结构设计经验干货分享,一位资深结构工程师的结构设计感想-优概念

结构设计经验干货分享,一位资深结构工程师的结构设计感想

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结构设计经验干货分享,一位资深结构工程师的结构设计感想

不少设计师都对于结构设计感兴趣,并想从事结构设计方面的工作,那么结构设计上都有什么样的技巧和干货呢,不妨听听资深结构设计师的分享吧,下面为大家分享结构设计经验干货分享,一位资深结构工程师的结构设计感想,干货汇总,你一定不要错过!


1。万有不准定律


万有不准定律原来好像是用在物理现象,现在借用来解释结构设计的原则却是特别的适当。


也就是说每一件东西的制造加工都是不精准的,当您设计东西来组装前,要能掌握这个不准的原则,您的设计就踏出成功的第一步了。


例如说您要赶一场电影,晚上七点准时开演,您要如何确保在七点之前赶到戏院,并且进场坐下来,不能超过七点,整个过程不要等待太久。

 

也许您说我没关系,我不在乎晚到,也不在乎太早到或是整个过程中间等久一点,这毕竟是生活嘛! 不用太认真。说得也是,生活不必太认真,然而如果您有这个控制时间的习惯,也就有将每件事情控制得准确的习惯,道理是相同的。


当您想要在七点之前在戏院的座位坐下来,这一件事是您的目标,首先您必定在脑中盘算用什么交通工具,加上前后走路的时间,然后订定出发的时间,第一次您可能抓不准时间,因为您可能不清楚戏院在那里,但是第二次您应该能掌握得很准确了。


如果您在第三次还是抓不准时间,那么您就没有将每件事情控制得准确的习惯,也就是说,您来做结构设计,比起有将每件事情控制得准确的习惯的人,是会辛苦一点的,这一点是纯粹以性向来论。

 

在结构设计上,例如说欲将一支轴套入一个孔中,就有很多不同的状况,先请问您的目的是什么?

 

(A) 如果您设计的是玩具,要将一个30mmPE泡绵的柱子套入PE泡绵的底座,这实在是再简单不过了,考虑其加工方式为刀模冲制,柱子30mm+0。5/-0。5,底座孔也是30mm+0。5/-0。5即可。因为最松的状况孔30。5mm,配柱子29。5mm可接受。最紧的状况孔29。5mm,配柱子30。5mm 也可接受。

 

百分之九十九的例子都比上述复杂。

 

以上的例子虽然简单,但您还是 (1)需要考虑加工方式以及 (2)制造公差是否可以接受。

换成看电影的例子,(1)考虑加工方式等于考虑搭什么车子 (2)应该考虑该车的最长时间,再来决定出发时间。

 

又例如您要设计一个治具中的一支轴,装在底座上是可以转动的,再请问它的用途是什么?

 

(B) 如果治具中的这支轴转速不高,也不需产生精准的提供转动,那么只要定孔为30mm+0.2/+0.1 轴为30mm-0.1/-0.2 即可,使用上加点油就没问题。

 

(C) 如果治具中的这支轴,转速很高,而且载重,那么可能需要加一个轴承在孔与轴中间, 变成两层孔轴配合,而且是[1]孔与轴承紧配合,例如20 R7  [2]轴承与轴稍松配合,例如15 e6.

 

不考虑加工方式? 不是,因为像孔为30mm+0。2/+0。1,轴为30mm-0。1/-0。2 这种精度在治具等级太低了,不需特别考虑如何加工,一般铣床车床都能达到。就比如说您每天上班的交通时间需要30分钟,而今天您有40分钟,您当然不担心。

 

一般结构设计,最常碰到的精度需求像(B)例子,然而(B)例子是治具,我们并不常设计治具,我们最常碰到的是像钣金或塑料,其制造方式不像治具般用工作母机加工那么精准又简单,而且结构设计的目的也不像孔轴配合那么单纯。

  

2.重复定位与万有不准定律

结构设计最常见的错误是重复定位。  上一项讨论万有不准定律,好像有点文不对题。所谓万有不准定律,若是搭配重复定位一起讨论,就会发觉其巧妙。

重复定位的情形很普遍,几乎每一个人都有可能犯,因为机械加工普遍不准,所以某一件东西在X方向只能有一个面与它接触,同样在Y方向,Z方向也是一样。

如果你,例如说在Z方向,这东西有两个面与它距离为零,这就犯了重复定位的禁忌了。

 

3. 外观的需求,仔细想一下

结构设计的目的若是外观的需求,通常都是比较复杂难解的,对于客户方(提出需求的人)别答应得太早。

 

