塑胶产品结构设计.docx
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1、产品的构造设计2023-10-15 18:59:47一个完整产品的构造设计过程1. ID 造型;a.ID 草绘.b.ID 外形图.c.MD 外形图.2. 建模;a.资料核对.b.绘制一个根本外形.c.初步拆画零部件.1.ID 造型;一个完整产品的设计过程,是从 ID 造型开头的,收到客户的原始资料可以是草图,也可以是文字说明,ID 即开头外形的设计;ID 绘制满足客户要求的外形图方案,交客户确认,逐步修改直至客户认同;也有的公司是 ID 绘制几种草案,由客户选定一种,ID 再在此草案根底上绘制外形图;外形图的类型,可以是 2D 的工程图,含必要的投影视图;也可以是 JPG 彩图;不管是哪一种,
2、一般需注名整体尺寸,至于外表工艺的要求则依据实际状况,尽量完整;外形图确定以后,接下来的工作就是构造设计工程师以下简称 MD的了;顺便提一下,假设客户的创意比较完整,有的公司就不用 ID 直接用 MD 做外形图;假设产品对内部构造有明确的要求,有的公司在 ID 绘制外形图同时 MD 就要参与进来帮助外形的调整;MD 开头启动,先是资料核对,ID 给 MD 的资料可以是 JPG 彩图,MD 将彩图导入 PROE 后描线;ID 给 MD 的资料还可以是 IGES 线画图,MD 将 IGES 线画图导入 PROE 后描线,这种方法精度较高;此外,假设是手机设计,还需要客户供给完整的电子方案,甚至实物
3、;2。建摸阶段,以我的工作方法为例,MD 依据 ID 供给的资料,先绘制一个根本外形我习惯用BASE 作为文件名;BASE 就象大楼的基石,全部的外表元件都要以BASE 的曲面作为参考依据; 所以 MD 做 3D 的 BASE 和 ID 做的有所不同,ID 侧重造型,不必理睬拔模角度,而 MD 不但要在 BASE 里做出拔模角度,还要清楚各个零件的装配关系,建议构造部的同事之间做一下小范围的沟通,交换一下意见,以免走弯路;具体做法是先导入 ID 供给的文件,要敬重 ID 的设计意图,不能任凭更改; 描线,PROE 是参数化的设计工具,描线的目的在于便利测量和修改;绘制曲面,曲面要和实体尽量全都
4、,也是后续拆图的依据,可以的话尽量整合成封闭曲面局部不顺畅的曲面还可以用曲面造型来修补;BASE 完成,请 ID 确认一下,这一步不要省略建摸阶段其次步,在 BASE 的根底上取面, 拆画出各个零部件,拆分方式以 ID 的外形图为依据;面/底壳,电池门只需做初步外形,里面掏完薄壳即可;我做 MP3,MP4 的面/底壳壁厚取 1.50mm,手机面/底壳壁厚取 2.00mm,挂墙钟面/底壳壁厚取 2.50mm,防水产品面/底壳壁厚可以取 3.00mm;另外面/底壳壁厚 4.00mm 的医疗器械我也做过,是客人担忧强度一再坚持的,其实3.00mm 已经格外保险了,壁厚太厚很简洁缩水,也简洁产生内应力
5、引起变形,担忧强度缺乏完全可以通过在内部拉加强筋解决,效果远好过单一的增加壁厚;建摸阶段第三步,制作装配图,将拆画出各个零部件按装配挨次分别引入,选择参考中心重合的对齐方式;放入电子方案,如 LCD,LED,BATTERY,COB。将各个零部件引入装配图时,依据需要将有些零部件先做成一个组件,然后再把组件引入装配图时。例如做翻盖手机时,总装配图里只有两个组件,上盖是一个组件,下盖是一个组件。上盖组件里面又分为 A 壳组件,B 壳组件和 LCD 组件。下盖组件里面又分为 C 壳组件,D 壳组件,主板组件和电池组件等。还可以再往下分3、初始造型阶段:分三个方面; A:由造型工程师设计出产品的整体造
6、型(ODM);可由客户选择方案或自主开发。B: 客户供给设计资料,例如:IGS 档居多或者是图片(OEM)。C: 由原有的外形的根底上更改;可由客户选择方案或自主开发。4 建摸阶段第四步,位置检查,一般元件的摆放是有位置要求的。例如:LCD 的位置可以这样思考,镜片厚度 1.50mm,双面帖厚度 0.20mm,面壳局部掏薄厚度 0.60mm,则LCD 到最外面的距离就是 2.30mm;元件之间不能干预,且有距离要求。如电波钟设计时,为保障接收效果,接收天线到电池之间的距离要求大于 20mm;为了设计便利,装配图内的 元件最好设置为不同颜色,以便区分;全部大元件摆放妥当之后,我还是建议,为保险起
