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ProeCreo產品設計流程:硬體產品設計流程ID與MD設計詳解

1、ID、MD設計是產品設計流程中的兩大塊內容

1)ID設計

ID草繪、ID外形圖、ID外形圖

2)md設計

3D建模、資料核對、繪製一個基本形狀。、初步拆畫零部件

2、啟動ID設計

產品的設計過程是從ID設計開始。

1)資料

原始資料(可以是草圖或文字說明);

2)繪製外形圖

ID繪製滿足要求的外形圖方案,確認評審,逐步修改至滿意為止;

或者繪製幾種草案,選定一種,ID再在此草案基礎上繪製外形圖;

外形圖的型別:

可以是2D的工程圖,含必要的投影檢視;也可以是jpg彩圖。

不管是哪一種,一般需註名整體尺寸,至於表面工藝的要求則根據實際情況,儘量完

整。

外形圖確定以後,接下來的工作就是結構設計工程師MD的;

如果公司創意比較完整,就不需要ID設計,MD直接做外形圖即可;

如果產品對內部結構有明確的要求,有的公司在ID繪製外形圖的同時,MD就要參與進來協助外形的調整;

3、啟動MD設計

先是資料核對,ID給MD的資料可以是jpg彩圖,MD將彩圖匯入Proe後描線;

ID給MD的資料還可以是iges線畫圖,MD將iges線畫圖匯入Proe後描線,這種方法精度較高;

此外,還需要HW提供完整的電子方案,甚至實物;

4、建模

1)第一步:繪製基本形狀base

MD根據ID提供的資料,先繪製一個基本形狀,base是大樓的基石,所有的表面元件都要以base 的曲面作為參考依據;

MD做3D的base和ID做的有所不同,id 側重造型,不必理會拔模角度, 而MD不但要在base 裡做出拔模角度,還要清楚各個零件的裝配關係,建議結構部的同事之間做一下小範圍的溝通,交換一下意見,以免走彎路;

具體做法是先匯入ID提供的檔案,要尊重ID的設計意圖,不能隨意更改;

描線,proe 是引數化的設計工具,描線的目的在於方便測量和修改;

繪製曲面,曲面要和實體儘量一致,也是後續拆圖的依據,可以的話儘量整合成封閉曲面;

區域性不順暢的曲面還可以用曲面造型來修補;

基本形狀base完成,請ID確認一下。

2)第二步:取面

在base的基礎上取面,拆畫出各個零部件,拆分方式以ID的外形圖為依據;

面/底殼,電池門只需做初步外形,裡面掏完薄殼即可;

MP3、MP4的面/底殼壁厚取1。50mm;

手機面/底殼壁厚取2。00mm;

掛牆鐘面/底殼壁厚取2。50mm;

防水產品面/底殼壁厚可以取3。00mm;

壁厚太厚很容易縮水,也容易產生內應力引起變形, 擔心強度不足完全可以透過在內部拉加強筋解決,效果遠好過單一的增加壁厚;

3)第三步:裝配圖

建摸階段第三步,製作裝配圖,將拆畫出各個零部件按裝配順序分別引入,選擇參考中心重合的對齊方式;

放入電子方案,如lcd,led,battery,cob。。。,在將各個零部件引入裝配圖時,根據需要將某些零部件先做成一個元件,然後再把元件引入裝配圖。

例如做翻蓋手機:

總裝配圖裡只有兩個元件,上蓋是一個元件,下蓋是一個元件。

上蓋元件裡面又分為:a 殼元件,b 殼元件和lcd 元件;

下蓋元件裡面又分為c 殼元件,d 殼元件,主機板元件和電池元件等。

4)第四步:位置檢查

一般元件的擺放是有位置要求的。

例如:

LCD 的位置可以這樣思考,鏡片厚度1。50mm,雙面帖厚度0。20mm,面殼區域性掏薄厚度0。60mm,則LCD 到最外面的距離就是2。30mm;

元件之間不能干涉,且有距離要求,如電波鍾設計時,為保障接收效果,接收天線到電池之間的距離要求大於20mm;

為了設計方便,裝配圖內的元件最好設定為不同顏色,以便區分;

所有大元件擺放妥當之後,保險起見,請ID再確認一次外形效果;

5)建模完成

大樓的框架已經構建好了,現在可以依託框架由下而上,完善每一個樓層了;

