一个完整产品的结构设计过程(请鼓励)

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:00:31

9月22日
这款产品要求防水，整机防水可以用防水圈，按键防水怎么办呢？还是用防水圈，做成活塞结构，既可以防水，有可以移动。用一根金属针，开一圈凹槽单边固定防水圈。金属针一头顶按键帽，另一头顶PCB板上的窝仔片，按下按键窝仔片就被按下，功能实现。为保证防水效果，金属针与针孔间隙0.05-0.10mm，配合防水油使用，针孔要求光滑（图后补）；
这款产品主防水圈横截面为直径1.20mm的正圆，预压量要大于30%，我压缩0.40mm，所以防水槽设计宽度为1.20mm，深度为0.80mm，0.80mm大于防水圈横截面直径，配合防水油使用，放入防水槽后翻转也不会掉出来；另外为保证防水效果，通关柱螺丝在防水圈外侧，通关柱之间的距离不要超过20.00mm；
我见过有的防水产品电池门一侧做扣，一侧用一颗螺丝压紧，压缩量0.40mm显然不够，至少0.60怎么办？人家有高招，横截面做成速效丸子形状，上下两个半圆，中间一端直升位，这样就可以增加压缩量了；
顺便提一下，如果防水要求不高的话，这款机的镜片还可以直接用双面胶粘接，粘接面光滑，粘接时吹干净异物即可；

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:00:42

9月23日

常用按键有窝仔片，橡胶按键，机械按键，可根据空间大小，行程要求，手感要求来选择；
窝仔片行程短，一般为0.20mm~0.50mm，金属材质，可靠性好，占用空间小，带脚的窝仔片可以配合PCB上的通孔定位安装，这一款产品上用的就是带脚的窝仔片。手机键盘也是用窝仔片，但不带脚，粘接时需精确定位；
橡胶按键行程长，一般为1.00mm，也有0.50mm的，橡胶材质，可靠性不如窝仔片好，占用空间大，优点是按键手感好。电话机里常用橡胶按键，而且橡胶按键连成一片，方便安装；
机械按键，其实里面还是金属窝仔片性能和窝仔片差不多，但有辅助机构，按键手感比窝仔片容易调整到最佳状态，MP3，MP4通常采用机械按键，而且还可以作成五位键；
顺便提一下机械推制，可以加推制帽使用，档位感不容易控制，装配间隙不足都有可能影响档位感。我比较倾向于用塑胶推制，档位感容易控制，一般2.00mm一档，最小可以做到1.50mm一档；
按键结构有一点要特别注意，按下去不能被卡住，应该可以顺利回弹，这种不良情况多出现在行程较长的橡胶按键上，对策是加高按键深度，如行程为1.00mm的橡胶按键，上面的塑胶按键帽要高出面壳表面1.00mm以上，如果塑胶按键帽高出面壳表面不许超过1.00mm的，也可以在面壳表面以下起围骨加深，效果一样；
我做的MP3，MP4通常会让按键高出面壳表面0.30mm；
数码产品操作时用户会把注意力更多的放在按键表面，所以设计师会在按键表面效果上极尽奢华之能事

。常用的按键表面处理工艺有电镀，在模具上做文章可以做成雾面面效果，边缘处做成高亮效果，还可以做刀刻纹效果；

[ 本帖最后由 gaojin1974 于 2005-10-7 15:08 编辑 ]

