产品结构设计总结大全

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前言

编制本手册的主要目的有两个：

1.规范公司设计人员的设计并在实际设计工作中作为参考。

2.新入公司的助理工程师的培训教材。

公司产品可分为自主开发设计产品和OEM 类产品。

自主开发设计产品

公司根据市场的需求，开发出符合消费者要求的产品。随着消费者对产品要

求的不断提高、市场竞争越来越激烈，这就要求设计人员设计出来的产品在外观结构、功能方面有独到之处。在设计过程中不断优化改进产品，在保证产品质量的前提下尽可能降低产品的成本，为公司创造最大的利润。自主开发设计产品包括公司自有品牌产品、帖牌产品、定制产品。

OEM产品

OEM 原来是指由客户提供所有的技术资料和图纸，制造商仅负责生产的模

式。现在所讲的OEM 其实已经包括ODM，即客户提供外观、对功能提出要求，制造商根据要求进行设计、生产产品。

OEM类产品尽可能按客户的要求设计和生产产品，只有在客户的要求不合理

的情况下，经与客户协商，在得到客户的同意下才能进行进一步的开发设计。OEM 类产品只有在得到客户的最终确认以及本公司能批量生产才表示整个开发过程完成。

一、塑胶件

塑胶件设计时尽可能做到一次成功，对某些难以保证的地方，考虑到修模时

给模具加料难、去料易，可预先给塑料件保留一定的间隙。

常用塑料介绍

常用的塑料主要有ABS、AS、PC、PMMA、PS、HIPS、PP、POM 等，其

中常用的透明塑料有PC、PMMA、PS、AS。高档电子产品的外壳通常采用

ABS+PC；显示屏采用PC，如采用PMMA则需进行表面硬化处理。日常生活中使用的中底挡电子产品大多使用HIPS 和ABS 做外壳，HIPS因其有较好的抗老化性能，逐步有取代ABS 的趋势。

常见表面处理介绍

表面处理有电镀、喷涂、丝印、移印。ABS、HIPS、PC 料都有较好的表面

处理效果。而PP料的表面处理性能较差，通常要做预处理工艺。近几年发展起来的模内转印技术（IMD）、注塑成型表面装饰技术（IML）、魔术镜（HALF MIRROR）制造技术。

IMD与IML的区别及优势:

