产品结构设计应注意什么

【导读】 产品结构设计就是要对产品内部零部件进行科学合理的布局,确保产品预期功能的完美实现,这不仅要对产品内部零部件进行深入了解,还要对产品功能运作原理有一定的了解,综合考虑零部件之间的运作摩擦,优化其配置,从整体上统筹设计。

产品结构设计应注意什么

产品的结构设计很重要，它涉及到产品性能的稳定性、功能的实现、生产工艺等多个方面，结构设计能否做到科学合理，直接关系到产品研发的成败。但是，结构设计并不是一个简单的工作，不仅涉及外观、手板制作、出二维图、了解材料、安规、试模，跟模，组装机器、测试、试产等方面的知识，还要对产品性能稳定、功能体验有整体性的认知，需要从大的方向上把握一些重点。

小编通过资深结构设计师及其他了解到，我们应该注意以下几点：

1、外观严格按照工业设计：

工业设计中的外观设计，是面对消费者的一面，好比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。

如果因结构问题必须要改外观，也要和工业设计人员沟通确认，确定其整体影响，以便工业设计人员相应调整。

2、使用者安全高于一切：

要避免一切可能引发起火、触电、伤人等对使用者造成危害的问题。比如爬电距离要起3毫米以上，那么设计至少要保证这个距离， 有时还要充分考虑加工误差和装配误差，留足余量。

还要充分考虑各种意外情形带来对人体的伤害，特别是儿童伤害，比如小孩有好奇心理，可能会把手指伸进某个缝隙里，这就要求不能割伤，不能碰到里面的运动、带电、发热部件，或者把这个间隙设计小孩手指不能插入。

当然安全项目在安全认证中是要检查的，比如国内的CCC，美国UL，欧洲的VDE等，即使通过了这些认证，也不能保证就是安全的，必须要充分产品使用的考虑特殊情形。确保使用者的人身安全，是产品设计的底限。

3、防呆设计：

防呆设计是一种预防矫正的行为约束手段，运用避免产生错误的限制方法，让操作者不需要花费注意力、也不需要经验与专业知识即可直接无误地完成正确的操作。

通俗的说，就是让员工闭着眼也不会装错。防呆最常见的分类是主动防呆和被动防呆，主动防呆就是把不同的零件接口设计的不一样，装错是装不上的。而被动防呆还需要员工进行分辨，所以不太可靠。建议都用主动防呆。

例如USB接口，插反了是插不上的，所以就可以防止插反。但这用带来另外一个问题，操作效率可能会降低，如何解决这个问题：一是把接口可视，比如usb的两个面不一样，能直接看出应该哪个面向上。二是设计成对称的，反正插都能用，比如type-c接口。

4、装配止位可视、可听、可感：

这主要是为了生产考虑，员工在操作中如何保证安装到位，最好的办法是给员工一个明显的反馈，比如卡扣到位会发出“咔嗒”声，同时继续按下去会止住按不动，员工能够知道我安装好了。

5、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1.5~2倍以上余量，根据不同的用途和环境，余量甚至更大。因为不能保证批量生产的材料，工艺等完全符合理论。

但是要提醒一下容易忽视的距离余量，部件在受力时会变形，会导致距离变近，这时要考虑距离的变化是否会导致摩擦，碰撞，甚至失效。举个例子，两个运动的部件，其中一个会受力，那么受力后可能变形2mm，如果两者间隙只有1mm，那么就会发生干涉。

6、运动过程全模拟：

运动的部件一定要用运动仿真，不能只看起点和终点两个位置，对于一些非持续性运动部件，容易忽视运动仿真。

7、极限和意外情形的评估：

这一点也可以归类为安全系数，但是有一点区别，安全系数是每个部件正常需要预留的，但对个别部件，除了正常的安全系数，还有极限状态。

举个例子，产品上有个把手，拉开门最大需要100N，那么我可以按照这200N做强度仿真。但考虑一个意外情况：用户会不会通过把手把整个产品提起来?假设产品重50kg，那么需要的力大约500N，这时把手强度就要按照至少500N来设计。