以一款電子產品為例:

這款電子產品的設計:

從lens結構開始;

接下來依次是lcd結構;

夜光結構;

通關柱結構;

防水結構;

按鍵結構;

pcb結構;

電池結構;

輔助結構;

尺寸檢查;

手板跟進;

最後是模具跟進;

先說LENS 結構,一般鏡片要求1。5mm,條件不足也可以是1。0mm,手機鏡片還可以再薄點;

注意:如果要絲印儘量把絲印面做成平面;

手機鏡片受外形影響,兩側都是曲面的,可以用模內轉印;

鏡片要固定,通常用雙面膠,雙面膠需預留0。15-0。20mm 的空間,也有鏡片做扣固定的;

如果有防水要求,鏡片還可以用超聲波焊接,不過結構上要預留超聲波線;

對電子產品來說,lcd(液晶顯示屏)就象她的眼睛,結構的好壞直接影響到顯示的效果;

LCD通常做成方形,必要時可以切角,做成多邊形; LCD厚度通常是2。70mm,超薄的也有1。70mm;

單塊的lcd需和主機板(以下稱cob)相連才能顯示,常用連線方式有導電膠條和熱壓斑馬紙;

其中導電膠條要有預壓量,通常預壓量為10%-15%,預壓量太少lcd容易缺畫,預壓量太多lcd 容易被頂綠;熱壓斑馬紙不需預壓,但成本較高,連線時要用到熱壓啤機,pitch 腳位密的還要

用到精密熱壓啤機;

LCD 與LENS 不能直接貼合,貼合容易產生水紋。也有LCD 直接固定在LENS 上的情況,我在LENS 的VA 顯示區開了一個方形凹槽,間隙留足0。30mm;

通常LENS 外裝,LCD 內裝,中間用面殼隔開,面殼區域性掏膠至少0。50mm;lens 到lcd 之間也要保持潔淨,通常做成封閉結構,

數碼產品中LCD 常做成元件,用鐵框或塑膠框包成一個整體,內有PCB,IC,訊號由一片軟性PCB 輸出,末端有插頭,裝拆方便。數碼產品中LCD 元件與面殼之間留

0。30mm 的間隙,用0。50mm 的海綿隔開,也可以防塵;對電子產品來說,lcd 就象她的眼睛,但眼睛亮不亮就要看lcd 後面的夜光結構了;

小電子產品通關柱通常用2。00mm 的螺絲,螺絲內徑1。60mm,螺絲外徑4。00mm, 螺

絲間距視需要而定,外觀上儘量看不到螺絲,必要時可以做到電池門內或藏在易拆

件的下面,也可以做扣取代某一側的螺絲。

5、PCB結構

PCB是電子元件附著的載體,一般小電子產品的推制板厚度選用0。80mm,主控制板(以下簡稱COB)厚度選用1。00mm;

一般大電子產品(如掛牆鍾)的推制板厚度選用1。00mm,COB 厚度選用1。20~1。60mm;

如果pcb面積有限不足以滿足佈線要求,可以採用增加跳線,單面板改雙面板, 雙面板改多層板(如電腦的主機板);

pcb上的電子元件按大小可分為普通元件和貼片元件,普通元件如線圈,火牛, 大電容等;貼片元件如貼片電阻,貼片電容,貼片ic;

小電子產品(如電子鐘)的反光片和COB之間的間隙是要留給IC的,因為IC最好

靠近LCD的PITCH位置以方便走線。

IC 經過邦定封膠,至少需要1。50mm 的高度,前面說過反光片截面作成楔形,也有利於擺放IC;如果lcd 和cob 之間是用導電膠條連線的,壓緊導電膠條的螺絲之間的間距不要超過15。00mm,以免出現缺畫;

pcb的按鍵位置是需要受力的,可以的話應儘量離螺絲柱和卡槽近點,必要時反面加支撐點;

數碼產品常用到的電源插座和耳機插座也是要受力的,可以在pcb上插座對應的

一側加支撐骨;

在pcb上佈線是需要條件和時間的,建模時就提供初步裁板圖給電子

工程師試lay,以確定pcb面積離需要不要相差太多;

結構設計的中間過程中, 大元件,敏感元件的擺放也要和電子工程師進行溝通和協調(如做藍芽耳機時通常把天線放在靠近嘴的一端);