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:00:51

9月24日
PCB结构
PCB是电子元件附着的载体，一般小电子产品的推制板厚度选用0.80mm,主控制板（以下简称COB）厚度选用1.00mm；
一般大电子产品（如挂墙钟）的推制板厚度选用1.00mm,COB厚度选用1.20~1.60mm；
如果PCB面积有限不足以满足布线要求，可以采用增加跳线，单面板改双面板，双面板改多层板（如电脑的主板）；
PCB上的电子元件按大小可分为普通元件和贴片元件，普通元件如线圈，火牛，大电容等；贴片元件如贴片电阻，贴片电容，贴片IC；
小电子产品（如电子钟）的反光片和COB之间的间隙是要留给IC的，因为IC最好靠近LCD的PITCH位置以方便走线。IC经过邦定封胶，至少需要1.50mm的高度，前面说过反光片截面作成楔形，也有利于摆放IC；
如果LCD和COB之间是用导电胶条连接的，压紧导电胶条的螺丝之间的间距不要超过15.00mm，以免出现缺画；
PCB上的按键位置是需要受力的，可以的话应尽量离螺丝柱和卡槽近点，必要时反面加支撑点；
数码产品常用到的电源插座和耳机插座也是要受力的，可以在PCB上插座对应的另一侧加支撑骨；
在PCB上布线是需要条件和时间的，我的做法是建模时就提供初步裁板图给电子工程师试LAY，以确定PCB面积离需要不要相差太多；结构设计的中间过程中，大元件，敏感元件的摆放也要和电子工程师进行沟通和协调（如做蓝牙耳机时通常把天线放在靠近嘴的一端）；做完所有结构后再出正式的裁板图，电子工程师LAY板的时候，结构这边在做手板，做完手板，PCB打板也差不多回来了，正好装功能样板。把问题解决在前面，这样会节约许多时间；

[ 本帖最后由 gaojin1974 于 2005-10-7 16:14 编辑 ]

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:00:59

9月25日
就这一个小电子产品的结构设计过程而言，做完PCB就差完成一半了，接下来是电池结构；
电池通常通常摆在PCB的背面或侧边，按照形状可分为纽扣电池，干电池，锂电池等；
电池箱体是根据电池形状和在机身内放置的方式而设计的，一般壁厚1.00mm,里面大包围做箱体，箱体内侧底部做电池放置指示的雕字，外面加盖做电池门。电池在PCB的背面，箱体通常做在底壳上。电池在PCB的侧边，箱体可以做在底壳上也可以做在面壳上；
接下来放置电池片，纽扣电池和干电池常用的电池片有五金片的，也有弹簧的；
电池片通常跟箱体做在一起，在箱体外起螺丝柱固定电池片，在箱体上开缺口，电池片伸进去和电池导通；
电池片到PCB的连接可以飞线，也可以直接焊在PCB上，直接焊在PCB上需要在PCB上开孔，电池片插在PCB的孔内定位后再焊接；
电池门的一般壁厚1.50mm,装配通常靠扣位，常用主扣的有弹弓扣或按扣（另一侧配合内插扣），倒勾扣（另一侧配合龙门扣）；
注意：不管是电池片还是扣位在箱体上开缺口，打开电池门从机身外面能看到PCB，走线和电子元件都不雅，建议大家起围骨遮一遮，这也是选择电池片位置的参考依据，尽可能的不让内部结构外露

；
蓝牙耳机的电池为可充电的锂电池，内置，无须做电池箱，电池到PCB的连接直接飞线，但要在锂电池侧边起骨定位，厚度方向要预留间隙（一般为0.50mm），防止锂电池充电后膨胀；
手机电池结构先从功能的需要开始进行，先根据功能的需要确定电池容量的规格，再根据容量的规格计算出电池芯合适的厚度长度和宽度，再在电池芯外侧做电池框；

[ 本帖最后由 gaojin1974 于 2005-10-7 17:02 编辑 ]