8、模具结构尽可能简单：

作为结构设计人员，一定要懂得一定的模具知识，模具越简单，其出模效率越高，部件质量容易控制，模具寿命长，其实这些都会隐形的降低成本，自然受老板欢迎。

设计上尽量避免模具斜顶和滑块的，尽量采用插穿或碰穿。实际上有很多的结构可以优化来减少模具的复杂度的，除非结构无法避免的地方。

9、减少螺钉使用：

很多的固定都用螺钉，但对于强度要求较小的部件装配，尽可能不用螺钉，比如各种家电、数码、电子产品，采用卡扣结构即可满足。

使用卡扣的好处是：一是节省成本，虽说螺钉便宜，一个只要几分钱，但如果几百万甚至几万万台呢。二是提高装配效率，螺钉的固定一般都需要人工操作，其效率远低于卡扣。

10、可维修，易维修：

这是产品结构设计中容易忽视的问题，任何产品都有一定的故障率，特别是大批量的产品。设计时要注意以下三点：

（1）根据部件不良的情况进行评估,确定易损件，可能损坏件(不良较低)，几乎无损件。对于易损件要求方便更换，不能对产品大卸八块。对于可能损坏件，要设计上能更换即可。独有几乎无损件，可以不用考虑更换。

（2）要考虑用什么工具拆卸，为拆卸工具留出放置和运动的空间，比如需要用扳手，那么要留出扳手的选装空间。

（3）要留出能够识别拆卸位置的标记，对于在外观上无法留出拆卸标记和拆卸位置的件，可以考虑用吸盘拆卸。

产品结构设计包括哪些内容

以产品本身为对象，产品结构设计主要有以下几方面的内容：

1、产品所组成各零件之间的性能搭配。对于很多装配生产来说，如手机、电脑、汽车、飞机等，都是成千上万个零部件进行搭配、构成系统，来实现相应的功能。而各零部件如何通过科学的搭配来实现的性能，则是结构设计的重要内容。

2、空间设计是否协调合理。现在的产品都往微、精的方向发展，而产品结构的空间设计也就变得尤为重要。例如手机，如何实现各个部件之间的紧密衔接，同时又要实现科学的扇热和排线。

3、整个系统中各部分的结构关系。通常，一个产品都是由各个不同的功能共同组成一个完整的系统，而这些分支之间又有着相互的关联。例如手机中，电话和短信功能、网络和各个软件等，这也就是系统上的结构设计。

产品结构设计需要哪些基础

1、基本的机械设计知识。

2、熟练掌握塑胶件、钣金和压铸等零件设计，即面向制造的设计。保证零件设计简单、质量高、缺陷少、制造成本低，同时相应的模具结构简单、模具制造和加工容易。

3、熟练掌握产品的装配设计技巧，即面向装配的设计。产品的装配同产品的制造同样重要，产品的装配应当使得装配工序简单、装配效率高、装配缺陷少、装配成本低和装配质量高等，常用的装配设计指南包括减少零件数量、简化产品结构、零件标准化、产品模块化、设计稳定的基座、设计导向特征、零件先定位后固定、防错的设计、人机工程学的设计等。

4、掌握公差分析知识，能够利用公差分析优化产品的设计质量和解决产品开发中碰到的实际问题。

5、熟悉相关的材料、模具和表面处理工艺等知识。

6、具有分析问题和解决问题的能力;产品开发中不可避免的会出现很多问题，分析问题和解决问题的能力至关重要。

7、熟悉产品的开发流程，特别是面向制造和装配的产品开发流程，良好的产品开发流程能够帮助产品结构 工程师减少设计变更、缩短产品开发时间和提高产品开发质量。

8、熟悉相关的产品测试要求，例如EMI、ESD、安全和可靠性等，并设计产品满足这些要求。

9、熟悉相关的产品行业标准。

10、3D和2D软件知识，常用的3D软件包括Pro/E, UG, Solidworks, Catia等，熟练掌握其中一种即可;常用 2D软件是AutoCAD。

11、敢于探索尝试，具备良好的创新精神。

12、团队精神，善于沟通，具备良好的团队协作能力。此外，作为专业的产品结构设计师，除了要具备优秀的职业素养，还要善于学习，善于借鉴他人经验，应在实践工作中不断积累经验，总结经验，完善自我，提高自己的综合能力。