7、见,请 ID 再确认一次外形效果;5 谈一下自主设计方式,就是上面的 A 方案:a、由造型工程师做出油泥模型或用三维软件模拟出造型并做一个发泡的实物模型,由多方进展评估依据 UL 或 EN 的标准确定用什么材料,检查并确定进出风口通道的构造,进出风口的构造,出线窗的形式,开关和卷线按钮的机构,风量管的机构等。后造型的方案确定,这阶段大约需要一到两个月左右的时间。b、进展构造的设计:由上面得到的外形油泥模型需要抄数,做好面薄壳后做内部的构造;真空室的设计,真空室门锁的设计;进风过滤装置的设计,电机室的设计;出风构造的设计,卷线器室的设计等,这期间要与造型工程师,供给商和模具工程师要经常探讨一 下
8、,例如:外形与构造的冲突,材料的选用及构造方面是否与模具有冲突等并可以用软件进展一些相关的分析。c、以上设计经过评审合格后进展手板的制作,手板完成后依据安规要求做相关的测试, 包括:性能,装配,构造,噪音,跌落等测试,并与设计输入比照后进展设计变更。d、投模!经过 4050 天后这期间要与模厂经常沟通,保证构造尺寸的准确性并准时把握进度。模具完成。进展样品制作并发样给客户,而且还要测试。通过信息的反响后在进展其次次及第三次的设计变更后可以量产。6 我们公司的实际状况:a. 客户给出他自己的 idea,一张 JPG 图片格式或者是扫描出来的手绘图b. 在 AutiCAD 里描线,产生产品各个角度
9、的视图和剖截面以及尺寸c. 在三维软件如 PRO/E 里画出根本的外形,然后渐渐完善细节,拆分零件d. 将三维图挡交给模具厂加工7 建模完成,就象大楼的框架已经构建好了,现在可以依托框架由下而上,完善每一个楼层了;以一款电子产品为例,介绍一下一个完整产品的构造设计过程;这款电子产品的设计,我的做法是:LENS 构造-LCD 构造-夜光构造-通关柱构造-防水构造按键构造PCB 构造-电池构造-关心构造-尺寸检查-手板跟进模具跟进LENS 构造:一般镜片要求 1.5mm,条件缺乏也可以是 1.0mm,手机镜片还可以再薄点;(留意:假设要丝印尽量把丝印面做成平面;手机镜片受外形影响,两侧都是曲面的,
10、可以用模内转印)镜片要固定,通常用双面胶,双面胶需预留 0.15-0.20mm 的空间,也有镜片做扣固定的;假设有防水要求,镜片还可以用超声波 焊接,不过构造上要预留超声波线;LCD 构造:对电子产品来说,LCD液晶显示屏就象她的眼睛,构造的好坏直接影响到显示的效果; LCD 通常做成方形,必要时可以切角,做成多边形;LCD 厚度通常是 2.70mm,超薄的也有 1.70mm;单块的 LCD 需和主板以下称 COB相连才能显示,常用连接方式有导电胶条和热压斑马纸;其中导电胶条要有预 压量,通常预压量为 10%-15%,预压量太少 LCD 简洁缺画,预压量太多 LCD 简洁被顶绿;热压斑马纸不需
11、预压,但本钱较高,连接时要用到热压啤机, PITCH 脚位密的还要用到周密热压啤机;LCD 与 LENS 不能直接贴合,贴合简洁产生水纹.也有 LCD 直接固定在 LENS 上的状况,我在 LENS 的 VA 显示区开了一个方形凹槽,间隙留足 0.30mm;通常 LENS 外装,LCD 内装,中间用面壳隔开,面壳局部掏胶至少 0.50mm;LENS 到 LCD 之间也要保持干净,通常做成封闭构造,数码产品中 LCD 常做成组件,用铁框或塑料框包成一个整体,内有 PCB,IC,信号由一片软性 PCB 输出,末端有插头,装 拆便利.数码产品中 LCD 组件与面壳之间留 0.30mm 的间隙,用 0
12、.50mm 的海绵隔开,也可以防尘;夜光构造:常用的夜光光源有 LAMP灯,LED发光二极管,EL 片,常用的夜光构造有反光罩, 反光片,EL 支架等;LAMP 光较散,通常协作反光罩使用,反光罩成锅状,内喷白油,LAMP 套上不同颜色的灯套,可得到红绿蓝等彩色效果LAMP 也可协作反光片使用;LED 光路较为集中,通常协作反光片使用,为 有效提高亮度,反光片厚度最好大于 2.0.反光片可做成楔型(横截面),反面喷白油,光线从侧面进入,可均匀反射到前面,假设想提高亮度,可在侧面也喷上白油(入光口除外),以削减光线流失.LED 本身有红,橙,绿,蓝,紫等彩色供选择;EL 片的发光效果比较均匀,协
13、作 EL 支架和 EL 导电胶条使用,有绿 色,蓝色可供选择,通常做成与 LCD 显示区域一样外形,一样大小,EL 片使用时,需用火牛升压供电,故本钱较高;笔记本电脑的反光构造较特别,我见过一款笔记本的反光构造,是用圆形的 LED 射入一根长的玻璃棒,玻璃棒均匀发亮再从反光片侧边均匀进入,得到相当不错的背光效果.反光片的反面还有一些圆形构造的小凸点,光线在小凸点位置发生漫射,就象一个小光源一样亮,在靠近玻璃棒位置小凸点比较疏,而远离玻璃棒位置小 凸点比较密,这样整个反光片的亮度都比较均匀了.手机和 MP3 的夜光构造直接做到 OLED 组件里面了,设计时省事不少;另外,投影钟把时间直接投影到墙