1. IMD膜片的基材多数为剥离性强的PET,而IML的膜片多数为PC.

2. IMD注塑时只是膜片上的油墨跟树脂接合,而IML是整个膜片履在树脂上

3. IMD是通过送膜机器自动输送定位,IML是通过人工操作手工挂

1.1 外形设计

对于塑胶件，如外形设计错误，很可能造成模具报废，所以要特别小心。外

形设计要求产品外观美观、流畅，曲面过渡圆滑、自然，符合人体工程。

现实生活中使用的大多数电子产品，外壳主要都是由上、下壳组成，理论上

上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素影响，

造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面

壳）。可接受面刮<0.15mm,可接受底刮<0.1mm。所以在无法保证零段差时，尽量

使产品：面壳>底壳。

一般来说，上壳因有较多的按键孔，成型缩水较大，所以缩水率选择较大，

一般选0.5%。

底壳成型缩水较小，所以缩水率选择较小，一般选0.4%。

即面壳缩水率一般比底壳大0.1%

1.2 装配设计

指有装配关系的零部件之间的装配尺寸设计。主要注意间隙配合和公差的控

制。

1.2.1 止口

指的是上壳与下壳之间的嵌合。设计的名义尺寸应留0.05~0.1mm 的间隙，

嵌合面应有1.5~2°的斜度。端部设倒角或圆角以利装入。

上壳与下壳圆角的止口配合。应使配合内角的R 角偏大，以增大圆角之间

的间隙，预防圆角处的干涉。

1.2.2 扣位

主要是指上壳与下壳的扣位配合。在考虑扣位数量位置时，应从产品的总体

外形尺寸考虑，要求数量平均，位置均衡，设在转角处的扣位应尽量靠近转角，

确保转角处能更好的嵌合，从设计上预防转角处容易出现的离缝问题。

扣位设计应考虑预留间隙。

设计扣位时应考滤侧抽心有无足够的行程。

1.2.3 螺丝柱

一般采用自攻螺丝，直径为2~3mm。

以上表中所提供的是HIPS 和ABS 料常用螺丝孔尺寸,对于不同的材料,螺丝

孔尺寸有所不同,一般来说,比较软、韧性较好的材料d 值小，较脆的材料所选d

值要大一点。

1.3 结构设计

在基本厚度的设计上，不宜过薄，否则外客强度不足，容易导致变、断裂等

问题的出现，过厚则浪费材料，影响注塑生产。一般外壳壁厚控制在1~2mm。

外壳整体厚度应平均过度，不得存在厚度差异变化大的结构，否则容易导致外观

缩水，特别是在筋位底部和螺丝柱位。

为预防缩水，筋位厚度控制在0.6~1.2mm。

1.3.1 面壳

键孔的设计。键孔的碰穿方式有三种选择。

A 方式利于模具的制作，但碰穿处的利边容易导致卡键；

B 方式则避免了卡键问题，但当碰

穿偏心时则键孔变小，产生利边。C方式增加了按键的倒入斜脚，同时保存了碰穿偏心的余量，有效的防止了问题的出现，现一般采用B 或C。

1.3.2 按键设计

间隙：按键设计时要注意按键与面壳键孔的间隙，一般来说，如果按键采用

硅胶按键，则按键与面壳键孔的间隙为0.2~0.3mm。如果按键采用悬臂梁，则要

考虑预留按动时偏摆的间隙。如按键表面需要处理则要考虑各种表面处理对间隙

的影响。水镀（电镀）镀层厚度一般为0.1mm，喷涂和真空镀一般为0.05mm。

键顶圆弧：如考虑按键表面需进行丝印等处理时，按键表面圆弧不宜过大，

弓形高度小于0.5mm。

圆角：按键顶部周边需倒圆角，避免卡住按键。

按键面壳

按键按钮线路板

悬臂梁的不同设计对按键效果有不同的影响

上图所示按键按动时偏摆较大，按键与面板键孔要预留较大的间隙

上图所示按键按动时偏摆较小，按键主要做垂直运动，按键与面板键孔预留

较小的间隙

另一方面，悬臂梁的长度和厚度也直接影响到按键的效果，如果是联体按键，

则要避免按键连动（即按一个按键时，其它按键也跟着运动的现象，严重时会发

生其它按钮发生动作，造成误操作）

按键手感：轻触式按钮的按动力量大小一般要求在100g~200g，按动灵活，

手感良好。

现在产品的市场竞争之大，尤其是消费类电子产品的竞争越来越激烈，如何缩短产品的开发周期，及时推出适合市场的新产品成为各大公司共同关心的问题。Pro/ENGINEER软件以其强大的造型及结构设计功能在产品的开发设计中得到越来越广泛的应用，为有效缩短产品的开发周期提供了条件。但是，如果我们能有效地掌握Pro/ENGINEER软件的一些高阶功能和技巧，我们将会取得比预期更好的效果。

在产品开发过程中，我们会发现绝大部分产品是近似的对称结构；或者在同一产品中有许多相同或相似的特征；或者由于产品系列化的原因，以前的产品中曾有过相同或相似的结构。对于这些特征，我们没有必要再去一步步设计它的尺寸结构。本文将介绍如何在Pro/ENGINEER 2001中快速复制这些特征，从而大大加快及优化我们的产品设计。

1 特征镜像

我们在设计产品时，绝大部分都是对称结构，这时我们可以很方便地利用镜像命令复制另一半特征。具体操作为“Feature（特征）→ Copy（复制）→Mirror（镜像）→Independent （独立）/Dependent（从属）→选择要镜像的特征→选择或创建镜像平面”。

