ID_MD设计详解

ID/MD设计详解

前言
颜值即正义！！！

一 、什么是ID设计？
设计师根据产品的PRD、MRD、BRD中使用场景、使用人群、功能要求的信息，结合和自身经验、竞品信息、企业情况、行业工艺、成本要求等多维维度数据，进行构思设计出来的外形方案。
初次设计时，设计师会以手稿形式，提供几种草案，由产品、项目组和老板进行设计评审，确定其中一种方案，然后设计师逐步修改多次讨论，输出最终的2D工程图或JPG彩图，最终输出的图纸必须包含投影视图、注明整体尺寸，当然也尽可能完整描述清楚表面工艺等设计要求。
当然，在进行此阶段设计时，也需要MD、硬件相关人员提前进来参与，避免ID定稿后可能出现的无法处理缺陷。

常用的设计软体为alias、rhino、 Photoshop

二、 ID设计准则&材料工艺介绍
ID设计应该遵循以下几个准则，具有品牌识别度、满足功能、易于使用、符合场景、符合成本要求。
外观：颜色、图案、logo、光泽线条(3D、2D);
质感：手感、粗糙度、寿命(品质)、流线型等等;
功能：硬化、抗指纹、抗划伤;

2.1 材料知识
材料在工业生产中是基础工业，也是基础学科，其重要性是不言而喻的。对于从事产品设计的设计师/工程师而言，熟悉了解材料的特性非常重要。
金属材料类型
板材（SECC,SGCC,SPCC,SUS,Al）

合金（镁合金，铝合金，锌合金，钛合金，铝镁合金，锌铝合金……）

塑料材料类型

外观件主要用材料
ABS：光泽度较高，易喷涂，但耐温不高；
PP：成本低，流动性好，但尺寸稳定性较差；
PC：强度高，耐温高，透明性好，但容易开裂；
PC/ABS合金：综合性能优异，但价格较高。

装饰件主要用材料
透明材料：透明ABS、PMMA、PC等
电镀材料：电镀级ABS
膜材料：PET膜，PC膜
软胶类：TPE，PVC，橡胶，硅胶

3C关键件核心材料
阻燃PBT、阻燃PP、阻燃PPO

其它关键结构件材料
POM、玻纤增强尼龙、PPS、PPA、PEI

辅助类材料
发泡材料：隔音减震、缓震泡棉
硅橡胶：密封、防水、硅胶防滑垫
胶水：红胶固定、焊盘胶水固定、强力双面胶粘合
散热：浅蓝色导热垫、散热贴纸

其它材料类型
陶瓷、皮革、 木材

2.2 表面处理工艺
常见表面处理工艺有：模具蚀纹，抛光，拉丝，喷砂，移印，丝印，IMD,IML,镭射，喷油，高光UV喷涂，橡胶漆，磨砂漆，烤漆，电镀，真空镀，批花，铝合金阳极处理，烫金等。
2.2.1 表面处理
烤漆、喷砂、拉丝

抛光 电镀 雕刻

2.2.2 表面后处理工艺
阳极氧化
工艺优点：防护、装饰、绝缘、耐磨、防指纹
工艺过程：抛光/喷砂/拉丝->除油->阳极氧化->中和->染色->封孔->烘干

电泳
工艺优点：颜色丰富、保持金属光泽、防腐
工艺过程：抛光/喷砂/拉丝->前处理->电泳->烘干

疏油涂层
工艺优点：质感、耐脏

2.3 表面印刷工艺
移印、烫金、热转印、丝印、雕刻

三、什么是MD设计？
ID给MD的资料一般是DXF格式的线框图或建好外形的stp格式模型图，在拿到ID设计提供的工程图相关资料后，MD开始启动，先是评估材料工艺、结构装配、拆机方式、生产制造等等可行性，然后资料核对。
MD自顶向下设计TOP-DOWN设计具体流程如下：
具体做法是先导入ID提供的文件，进行描线。
根据描线，绘制曲面，曲面要和实体尽量一致，也是后续拆图的依据，可以的话尽量整合成封闭曲面局部不顺畅的曲面，面/底壳只需做初步外形，里面掏完壳即可，此阶段图纸完结后与ID进行确认。
取面，拆画出各个零部件，拆分方式以ID的外形图为依据，拆件后外观确认。
产品内部结构细化（零部件的排布，定位，连接，装配等），零部件干涉分析，运动仿真分析，产品可靠性分析（防尘，防水，防震，隔热，散热等）。
仿真，简单的运动、装配都可以用3D软件仿真，但仍有一些仿真需要特殊软件，如热仿真Flotherm，Fluent，力仿真Ansys（当然Ansys功能非常强大不止于此），动力学的Adams等等。
结构设计3D图纸会审，终审，图纸优化与确认。
2D图与BOM单制作及内部评审，零件3D转2D（PCB，压铸件2D，冲压件，钣金件，机加件，型材等），产品Bom物料清单制作（产品型号，名称，规格，单重，材质，用量，表面处理），手板制作评审，开模前会议。
工艺图输出，爆炸图及装配图输出。
整个过程中，应该随时保持与ID、硬件、产品、工艺相关人员保持沟通，避免走弯路。