做完所有結構後再出正式的裁板圖,電子工程師lay板的時候,結構這邊在做手板,做完手板,pcb 打板也差不多回來了,正好裝功能樣板。

把問題解決在前面,這樣會節約許多時間;就這一個小電子產品的結構設計過程而言,做完pcb就差完成一半。

接下來是電池結構:

電池通常通常擺在pcb的背面或側邊,按照形狀可分為紐扣電池,乾電池,鋰電池等;

電池箱體是根據電池形狀和在機身內放置的方式而設計的,一般壁厚1。00mm,裡面大包圍做箱體,箱體內側底部做電池放置指示的雕字,外面加蓋做電池門。

電池在PCB的背面,箱體通常做在底殼上。電池在PCB的側邊,箱體可以做在底殼上也可以做在面殼上;

接下來放置電池片,紐扣電池和乾電池常用的電池片有五金片的,也有彈簧的;

電池片通常跟箱體做在一起,在箱體外起螺絲柱固定電池片,在箱體上開缺口, 電池片伸進去和電池導通;

電池片到pcb 的連線可以飛線,也可以直接焊在pcb 上,直接焊在pcb 上需要在pcb 上開孔,電池片插在pcb 的孔內定位後再焊接;

6、尺寸檢查

結構設計初步完成,要進行一系列檢查:

干涉檢查:

這是一個看似簡單,卻又必不可少的步驟,即使是有經驗的工程師, 即使在拆圖過程中用到過截面進行過檢查的,也難免出現疏漏。

在沒有pro-e之前,大家用2d軟體做結構,裝配圖上所有結構零件都要求能在三個方向上看到,複雜零件進行干涉檢查還要求繪製剖檢視剖面圖,相當煩瑣。

引入pro-e 之後,干涉檢查完全交給電腦進行了,快捷而又準確;

最小壁厚檢查,做扣位的過程中,擺放元件的時候,難免要掏膠減膠,這就會出現區域性壁厚過薄,最薄壁厚不要低於0。50mm,特別是受力的位置;

扣位強度檢查,做扣位不難,但問題往往出在強度上,如果夠空間,加點支撐骨, 哪怕支撐骨厚度只有0。30mm,都可以使強度增加不少;

運動檢查,彈弓扣的電池門在開合的過程中彈弓位不得撞到電池箱。攝像頭在翻轉過程中頭部不會碰到支架。翻蓋手機在開合的全過程都要保證a 殼b 殼不會撞到c殼轉軸;

7、手板跟進

結構設計完成後,一般要求做手板進行試裝,因為很多裝配問題在電腦上是表現不出來的,需要藉助於實物;

手板材料一般採用和結構零件相對應的材料,塑膠件手板一般用abs板材,厚度選用比零件略厚一點的,採用機械加工製作,高階一點的用cnc加工成型,多用於高精度的複雜零件,如手機殼的手板;

8、模具跟進

在開模前最好和模廠有些溝通:有哪些件要開模,幾套模,如何分佈,入水方式怎樣,哪些地方要做行位, 哪些地方要做斜頂,哪些地方可以做碰穿位,哪些地方要配合好, 哪些地方要預留間隙,都要說清楚,這樣比較保險;

經過多次反覆仔細認真檢查的結構,開模出來還是會有一些問題,主要出現在一些公差尺寸的配合上,這也是經常碰到的,只要前期工作做到位,後面的問題會相對少很多;

結構設計師把尺寸設計到位,但模廠總喜歡保守一點,因為加膠遠比減膠來得容易,鏡片和麵殼間隙留大了,要加回來很容易,叫自己模廠配間隙都可以,如果鏡片做大了裝不下去,要減膠減回來,可就有點頭疼了;

整機裝配完成,接下來就是一系列品質測試:

跌落測試,防水測試,防靜電測試,聲壓測試,溫溼度測試,靈敏度測試,按鍵可靠性測試,推制可靠性測試,腳仔站立測試等,裝配封箱後還有震盪測試,堆高測試等;在這些測試中出現的問題都屬於模具跟進要解決的,也有一些問題是設計之初就可以預防的,這就要看結構工程師的經驗和責任心了。

鴻圖學院Proe/Creo產品設計vip課程學習內容

2021-05-06

ProeCreo產品設計流程:硬體產品設計流程ID與MD設計詳解