2 镜像几何

有时我们需要把整个模型进行镜像时，可以用镜像几何。即：“Feature（特征）→ Mirror Geom（镜像几何形状）→选择或创建镜像平面”。当然，要完成整个模型的镜像，也可以用上面介绍的特征镜像命令，即：“Feature（特征）→ Copy（复制）→ Mirror（镜像）→All Feat（所有特征）→Independent（独立）/Dependent（从属）→ 选择或创建镜像平面”。两者的区别主要是。

(1)镜像几何所产生的特征是视为一体的，模型树中只产生一个特征，尺寸完全与原模型相依，无法单独只删除某个特征；用镜像所有特征时，产生和原来数目相等的特征，可个别修改或删除某个特征。

(2)用镜像所有特征时，再使用Insert Mode功能回到此Copy动作之前新增特征，则此特征并不随着镜像复制，除非使用Mirror Geom方式。

3 特征移动

我们还可以选择模型中的一个特征进行平移或旋转复制。具体步骤为：“Feature（特征）→Copy（复制）→Move（移动）→Independent（独立）/Dependent（从属）→选择要移动的特征→ Translate（平移）/Rotate（旋转）→定义平移或旋转移动的方向及尺寸→定义特征需要变化的尺寸”。

4 阵列

阵列也是我们复制特征最常用的方法。

（1）对于实例相同的阵列，我们比较容易掌握，即：Feature（特征）→ Pattern（阵列）→选择要阵列的特征→ Identical（相同）→选择第一方向要阵列的尺寸并输入尺寸增量→输入这个方向阵列的数目→选择第二方向要阵列的尺寸并输入尺寸增量→输入这个方向阵列的数目。

（2）有时实例的尺寸随阵列而变化，这时我们就要选择阵列属性为Varying（变化）。

（3）在实例外形上可能有不同变化与彼此可能相交时，我们要选择阵列属性为General （一般）。

（4）对于连续多个特征的阵列，我们要先把它们做成局部组（Local Group），然后利用“Feature（特征）→ Group（组）→Pattern（阵列）”的步骤进行阵列。

（5）对于圆形阵列，导引特征的尺寸标注中一定要有角度尺寸。如果无法建立角度尺寸时，可以用“Copy（复制）→Move（移动）→Rotate（旋转）”的方式，先旋转复制一个特征，再进行阵列；也可以通过建立基准平面的方法产生角度尺寸。

（6）有时也可以参考模型中的现有阵列，即在特征树中选择要阵列的特征单击右键，选择“Pattern（阵列）→ Ref Pattern（参考阵列）”的方式快速完成和前面相同尺寸的阵列。

5 阵列表

利用阵列表，通过对相同参照创建绝对尺寸作为导引，可以控制实例的位置。可以用表格形式输入尺寸，并单独编辑每个实例的尺寸。通过从表格中删除条目，可以从阵列中删除个别实例。该方法具有较大的灵活性，因为可以用不等距或不规则尺寸创建更复杂的实例组合。在下列情况下，应当考虑使用阵列表。

（1）无法使用增量尺寸控制阵列，因为它太复杂或不规则。

（2）设计意图要求对相同参照定位各个实例，而不是对前一个实例进行增量来定位。

（3）多个模型必须共享相同阵列。

（4）需要为模型的不同变化创建多个阵列形式。

用阵列表创建阵列，一般的步骤为：Feature（特征）→ Pattern（阵列）→ 选择要阵列的特征→Table（表）→选择驱动器尺寸→Done （完成）→ Add（增加）/Read（读取）阵列表。也可以把尺寸驱动阵列转化为阵列表驱动的阵列，一般的步骤为：Feature（特征）→Redefine（重定义）→选择一个阵列特征→Pattern（阵列）→ To Table（转换至表）→ 输入阵列表名称→Done/Return （完成/返回）。现在将由阵列表来驱动阵列，Pro/ENGINEER 自动更改标注方案以使其为非增量式。可以使用Modify（修改）→Pattern Table（阵列表）来编辑阵列表。

