产品设计开发经验及流程

+ 产品开发设计详细流程十几年的设计师亲身经验总结而出，新手、初学者、设计师、工程师等等好好珍惜！首先要知道设计的目的,设计的目的是将预定的目标,经过一系列规划与分析决策,产生一定的信息(文字,数据,图形)形成设计,并通过制造,使设计成为产品.产品开发一般分为以下几个阶段:1．提出项目建议阶段；2.设计平面图（效果图）阶段；3.设计结构图阶段；4.手板制作及评审阶段；5.模具制作阶段；6.初次试模阶段；7.工程验证、提高和改进产品设计阶段；8.最后工程试验板阶段；9.试产阶段；10.试销阶段11.生产阶段。

首先是提出项目建议阶段，也就是新产品立项阶段：根据公司或客户提出项目设计要求，由开发部、销售部、品管部参与项目评审会议，确定项目的可行性及项目开发负责人，由项目负责人负责该项目的统筹工作，此阶段需编写好以下文件：1.设计任务书，设计任务书由总经理、业务经理、以及工程部经理完成；2.新产品成本预算表，这由项目工程师编写，经理审核；3.设计开发计划任务书，这个由项目工程师编写，主管审核，经理批准。

然后，写出一份可行性报告，报告的主要内容一般包括：（1）新产品开发的必要性，市场需求预测，也就是说开发这套产品公司能不能得到很好的经济效益，说白了就是能不能赚钱；（2）有关产品的国内外发展水平和发展趋势；（3）所开发的产品属于哪种档次以及消费人群；（4）考虑公司在现有的条件下发展的可能性以及准备采取的措施;(5)预期达到的最低目标和最高目标,包括技术，经济，社会效益等；（6）突出设计，工艺等方面需要解决的关键问题；（7）预算投资费用及项目的进度期限。

确定好开发项目之后，就进入设计平面图阶段，也就是设计效果图阶段。

这个阶段，首先由平面设计工程师在一周内完成平面设计效果图。

然后由项目负责人召集会议，对效果图进行评审，评审的内容主要包括以下几点：（1）结构的可行性；（2）包装方案；（3）外观颜色的搭配；（4）零件的材料要求；（5）功能是否可行等等，其中要特别注意对产品功能以及产品成本的影响。

如果评审中发现问题，应及时提出修改建议，重做效果图，并且做好评审报告。

平面图做好后，就根据平面图设计结构图，也就是进入设计结构图阶段。

此阶段的工作主要由结构工程师与电子工程师共同负责。

首先结构工程师根据效果图，用3D软件设计结构图，如果有IGS文件就更好了，可以直接导入，如果没有就对应效果图做结构图。

如果在绘制过程中发现在软件上是不能完成的或者是出不了模的，应该及时提出，看是否可以更改外观要求。

一般的结构图必须在5天内完成，复杂的结构图必须在7天内完成，这就应根据产品的复杂程度而定。

产品结构设计应以最简单的结构做出最优良的产品，这就叫做性价比。

做结构图时应特别需要考虑以下方面的内容：首先根据产品的使用性能对产品的材料进行选择，以与产品结构性能最匹配的材料作为产品的首选材料。

材料一般有五金件和塑料件，根据经验一般采用塑料件，因为塑料组成的多样性,结构,形状的多变性,使得它比起五金件有更理想的设计特性;特别是它的形状设计,材料选择,制造方法选择,更是五金件无可比较的,因为五金件在设计上对于外形和制造,都受到相当大的限制.而塑料件到底是用硬胶还是软胶，是透明的，还是不透明的，这些都要考虑好。

对于安规材料必须要按照安规认证机构规定的要求购买.然后考虑产品壁厚的大小：合理地确定产品的壁厚是很重要的，因为产品的壁厚首先决定于产品的使用要求，比如强度、结构、重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。

产品的壁厚不能过厚，也不能太薄，或是壁厚突变，因为太厚的话容易产生缩水，太薄则容易产生烧焦或填充不满等一些成型工艺问题，而太突然的壁厚变化会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题。