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:01:08

9月26日
辅助结构
除了前面提到的常见步骤外，结构设计中还有一些结构也是重要的，种类较多，要靠平时的经验积累，我只能简单谈一下：
挂勾结构，这款电子产品有挂钩，可以方便的挂在旅行袋上，里面用到转轴和弹簧，转轴为塑料材质直径2.50mm，单边间隙0.10mm，塑料转轴太细强度不够，太粗根部容易缩水；设计时我选用的弹簧为0.20mm，但找供应商打板时，我同时要了0.15mm，0.20mm和0.25mm三种规格，试装第一次就对比出了合适的规格，搞定；
翻盖结构，有的产品有一面盖，不用时合上，用时打开，有的电子钟翻盖从机身下翻过后面，还可以当脚仔起支撑作用，因为要受力，建议壁厚取1.50mm，也可以只在面盖边缘起骨加强；
大家可能更多想到的是手机翻盖结构，其实手机的翻盖结构的档位感多是靠机械转轴来实现的，有现成的直径5.00mm或5.80mm的机械转轴可供选择；一头套机械转轴，另一头做空芯轴过软性PCB（简称FPC），以翻开角度150度为例，因为翻开角度在0度和150度时，我们要求有一定的预压，不能够刚刚好，否则使用一段时间后可能会出现开合不到位的情况，怎么办？我选用180度的机械转轴，多出的30度，在闭合时多转过20度（相当于预压了20度），在打开时多转过10度（相当于预压了10度），这样问题就解决了。另外，根据回弹力的变化，机械转轴又左右之分，选用时需注意；
挂墙孔结构，挂墙钟的挂墙孔设计成葫芦形状，螺钉头既可以塞进去又能卡住，但注意螺钉头伸进去太深有可能顶伤PCB，此处的技巧是从底壳起围骨，包住螺钉头，但又不要做行位，做碰穿位，挂墙的电话也是采用这种结构，虽然简单，却是一个很好的思路，这种碰穿的技巧在底壳上做配电池门的扣位时非常有用，倒勾扣，弹弓扣，龙门扣，反插扣都可以用到；

[ 本帖最后由 gaojin1974 于 2005-10-7 18:05 编辑 ]

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:01:21

9月27日
尺寸检查
结构设计初步完成，要进行一系列检查：
干涉检查，这是一个看似简单，却又必不可少的步骤，即使是有经验的工程师，即使在拆图过程中用到过截面进行过检查的，也难免出现疏漏。在没有PRO-E之前，大家用2D软件做结构，装配图上所有结构零件都要求能在三个方向上看到，复杂零件进行干涉检查还要求绘制剖视图剖面图，相当烦琐。引入PRO-E之后，干涉检查完全交给电脑进行了，快捷而又准确；
最小壁厚检查，做扣位的过程中，摆放元件的时候，难免要掏胶减胶，这就会出现局部壁厚过薄，最薄壁厚不要低于0.50mm，特别是受力的位置；
扣位强度检查，做扣位不难，但问题往往出在强度上，如果够空间，加点支撑骨，哪怕支撑骨厚度只有0.30mm，都可以使强度增加不少；
运动检查，弹弓扣的电池门在开合的过程中弹弓位不得撞到电池箱。摄像头在翻转过程中头部不会碰到支架。翻盖手机在开合的全过程都要保证A壳B壳不会撞到C壳转轴；

[ 本帖最后由 gaojin1974 于 2005-9-27 20:18 编辑 ]

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:01:33

9月28日
手板跟进
结构设计完成后,一般要求做手板进行试装,因为很多装配问题在电脑上是表现不出来的,需要借助于实物;
手板材料一般采用和结构零件相对应的材料,塑胶件手板一般用ABS板材,厚度选用比零件略厚一点的,采用机械加工制作,高级一点的用CNC加工成型,多用于高精度的复杂零件,如手机壳的手板;
塑胶件手板也有用面粉(或石膏粉)为材料制做的,这种工艺在美国早就有了,面粉一层一层刷上来,每层约0.10mm厚, 每刷一层,就在上面喷上胶水, 胶水所在的区域,刚好是塑胶件实体在这一高度上的横截面形状,所有层都刷完后,胶水所在的位置刚好是塑胶件的形状,吹去多余位置上的面粉,就得到所需要的面粉板了,经过处理还可以得到较高的机械硬度; 面粉板特点是需要专用设备,成型极快,成本低,但精度受温度湿度影响较大,不好控制,表面打磨和喷油处理较麻烦; 多用于低精度的复杂零件,如一般电子产品的手板;
再高级一点的就不用面粉而用塑胶,喷胶水也改为激光扫描,特点也是成型极快,但成本较高;
深圳的手板厂已经形成了较完善的产业链,手板厂提供全套的手板制做服务,一般的如表面喷油丝印雕刻字,手板厂都自己做,再高级一点的如手机壳上的电镀,镭雕,刀刻纹,UV处理,金属片冲网格(需要电铸的雾面效果除外), 手板厂都有相关的供应商配套服务,一般都可以为客户提供一站式服务,效率高,质量也不错;
由于手板是机械加工出来的,硬度强度上不要做太多苛求,扣位,螺丝柱也较弱,试装时要小心,按键手感也会较差,没关系,这些是小问题,可以在开模后再去配; 手板要关注的是装机顺序,可行性,易操作,易拆卸,有夜光功能的最好装上反光片和LED测试灯光效果,有干涉的零件一定要改正,不能把重大问题拖到开模之后;
我建议手板试装完成后,请结构部的同事集体检讨一下,耽误一点时间,后面的工作会顺畅很多;