6 零件族

当我们要建立一系列非常类似的零件时，可以利用零件族的设置完成。设定零件族时，一开始必须建立一个基准零件，基准零件在此称为Generic Model，之后通过设定零件族窗体，而根据Generic Model产生的零件称为Instance。具体操作步骤为：Family Tab（族表）→在所选行插入新的实例→增加/删除表列→ 定义可改变的尺寸或定义选择性的特征。

7 特征库

用户自定义特征（User- Defined Feature）是用来复制相同外形的特征组，它需要我们根据企业自身产品的特点，把一些在产品设计中经常会用到的特征定义成UDF，组成特征库，以方便在以后的产品设计中调用，从而大大提高产品开发设计的速度。UDF特征的完成，一般分两个步骤，第一是UDF的建立与定义，其步骤为：Feature（特征）→UDF Library （UDF库）→Creature（创建）→输入UDF名称→选择UDF属性(Stand Alone / Subordinate ) →选择要加入到UDF的特征→输入特征放置时的参考提示→按需要定义Var Elements或Var Dims；第二是UDF的放置，其步骤为：Feature（特征）→ Creature（创建）→User Defined （用户定义的）→选择要放置的UDF文件名→指定放置选项（Independent/UDF Driven）→指定Scale 与指定显示选项→ 按照提示选择放置的参考。

8 带零件族的特征库

这是两种高级命令零件族和特征库的综合应用。在我们建立特征库的过程中，我们有时会发现用在一系列产品中的UDF，只是尺寸和特征数目稍微有些不同，而形状完全相同，这时我们在定义UDF时运用零件族就非常方便了。其建立的过程与上面介绍的特征库的建立过程相似，只是在特征定义对话框中的元素都定义完成后，选择可选项Family Table（族表）→Define（定义），然后可根据上面介绍的定义零件族的方法进行。在放置UDF时，选择UDF文件名后，会出现Instance选项，让我们选择要放置的Instance。

9 同一模型中特征的复制

在我们创建模型的过程中，有时后续的特征形状和前面的特征完全相同，只是特征的个别尺寸和参照稍微有些不同，这时我们可以在同一模型中进行复制。其建立过程为：Feature（特征）→Copy（复制）→Same Refs（相同参考）→Independent（独立）/Dependent （从属）→选择要复制的特征→定义要修改的尺寸。如果选择New Ref（新参考），则可重新定义复制特征的绘图面、参考面、尺寸标注参考等相关项目。此外，我们还可以复制同一模型但不同文件存储版本上的特征，即选择复制特征时选择From Dif Vers（不同版本），其建立过程有点类似于下面介绍的不同模型间特征的复制。

10 不同模型间特征的复制

相对于同一模型中特征的复制，我们也可以在不同模型间进行特征的复制，从而直接运用以前的模型中曾经制作的特征，这点有点类似于UDF特征。其建立过程为：Feature（特征）→Copy（复制）→New Refs（新参考）→From Dif Model（不同模型）→Independent （独立）→选择用来复制的模型或者选择要复制的特征→设定比例→对参考模型中出现的加亮参照在新模型中分别作出选择。

11 利用曲面复制特征

利用曲面复制特征时，先将要复制特征的表面复制成曲面，然后利用“Feature（特征）→ Create（创建）→ Surface（曲面）→Transform（转换）→Move（移动）/Mirror（镜像）”的操作完成复制，复制曲面特征，最后将复制的曲面在生成实体。我们常常利用曲面复制特征，再进行曲面的平移或旋转，然后再进行阵列，最后生成实体，这样可避免产生过多的特征。

我们也常常利用曲面来镜像整个模型，其操作为先将整个模型复制成曲面，即Feature （特征）→ Create（创建）→Surface（曲面）→Copy（复制）→实体曲面→选择模型。然后再转换曲面，将曲面无复制镜像，即：Surface（曲面）→Transform（转换）→ Mirror（镜像）→No Copy（无复制）→选择要镜像的曲面→选择或创建镜像平面。用这种方法和镜像几何类似，都能对整个模型进行镜像，主要区别在于镜像几何复制前面的所有特征，包括基准面、坐标系和曲面特征等；而利用曲面特征复制特征时，只会镜像复制实体特征。