一般的热塑性塑料的壁厚应以4mm为限。

从经济的角度来看，过厚的产品不但增加物料成本，延长生产周期，增加生产成本。

从产品设计角度来看，过厚的产品使产生空穴的可能性提高，大大削弱产品的刚性及强度。

而最理想的壁厚无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为了满足功能要求导致壁厚发生变化是客观存在的。

为此，发生壁厚变化的地方应尽量顺滑。

当产品的壁厚不能设计得过厚，但是又要确保在较薄的地方达到一定的强度和刚性，这时候可以利用加强筋来增强产品的强度和刚性。

而且加强筋还可以充当内部流道，有助于熔融塑料在模具型腔中填充。

加强筋一般设计在产品的非接触面，一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品更加要设计加强筋。

加强筋的厚度不能大于壁厚的2/3，防止缩水，但是最小也不能小于0.8mm。

如果要设计较高大的加强筋时，要在容易引起缩痕的部位设计一些具有装饰效果的纹路，用来遮盖缩痕。

加强筋应加脱模斜度，如果可以的话，斜度越大越好，除了特殊要求外，加强筋应尽量矮。

同时，为了使塑件基本平整，加强筋的端面不应该与塑件的支撑面相平，应低于支撑面0.5mm。

还有在做结构图时，考虑到产品注塑成型后能够顺利的顶出，避免刮伤，所以在塑件的每一个侧壁都设计一定的脱模斜度，脱模斜度的大小没有一定的准则，多数靠经验，一般脱模斜度为1-3度，但是，一般以0.5度至1度间是比较理想的，具体选择脱模斜度应注意以下几个点：（1）凡塑料精度要求高的，应选用较小的脱模斜度；（2）凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度；（3）塑料收缩率大的，应选用较大的脱模斜度；（4）塑件壁厚较厚时，会使成型收缩增大，此时脱模斜度应采用较大的数值；（5）对于那些透明件，其脱模斜度应加大，以免引起划伤。

（6）而对于那些穿插面的脱模斜度一般为1-3度。

在设计结构图时，考虑到塑件在注塑过程中，避免应力集中，提高塑件的强度、改善塑件的流动性以及便于脱模，所以在拐角处设计圆角过渡，圆角不应少于0.5-1mm。

拐角处的圆角不能太大也不能太小，如果转角处的弧度太小时会引致应力集中，因此在产品折弯时容易被折断，而弧度太大则会容易产生缩水，因此，转角处的弧度和产品的壁厚有一定的比例，一般介于0.2到0.6，最理想的数值时0.5左右。

在允许的情况下，圆角应尽量大。

而对于产品上的洞孔设计也要特别的注意，洞孔可分为盲孔、穿孔、层次孔、多层次孔、钻孔以及侧孔。

在设计时，要注意孔离边或内壁的距离，其中相连的洞孔的距离或孔与相邻产品直边的距离不可少于洞孔的直径，洞孔的壁厚应尽量大，否则穿孔位置容易产生断裂的情况。

如果洞孔内附有螺纹时，因为螺纹的位置容易形成应力集中的地方，因此螺孔边缘与产品边缘的距离必须大於螺孔直径的三倍。

而对于盲孔的设计，由于盲孔是靠模具上的镶针形成，而镶针的设计只能单边支撑在模具上，因此很容易被溶融的塑料使其弯曲变形，形成盲孔出现椭圆的形状，所以镶针的长度不能过长。

一般来说，盲孔的深度只限於直径的两倍。

从装配的角度来看，穿孔的应用比盲孔多很多，而且容易生产。

从模具设计的角度来看，穿孔的设计在结构上也较优胜，因为用来穿孔成型的边钉的两端均可受到支撑。

穿孔的做法可以是靠单一边钉两端同时固定在模具上、或两枝边钉相接而各有一端固定在模具上。

一般来说，第一种方法被认为是较好的；应用第二种方法时，两条边钉的直径应稍有不同以避免因为两条边钉轴心稍有偏差而引致产品出现倒扣的情况，而且相接的两个端面必须磨平。

