产品结构设计的十大原则

产品结构设计的十大原则

作为一名产品结构工程师,在结构设计中有太多的注意事项。我总结了我多年的经验(这里的产品适合大规模生产和装配线生产),不一定适用于每个行业的产品,每个人都有不同的经验,只有在这里。

  作为一名产品结构工程师,在结构设计中有太多的注意事项。我总结了我多年的经验(这里的产品适合大规模生产和装配线生产),不一定适用于每个行业的产品,每个人都有不同的经验,只有在这里。

  一、外观严格按照工业设计。

  工业设计是面向消费者的外观和方面,就像IT的前端,结构设计是后端,前端务必保证用户的吸引力,也就是按照工业设计,不能随意改变任何线条,圆角。

  若因结构问题必须改变外观,还应与工业设计师沟通确认,确定其整体影响,以便工业设计师相应调整

  二、用户安全高于一切。

  避免一切可能对用户造成伤害的问题,如火灾、触电和伤害。

  例如,如果爬电距离超过3以上,那么设计至少要保证这个距离, 有时要充分考虑加工误差和装配误差,留出足够的余量。

  充分考虑各种事故对人体的伤害,特别是儿童的伤害,如儿童好奇心,可能会把手指伸进一定的间隙,这需要不要切割,不能接触运动、电、加热部件,或设计儿童手指不能插入间隙。

  当然,安全项目应该在安全认证中进行检查,如国内CCC,美国UL,欧洲的VDE等等,即使通过了这些认证,也不能保证安全,特殊情况必须充分考虑产品的使用。

  结构设计的底限是保证用户的人身安全。

  三、防震设计

  防震设计的定义:它是一种预防和纠正的行为约束手段。采用避免错误限制的方法,操作人员可以直接完成正确的操作,无需注意力、经验和专业知识。

  一般来说,即使员工闭上眼睛,他们也不会假装出错。防震最常见的分类是主动防震和被动防震。主动防震是指不同部件的接口设计不同,无法安装错误。被动防震也需要员工区分,因此不可靠。建议采用主动防震。

  主要有10个原则:

  断根、保险、自动、一致

  隔离、复制、标记、警告

  例如USB接口,插入反向不能插入,所以你可以防止插入反向。但这带来了另一个问题,操作效率可能会降低,如何解决这个问题:一是可视接口,如usb两面不同,可以直接看到哪个面向上。二是设计成对称,反正可以插入,比如type-c接口。

  四、装配止位可视、可听、可感

  这主要是为了生产考虑。如何保证员工在操作世界的安装到位,最好的办法就是给员工一个明显的反馈。例如,当卡扣到位时,会发出咔嗒声。同时,如果你继续按下它,你会停止按下它。员工可以知道我安装了它。

  五、安全系数。包括强度安全系数、距离安全系数等。

  一般设计大家都会想到强度要留余量,强度系数一般为1.5~根据不同的用途和环境,2倍以上的余量甚至更大。因为不能保证批量生产的材料和工艺完全符合理论。

  但是,我想提一下容易被忽视的距离余量。当受力时,零件会变形,导致距离变近。此时,应考虑距离的变化是否会导致摩擦、碰撞甚至失效。

  例如,如果两个运动部件中会受力,受力后可能会变形2mm,假如两者之间的间隙只有1mm,然后干涉就会发生。

  六、全模拟运动过程

  运动部件必须使用运动模拟,不仅要看起点和终点,对于一些非连续运动部件,很容易忽略运动模拟。

  七、极限和意外情形的评估

  这也可以归类为安全系数,但有一点不同,安全系数是每个部件正常需要保留的,但对于个别部件,除了正常的安全系数外,还有极限状态。

  比如产品上有个把手,最大开门需要100元。N,然后我可以按照这2000的要求N做强度仿真。但是考虑到一个意想不到的情况:用户会用手提起整个产品吗?假设产品重50kg,那么所需的力大约是500N,此时,手柄的强度应至少为5000N来设计。

  八、模具结构尽量简单

  作为一名结构设计师,我们必须了解一定的模具知识,模具越简单,模具效率越高,零件质量容易控制,模具寿命长,事实上,这些将无形中降低成本,自然受到老板的欢迎。

  尽量避免模具斜顶和滑块,尽量插入或碰撞。事实上,除非结构不可避免,否则有许多结构可以优化以降低模具的复杂性。

  九、减少螺钉的使用

  许多固定用螺钉固定,但对于强度要求较小的部件组装,尽量不使用螺钉,如各种家用电器、数字、电子产品,使用扣结构可以满足。

  使用卡扣的好处是:首先,它节省了成本。虽然螺钉很便宜,但一个只需要几美分,但如果有数百万甚至数万二是提高装配效率。螺钉的固定一般需要手动操作,效率远低于卡扣。

  十、可维修,易维修

  这是设计中容易忽视的问题。任何产品都有一定的故障率,尤其是大批量产品。设计时应注意以下三点:

  1、根据零件的不良情况进行评估,确定易损件、可能损件(不良件较低)和几乎无损件。易损件易于更换,产品不能拆卸8件。对于可能损坏的零件,可以在设计中更换。独特的几乎无损的零件不需要考虑更换。

  2、考虑用什么工具拆卸,为拆卸工具留出放置和移动的空间,如扳手,然后留出扳手的选择空间。

  3、留出能识别拆卸位置的标记。对于外观上无法留下拆卸标记和拆卸位置的零件,可考虑用吸盘拆卸。

  以上三、四、九条实际上归结为三、四、九条DFA(Design for Assembly),目前的产品设计要求符合要求DFA,不同的制造商有不同的设备和艺,所以不同的公司有不同的设计策略。

  产品的结构设计需要综合的知识和经验,不仅要考虑结构的实现,还要在实践中不断总结和积累。