Creo/Proe产品结构设计的十大黄金原则

做为产品结构工程师，在结构设计中要注意的事项太多了，我把多年的经验总结一下(这里的产品适用于大批量、流水线生产)，不一定对每个行业产品都适用，每个人也有不同的经验，仅在此抛砖引玉。

一、外观严格按照工业设计 。

工业设计的是外观，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。

二、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，比如小孩有好奇心里，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。

三、防呆设计

防呆设计的定义：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。

防呆设计主要有10大原则：

断根、保险、自动、相符、顺序

隔离、复制、标示、警告、缓和

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。

四、装配止位可视、可听、可感

这主要是为了生产考虑，员工在操作世如何保证安装到位，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。

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。

但我要提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。

六、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。

七、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。

八、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。

九、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。

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，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。

上面三、四、九条其实都归结为DFA （Design for Assembly），现在的产品设计都要求符合DFA，不同的制造商，设备和工艺是不一样的，所以在不同的公司，设计的策略也是不一样的。

产品的结构设计需要综合的知识和经验，不仅单纯考虑结构的实现，需要在实际中不断地总结积累。