大部份情况下，额外的钻孔工序应尽量避免，应尽量考虑设计孔穴可单从模具一次成型，减低生产成本。

而对于侧孔往往会增加模具设计上的困难，特别是当侧孔的方向与开模的方向成一直角时，侧孔容易形成塑胶产品上的倒扣部份。

因此，设计结构时尽量不要选择侧孔，从而降低模具设计难度以及模具成本。

设计结构图时，还要考虑到产品上下盖的连接方式，对于塑料产品来说，主要用到的连接方式有螺丝连接，扣位连接，热熔接以及超声波连接等等，而其中比较常用的是螺钉连接以及扣位连接，在利用螺钉连接时要注意以下几点：（1）在允许的情况下，螺钉柱应尽量矮，应加一字形或十字形斜筋保证螺钉柱的强度，并考虑防缩，防缩措施可以是加大脱模斜度，或是使螺钉柱内部底面做成低于外部表面，在设计过程中，如果遇到外观要求严格的表面螺钉柱应加斜顶进行防缩，无法加斜顶的应加防缩槽进行防缩；（2）螺钉柱的内外直径应符合加工工艺性，一般外径是内径的2倍到2.5倍，根据加胶容易减胶难的原则一般内径先大后小，外径先小后大。

还有，螺钉柱内侧应加倒角，以有利于螺钉的安装。

有时候，为了防止打滑，一般可在螺丝柱内加入件，比如金属螺母，塑胶内的入件通常作为紧固件或支撑部份。

除此之外，当产品考虑便于返修、易于更换或重复使用等要求时，入件是常用的一种装配方式。

但无论是作为功能或装饰用途，入件的使用应尽量减少，因为使用入件需要额外的工序配合，增加生产成本。

入件通常是金属材料，其中以铜为主。

入件的设计必须使其稳固地嵌入塑胶内，避免旋转或拉出。

入件的设计亦不应附有尖角或封利的边缘，因为尖角或封利的边缘使塑胶件出现应力集中的情况。

入件的成型方式分为同步成型和成型后成型两种 :同步成型是在塑件成型前将入件放入模具之中，在合模成型时熔融塑料会将入件包围起来同时成型。

而成型后成型是将入件打入成型塑件之中。

常采用的方法有热式和冷式，其原理都是利用塑胶的热可塑特性。

热式是将入件预先在嵌入前加热至该塑胶部件融化的温度，然後迅速的将入件压入塑件上特别预留的孔中冷却後成型。

冷式一般是使用超声波焊接方法把入件压入。

用超声波的方法所得到的结果比较一致和美观，而预热压入在工艺上要控制得好才有好的效果。

否则出现入件歪斜、位置不正、塑料包含不均匀等现象，形成次品。

而对于另一种常用的连接方式，即扣位连接，扣位提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法，因为扣位在产品注塑成型的时候同时成型，装配时无须配合其他如螺丝、介子等紧锁配件，只要需组合的两边扣位互相配合扣上即可。

结构设计时，必须将所有的零件认真按尺寸画好，并在电脑上检查零件的互配性，同时要认真的用拔模检测工具检验产品有没有扣模现象，以及检查好产品的运动干涉，不能贪一时的方便，导致装配的时候发生冲突。

做结构图时，如果结构涉及到五金方面，要考虑到加工工艺的可行性，五金件尽量选用现有的或是标准的，如要另外生产的，则要跟供应商沟通好，确保五金零件的加工可行性没有问题。

做结构图阶段，要求结构工程师、电子工程师以及模具设计工程师要有良好的沟通、协商，保证产品功能的实现没有问题，手板的装配没有问题。

做好结构图后，项目负责人召集品管、模房、电子组一起进行结构图的评审，做好新产品的评审报告。

评审完后，安排手板的制作，如果需要供应商打样的零件，要打样回来准备做手板。

然后就进入第一次手板制作阶段了。

因为我们所设计的产品只能在电脑上看到，不知道真正是怎么样的，有些问题在电脑上检查和实际还是有些不同，为了保证后面的工作没有太大的问题，所以需要做一个结构手板进行装配，尽早发现问题。