12 装配图中生成对称零件

如果要设计的两个零件完全对称时，我们可以在装配图中复制一个零件而生成对称的另一个零件。其操作过程为：Component（元件）→Create（创建）→part（零件）→Mirror（镜像）→选择要镜像的零件→选择或创建镜像平面。

上面介绍的一些快速结构设计的方法，如果能合理应用的话，可以大大提高我们产品设计的速度。我们在设计过程中，应尽量采用一些相同的参照，这样在复制特征时，可避免要选择过多的特征放置参考。如图1和图2所示的29英寸彩色电视机前框和后盖，在结构设计过程中就运用到上面介绍的绝大部分快速设计方法，这样整个结构设计时间可缩短1/3

左右。

另外，我们在结构设计的过程中，不仅仅只考虑把产品的结构设计出来，而且需要考虑采用最少的特征，采用最简单的方法，还需要考虑哪些特征需要关联，哪些特征不要关联，这样才能为以后的设计更改提供方便，因为这样的设计更改往往是不可缺少的。

前言

编制本手册的主要目的有两个：

1.规范公司设计人员的设计并在实际设计工作中作为参考。

2.新入公司的助理工程师的培训教材。

公司产品可分为自主开发设计产品和OEM 类产品。

自主开发设计产品

公司根据市场的需求，开发出符合消费者要求的产品。随着消费者对产品要

求的不断提高、市场竞争越来越激烈，这就要求设计人员设计出来的产品在外观

结构、功能方面有独到之处。在设计过程中不断优化改进产品，在保证产品质量

的前提下尽可能降低产品的成本，为公司创造最大的利润。自主开发设计产品包

括公司自有品牌产品、帖牌产品、定制产品。

OEM产品

OEM 原来是指由客户提供所有的技术资料和图纸，制造商仅负责生产的模

式。现在所讲的OEM 其实已经包括ODM，即客户提供外观、对功能提出要求，

制造商根据要求进行设计、生产产品。

OEM类产品尽可能按客户的要求设计和生产产品，只有在客户的要求不合理

的情况下，经与客户协商，在得到客户的同意下才能进行进一步的开发设计。

OEM 类产品只有在得到客户的最终确认以及本公司能批量生产才表示整个开发

过程完成。

能做到一次成功，对某些难以保证的地方，考虑到修模时

给模具加料难、去料易，可预先给塑料件保留一定的间隙。

常用塑料介绍

常用的塑料主要有ABS、AS、PC、PMMA、PS、HIPS、PP、POM 等，其

中常用的透明塑料有PC、PMMA、PS、AS。高档电子产品的外壳通常采用

ABS+PC；显示屏采用PC，如采用PMMA则需进行表面硬化处理。日常生活中

使用的中底挡电子产品大多使用HIPS 和ABS 做外壳，HIPS因其有较好的抗老

化性能，逐步有取代ABS 的趋势。

常见表面处理介绍

表面处理有电镀、喷涂、丝印、移印。ABS、HIPS、PC 料都有较好的表面

处理效果。而PP料的表面处理性能较差，通常要做预处理工艺。近几年发展起

来的模内转印技术（IMD）、注塑成型表面装饰技术（IML）、魔术镜（HALF

MIRROR）制造技术。

IMD与IML的区别及优势:

1. IMD膜片的基材多数为剥离性强的PET,而IML的膜片多数为PC.

2. IMD注塑时只是膜片上的油墨跟树脂接合,而IML是整个膜片履在树脂上

3. IMD是通过送膜机器自动输送定位,IML是通过人工操作手工挂

1.1 外形设计

对于塑胶件，如外形设计错误，很可能造成模具报废，所以要特别小心。外

形设计要求产品外观美观、流畅，曲面过渡圆滑、自然，符合人体工程。

现实生活中使用的大多数电子产品，外壳主要都是由上、下壳组成，理论上

上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素影响，造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面壳）。可接受面刮<0.15mm,可接受底刮<0.1mm。所以在无法保证零段差时，尽量使产品：面壳>底壳。