例如对于 CDROM BEZEL 与 FRONT BEZEL 的间隙,一般客户都会要求小一点,大约0.5mm至1.0mm,客户并没有考虑那么多。

这时候,能不能答应? 能不能做到? 这就是结构设计的事了,因为 CDROM 大都固定于内层的铁板上,而 FRONT BEZEL 又往往固定于外观的铁板上,内层与外观件是间接关系,由于制造公差与组装公差,最后装起来往往偏得很厉害,为了要达到客户的SPEC,往往一再修模,不如一开始就与客户商谈放宽比较省事。

 

4. 掌握装配点,装配面

因为万有不准,所以你设计的东西一定是不精准的。你的图发出去开模,成品回来装起来一定会有些许不准,这些不准处可能没关系,也可能组装后造成困扰。

当然,在图上订定公差会改善,可是公差往往是治标,或者是增加成本,那么,在设计上有没有方法,可以让你东西做出来装起来比较准? 当然有。

 

例如对于 CDROM BEZEL 与 FRONT BEZEL 的间隙,假设CDROM BEZEL的右侧为A面, FRONT BEZEL 的左侧为B面。从A面到B面需要经过多少路径?

 

这中间每一个装配点,装配面都是我们该考虑的,所谓装配面是指甲件与乙件有某一面是接触的,这个面是它的装配面,装配点一般最典型的是螺丝,从A面到B面之间经过多少装配面装配点? 越少越好,每一段路径之间若含有公差大的加工(例如折弯),则结果越不准。

  

5。 抽屉原则

假如你设计一个抽屉,你是不是要把它设计成松松的可以推动?而当它推到定位时可以固定住,这就是抽屉原则。

 

你可能要设计一个HDD盒子,它也需要能推入一个框架内,在推的过程中你当然不能让它很紧,要松一点才好推动,推到底时必需是紧一点,定位才准确。或者,有的客户要求无螺丝设计,你也必须要紧一点。

 

6。 省时省事的重复性

对于形状相同部分的设计,有必要采用'重复'的设计方式。最典型的例子,像卡勾与卡槽,通常需要一定的间隙或干涉量。当你设计完一对卡勾与卡槽,应该把这一对的设计复制到其它地方。

这是绝对必要的事,因为(1)比较省时间, (2) 便于查问题。

 

(1) 比较省时间

您千万不要说我重画一对比较快,或者是我还没学会如何复制,就干脆重新画一对比较快。  再次强调。千万不要重新画一次,一定要用复制的方法。

 

(2) 便于查问题

您所设计的东西不一定一次就很完美,往往需要在制作样品的阶段验证后再调整,如果您是采用重复的设计,在样品阶段便很容易查出间隙够不够。

因为如果您一个一个画,非常可能每一对画成不一样,那么您想要根据样品制作的结果来修正设计就很困难了 (事倍功半)。

  

7. 防呆

防呆的需求存在于每一个角落。对于需要组装的零件,对于有对称性的零件更比比皆是,连不对称的零件都可能需要。

 

有时候对称也是一种防呆,如果有一件东西组装时可以正面装也可以背面装(转90度)。那么您一定要把它设计成两面对称,才不会组装后的成品,有的向东,有的向西,那么无疑给生产线添加麻烦。

最好是把防呆的原则牢记,每一零件设计完成之时,将"防呆原则"搬出来检查一下。是否生产线组装时有可能装错 ?

 

8. 摩擦力 - 机构运动中的病毒

如果你要设计一组活动件,可能是一个按钮的动作,打开一个设备。 你不能把按钮设计成非常沉重,让用户按得很吃力。

很可能你是无心的,最后按钮还是很沉重,究其原因,在于摩擦力没有消除。在整个运动的过程中,如有面与面的摩擦,改成线与面的摩擦,或点与面的摩擦。

还有,如有两个相邻的运动面,可能的话,增加面与面的距离,可以减少因为形状变形而相碰,增加摩擦力。 

 

9. 多看多想,别人的设计不一定是对的

有人说 "这不是我的idea,这是copy别人的设计", 好像是认为别人的设计,已经在生产的就没有问题,如果是这样的话,结构设计的产品就没有好坏之分了。

结构设计应该走自己的路,如果抄袭别人的设计,因为你不知道他的思路,碰到问题时你无法解决。

  

10。 三十六计最后一计,再加一件

山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村。

这句话用于结构设计,如果你想一件东西想到太复杂,没办法了。

试试看,多加一个零件,会不会简单一点?

 

11. 想法不要受限制

不要拘泥于过去的做法,如果你只是一直记得以前曾经做过什么产品,就不会有创新,没有创新就做不出好产品。

 

过去的经验只是帮你思路更广,而不是叫你照过去的方法去做,因为现在的情形不会一样。

*每次开始设计一件新东西,你应该告诉自己,不一定要设计成跟上次一样的。*


来源:“降本设计”




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