[ 本帖最后由 gaojin1974 于 2005-9-28 17:50 编辑 ]

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:01:43

9月29日
模具跟进
在开模前最好和模厂有些沟通:有哪些件要开模,几套模,如何分布,入水方式怎样,哪些地方要做行位, 哪些地方要做斜顶,哪些地方可以做碰穿位,哪些地方要配合好, 哪些地方要预留间隙,都要说清楚,这样比较保险;
经过多次反复仔细认真检查的结构,开模出来还是会有一些问题,主要出现在一些公差尺寸的配合上,这也是经常碰到的,只要前期工作做到位,后面的问题会相对少很多;
结构设计师把尺寸设计到位,但模厂总喜欢保守一点,因为加胶远比减胶来得容易,镜片和面壳间隙留大了,要加回来很容易,叫自己模厂配间隙都可以,如果镜片做大了装不下去,要减胶减回来,可就有点头疼了;
做数码产品特别是手机,我一般都不留间隙,面壳底壳在侧边间隙配到零对零, 装饰件和面壳之间的间隙也配到零对零,让模厂自己去留加工余量,试装机的时候这些地方都要检查,装配有没有问题,是否到位,起级,顶起;
打螺丝时要检查螺丝柱有无滑丝,发白,打穿;
电子元件是否顶塑胶壳,走线有没有什么问题,是否影响合面底壳;
整机装配完成,接下来就是一系列品质测试:跌落测试,防水测试,防静电测试,声压测试,温湿度测试,灵敏度测试,按键可靠性测试,推制可靠性测试,脚仔站立测试等,装配封箱后还有震荡测试,堆高测试等;在这些测试中出现的问题都属于模具跟进要解决的,也有一些问题是设计之初就可以预防的,这就要看结构工程师的经验和责任心了!

好了,我的一个完整产品的结构设计过程就到这里了,请大家批评指正!
顺祝ICAX的朋友们国庆节愉快!

[ 本帖最后由 gaojin1974 于 2005-9-29 17:52 编辑 ]

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:11:31

呵呵，
我们这边流程不一样哦。
ID给出PRO格式的档案。
RD就直接做结构，然后再作手板，再作测试。
客户觉得OK，就去开模了。再就是产品跟踪了。

只看该作者 · 发表于 2005-9-19 21:21:41

看了大伙产品设计过程，大同小异：
　　有些公司的设计工作，大的工作量用在把ＩＤ意向转换成３Ｄ的过程中，是些小公司了．对个人的绘图能力的要求比较高．工作量大些．大公司的就是用３Ｄ软件造的型，结构设计者可直接用．
　　最重要的工作在于把３Ｄ造型如何拆分零部件，组装固定拆卸，保证零部件的功能特性：这些直接决定整个产品的结构强度，装配工艺性能；每个零部件的模具结构；及其零部件啤塑状况．同时是检验ＩＤ造型成功与否的重要阶段
　　
　　

[原创] 一个完整产品的结构设计过程(请鼓励)

凑两句