一般来说，上壳因有较多的按键孔，成型缩水较大，所以缩水率选择较大，以缩水率选择较小，一般选0.4%。

即面壳缩水率一般比底壳大0.1%

1.2 装配设计

指有装配关系的零部件之间的装配尺寸设计。主要注意间隙配合和公差的控制。

1.2.1 止口

指的是上壳与下壳之间的嵌合。设计的名义尺寸应留0.05~0.1mm 的间隙，

嵌合面应有1.5~2°的斜度。端部设倒角或圆角以利装入。

上壳与下壳圆角的止口配合。应使配合内角的R 角偏大，以增大圆角之间

的间隙，预防圆角处的干涉。

1.2.2 扣位

主要是指上壳与下壳的扣位配合。在考虑扣位数量位置时，应从产品的总体

外形尺寸考虑，要求数量平均，位置均衡，设在转角处的扣位应尽量靠近转角，确保转角处能更好的嵌合，从设计上预防转角处容易出现的离缝问题。

扣位设计应考虑预留间隙。

设计扣位时应考滤侧抽心有无足够的行程。

1.2.3 螺丝柱

一般采用自攻螺丝，直径为2~3mm。

、

以上表中所提供的是HIPS 和ABS 料常用螺丝孔尺寸,对于不同的材料,螺丝

孔尺寸有所不同,一般来说,比较软、韧性较好的材料d 值小，较脆的材料所选d

值要大一点。

1.3 结构设计

在基本厚度的设计上，不宜过薄，否则外客强度不足，容易导致变、断裂等

问题的出现，过厚则浪费材料，影响注塑生产。一般外壳壁厚控制在1~2mm。

外壳整体厚度应平均过度，不得存在厚度差异变化大的结构，否则容易导致外观

缩水，特别是在筋位底部和螺丝柱位。

为预防缩水，筋位厚度控制在0.6~1.2mm。

1.3.1 面壳

键孔的设计。键孔的碰穿方式有三种选择。

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超米 管理员

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发表于 2010-3-29 23:59 |只看该作者

辅助视频 https://www.360docs.net/doc/da275918.html, 专业的CAX 行业视频网站，完全免费！

A 方式利于模具的制作，但碰穿处的利边容易导致卡键；

B 方式则避免了卡键问题，但当碰

穿偏心时则键孔变小，产生利边。C 方式增加了按键的倒入斜脚，同时保存了碰穿偏心的余

量，有效的防止了问题的出现，现一般采用B 或C 。

1.3.2 按键设计

间隙：按键设计时要注意按键与面壳键孔的间隙，一般来说，如果按键采用 硅胶按键，则按键与面壳键孔的间隙为0.2~0.3mm 。如果按键采用悬臂梁，则要

考虑预留按动时偏摆的间隙。如按键表面需要处理则要考虑各种表面处理对间隙

的影响。水镀（电镀）镀层厚度一般为0.1mm ，喷涂和真空镀一般为0.05mm 。 键顶圆弧：如考虑按键表面需进行丝印等处理时，按键表面圆弧不宜过大， 弓形高度小于0.5mm 。

圆角：按键顶部周边需倒圆角，避免卡住按键。

上图所示按键按动时偏摆较小，按键主要做垂直运动，按键与面板键孔预留 较小的间隙 另一方面，悬臂梁的长度和厚度也直接影响到按键的效果，如果是联体按键， 则要避免按键连动（即按一个按键时，其它按键也跟着运动的现象，严重时会发 生其它按钮发生动作，造成误操作） 按键手感：轻触式按钮的按动力量大小一般要求在100g~200g ，按动灵活， 手感良好。 按键寿命：按键寿命一般要求100000 次，控制变形：对于悬臂梁按键，生产、运输、储存时一定要控制按键的变形， 因为轻微的变形都可能导致按键的使用效果明显下降。