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