14、上,其构造是用高亮的红色 LED 圆灯,照耀反 白的LCD,得到时间的显示,然后通过两个凸透镜放大射到墙上,至于清楚度则是调整两个凸透镜间的距离实现的;最终提一点,要用到夜光构造的 LCD 通常是半透亮的或超透亮的, 通关柱构造和防水构造:通关柱是连接面壳和底壳的螺丝柱,其构造直接影响到整机的装配效果和牢靠性;通关柱可以在构造设计的最终再做,但规划应当在建模的时候就考虑清楚,例如一款产品由于要做防水构造,防水圈是围绕通关柱设置的,所以先把通关柱位置定下来;通关柱的设计先要考虑整机受力状况,一般要求吃牙深度至少在 3 圈以上,孔 内要留容屑空间0.30mm 以上;有通关柱的地方外壁较厚,易导致缩
15、水影响外观,通常在螺丝孔底部减薄壁厚至 1.00mm;挂墙钟通关柱通常用 2.60mm 的螺丝,螺丝内径 2.20mm,螺丝外径5.00mm,螺丝间距拉得较宽;小电子产品通关柱通常用 2.00mm 的螺丝,螺丝内径 1.60mm,螺丝外径 4.00mm,螺丝间距视需要而定,外观上尽量看不到螺丝,必要时可以做到电池门内或藏在易拆件的下面,也可以做扣取代某一侧的螺丝。电波钟在天线轴线方向上要尽量避开螺丝,手机天线四周也要尽量避开螺丝;例如一款防水钟用 1.70mm 的螺丝,螺丝内 径 1.40mm,螺丝外径 3.60mm,由于要防水,故承受不锈钢螺丝;曾有一款 MP3 整机只用一颗 1.40mm
16、的螺丝,螺丝内径 1.10mm,螺丝外径 2.60mm,另一侧做扣,螺丝藏在镜片下面;另外一款翻盖手机的 A 壳 B 壳在转轴位置下两颗 1.40mm 的螺丝,协作铜螺母使用,铜螺母外径 2.50mm,加热后压入 2.30mm 的孔内。另一端做两个深 1.00mm 的死扣, A 壳 B 壳两侧则用 0.50mm 的活扣,便利拆卸;空间允许的话,长螺丝四周可以拉些火箭脚,除了改善受力,还能使注塑时走胶顺畅;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,做成活塞构造,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
17、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,协作防水油使用,针孔要求光滑;一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%,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,协作防水油使用,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; 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 明显不够,至少0.60 怎么办?人家有高招,横截面做成速效丸子外形,上下两
18、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,假设防水要求不高的话,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;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 明显不够,至少0.60 怎么办?人家有高招,横截面做成速效丸子外形,上下两个半圆,中间一端直升位, 这样就可以增加压缩量了;增加直升位的目的在于可以增加压缩量,增加压缩量更简洁防水;(附图,压缩量 0.60mm 比压缩量 0.40mm 更简洁防水,略微有点离壳变形没关系的) 按键构造:常用按键有窝仔片,橡胶按键,机械按键,可依据空间大小,行程要求,手感要求来选择;窝仔片行程
19、短,一般为 0.20mm0.50mm,金属材质,牢靠性好,占用空间小,带脚的窝仔片可以协作 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,粘接时需准确定位;橡胶按键行程长,一般为 1.00mm,也有 0.50mm 的,橡胶材质,牢靠性不如窝仔片好, 占用空间大,优点是按键手感好。 机里常用橡胶按键,而且橡胶按键连成一片,便利安装;机械按键,其实里面还是金属窝仔片性能和窝仔片差不多,但有关心机构,按键手感比窝仔片简洁调整到最正确状态,MP3,MP4 通常承受机械按键,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,档位感不简洁把握,装配
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- 塑胶产品 结构设计
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