （9）尺寸i是母扣顶部的厚度，为保证足够的强度，常用1.00mm，最少0.80mm。 （10）尺寸j是公扣的倒角，为方便装配，倒角尺寸为0.40mm×45°
      • 反止口设计
        • （1）尺寸A为配合面尺寸，为0.10mm，最大不超过0.15mm。 （2）尺寸B为反止口高度，要求尺寸B不小于0.60mm，建议不少于0.80mm。 （3）尺寸C为反止口纵向长度，要求尺寸C不小于1.00mm，不要太小，否则反止口没有强度，容易断裂。
        • 标准反止口
        • 工字骨
      • 超声波焊接
      • 铆接
      • 胶水粘结
    • 固定与限位
    • 固定与连接
      • 热熔柱
      • 卡扣
      • 双面胶
      • 反插骨
    • 美工线
      • 定义：美工线又称遮丑线、美观线、美工槽，是一种窄浅的槽缝，在前壳与后壳的分型面用的最多，分型面处的美工线主要作用是能遮丑、防止上下壳错位产生断差等。
    • 超声波焊接
      • 定义：超声波焊接是一种快捷、干净、有效的装配工艺，用来装配处理热塑性塑料配件及一些合成构件的方法。目前，被运用于塑胶制品之间的黏结、塑胶制品与金属配件的黏结及其他非塑胶材料之间的黏结。
    • 齿轮
      • （1）齿数：齿轮的个数。 （2）齿顶圆：齿轮顶部的圆。 （3）齿根圆：齿槽根部的圆。 （4）分度圆：齿轮上一个约定的假想圆，在该圆上，齿槽宽e与齿厚s相等，即e＝s。 （5）齿距p、齿厚s、齿槽e：在分度圆上，相邻两齿廓对应点之间的弧长为齿距，在标准齿轮中分度圆上e＝s，p＝s＋e。 （6）齿高h、齿顶高ha、齿根高hf：齿顶圆与齿根圆的径向距离为齿高；齿顶圆与分度圆的径向距离为齿顶高；分度圆与齿根圆的径向距离为齿根圆。 （7）模数m：由于齿轮的分度圆周长＝zp＝πd，则d＝zp/π，为计算方便，将p/π称为模数m，则d＝mz。模数是设计、制造齿轮的重要参数。 （8）压力角α：在节点处，两齿廓曲线的公法线与两节圆的内公节线所夹的锐角，称为压力角。压力角是决定齿廓形状的重要参数，国家规定压力较标准值为20°。
    • 齿条
      • 齿轮与齿条只有模数相同才能配合，齿轮转动一周，齿条直线运动长度就相当于齿轮分度圆的周长。
    • 缩水结构优化
      • 定义：缩水产生是因为塑料在注塑时要将原料熔化成融化状，融化状的塑料在通过模具成型时需要冷却，从而产生收缩，如果塑胶产品的厚度不一样或者注塑参数调整不对，就会在产品上发生不同程度的收缩，严重的部分会因为收缩而使产品表面留下不同程度凹陷及空洞。
      • （1）尺寸A是塑料件厚度。 （2）尺寸B是加强筋的根部厚度，尺寸为不大于0.60A，常取值推荐参考表15-14所示。 （3）尺寸C是加筋的高度，尺寸为不大于3A。 （4）尺寸D是两个加强筋之间的距离，尺寸为不小于3A。 （5）尺寸E是加强筋的拔模斜度，斜度为0.50°～1.50°。 （6）两相交加强筋的交叉处的对角厚度F≤0.70A，尺寸G最小为0.45mm。
      • （1）尺寸A是塑料件厚度。 （2）尺寸B是胶柱厚度，尺寸为不大于0.60A。 （3）尺寸C是胶柱的高度，尺寸没有特殊要求，超过3A建议用加强筋加强。 （4）尺寸D是胶柱内孔与胶壳底部的厚度，尺寸为0.70A左右。 （5）尺寸E是胶柱的拔模斜度，斜度为0.50°～1.50°。 （6）如果尺寸B结构需要做厚，照如图15-32、图15-33所示改善，胶柱根部掏胶的方法又为掏“火山口”。
    • 判断pcb堆叠板的装配顺序
• 5.后续结构设计与检查
  • 模具斜顶倒扣检查及处理
    • 注意：斜顶预留7mm的行程
  • 零件拔模检查及处理
    • 零件拔模斜度是保证模具在注塑时能顺利出模。一般来说外观面如果不走行位需做拔模斜度不小于3°，非外观的重要配合面拔模2°左右，如电池仓、止口等。非外观的配合面需要直身位的零件可以不用拔模。 作图时，并不是所有面及骨位都要做拔模斜度，只是重要的配合面拔模就可以了，其余的可让模具厂按本厂标准自行拔模。
  • 尖钢、薄钢的检查与处理
    • 尖钢与薄钢是模具术语，尖钢就是模具上很薄且锋利的钢料，也是薄钢的一种。所谓薄钢，把小于0.50mm的钢料统称为薄钢。尖钢及薄钢在注塑胶件时，容易损坏断裂，所以在做结构时应尽量避免产生。
  • 厚胶与薄胶的检查
    • 厚胶就是把大于平均胶厚1.40倍的胶称为厚胶，假如附近平均胶厚是2.00mm，厚胶就是大于2.80mm的胶位，把小于0.45mm厚的胶位称为薄胶
  • 小断差面的处理
    • 小断差面会增加模具加工难度，小于0.20mm的断差面尽量取消。
  • 干涉检查与处理
    • 定义：干涉就是零件与零件之间有相互重叠的地方，干涉是不允许的，三维图上有干涉，就会造成实物不能装配，所以一定要处理完所有的干涉，包括细微的干涉，
    • 良性干涉不用处理，良性干涉是指在三维图中有干涉而实物装配中并不存在干涉的地方； 如果存在干涉，就要处理，处理干涉的方法有切胶、将干涉结构移位等。
  • DFMA与FMEA结构设计检查
    • DFMA是英文Design for Manufacturing and Assembly的缩写，中文译为面向制造的设计和面向装配的设计
    • FMEA装配检查表
    • FMEA零件检查表
• 6.资料输出
  • BOM表
  • 外形线框图
  • 零件工程图
  • 辅料打样图（常见辅料设计技术要求）
  • 爆炸图
• 7.可靠性测试
  • 机械试验项目测试
    • 自由跌落测试
    • 重复跌落测试
    • 振动测试
    • 扭转测试
  • 环境适合测试
    • 恒温恒湿测试
    • 高温储存测试
    • 高温运行测试
    • 低温储存测试
    • 低温运行测试
    • 温度冲击测试
    • 盐雾测试
    • 粉尘测试
  • 寿命测试
    • 内存卡拔插测试
    • 电池与电池盖拆装测试
    • 耳机拔插测试
    • USB接口拔插测试
    • 按键寿命测试
    • 喇叭寿命测试
    • 触摸屏点击测试
    • 触摸屏划线测试
  • 静电抗干扰测试
    • ESD测试
  • 结构件表面处理测试
    • 附着力测试
    • RCA耐磨测试
    • 铅笔硬度测试
    • 耐酒精测试
    • 耐化妆品测试
    • 橡皮擦拭测试
    • 耐手汗测试
  • 特殊条件测试
    • 钢球跌落冲击测试
    • 按键耐压测试