MD设计常用软体为Pro/E、SolidWorks，UG、catia。

四、MD设计准则&工艺介绍
4.1 MD设计准则
确定好装配基准面和XYZ方向的定位。
减少装配零件，设计要简单化。
尽量模块化设计。
减少公差的累加。
要保证各个零件之间装配快速完成。
产品设计时需考虑散热方案。
确定好壳体的配合设计。
各个电声器件的设计规范需要了解清楚。

4.2 设计技巧
壁厚设计准则
合理确定塑件的壁厚是非常重要的，其它的形状和尺寸如加强筋和圆角等都是以壁厚为参考的。塑料产品的壁厚重要决定于塑料的使用要求，即产品需要承受的外力，是否作为其他零件的支撑，选用的塑料材料的属性，重量，电气性能，尺寸精度和稳定性以及装配等各项要求而定。
一般电子产品面/底壳壁厚取1.50mm内
中型制品/底壳壁厚取2.00mm
大型制品/底壳壁厚取2.50mm
防水产品面/底壳壁厚能够取3.00mm
常规产品3.00mm现已非常稳妥了，壁厚太厚很容易缩水，也容易发生内应力引起变形，担心强度不足完全能够通过在内部拉加强筋解决，作用远好过单一的添加壁厚。

按键结构设计技巧

防水防尘结构设计技巧
结构间：
超声波焊接
防水硅胶圈
电路密封绝缘-灌胶
二次啤塑

麦克风、扬声器：
防水网

天线结构设计技巧
天线类型：
On Board板载式：采用PCB蚀刻一体成型，性能受限，极低成本，应用于像蓝牙、WIFI模块这样的RF射频板;
SMT贴装式：材质有陶瓷、金属片、PCB，性能成本适中，便于安装、集成，适用于大批量的嵌入式射频模块;
IPX(IPEX)外接式：使用PCB或FPC+Cable的组合，性能优秀，灵活安装，成本适中，广泛应用于OTT、终端设备;
External外置类：塑胶棒状天线，高性能，独立性，成本高，应用于终端设备，无须考虑EMC等问题;

PCB板载天线 FPC天线 弹簧天线

磁吸天线 棒状天线 陶瓷天线
天线位置：
天线的安装位置一般有2种，一种是单独的支架，锁在主板上或者前壳上，FPC贴在支架上，一种是贴在后壳上。

散热结构设计技巧
结构开孔
风扇
水冷
铝基板
铜箔
导热硅脂
石墨片

屏幕贴合设计技巧

内外框固定方式

玻璃面板贴合方式

可靠性结构要求
功能，安装，结构，噪音，下跌，EMC，ESD等相关测试指标。

机械动力设计
动力结构强度必须足够
设计的最大动力要求在使用的1.5倍以上
动力结构必须有限位
动力结构必须模拟无干涉
动力结构走线应无拉扯、无磨损，考虑无线滑环、坦克链、弹簧线等方式

外壳固定技巧
螺丝
卡扣
干胶
点胶
超声波
磁铁

4.3 加工工艺介绍
钣金件
钣金展开；各种成形模具结构简图；钣金各种特征加工工艺；钣金铆接、焊接、螺纹连接等结构特性；
塑件
注塑；压缩；压注；挤出；吹塑；泡沫塑料；双色与多色
压铸
铸铁；铝合金压铸；锌合金压铸；镁合金压铸；钛合金压铸；铸铜
挤出加工
塑料挤出；铝挤；铜挤出

五 手板制作&验证
在MD完成设计，输出图纸后，进入手板制作流程，一般产品手板零部件效果如下（无表面处理）。

5.1 手板制作
常见手板制作工艺如下：
3D打印-SLA
3D打印-SLS
CNC：主要材料有ABS,PC,PMMA,金属主要是铝和铜。
真空覆膜（需要原有的样板，适合改变手板材质或小批量生产）

3D打印-SLS 3D打印-SLA CNC
3D打印-SLS与3D打印-SLA区别

3D打印与CNC区别
1. 材料上的差异
3D打印的材料主要有液态树脂（SLA）、尼龙粉末（SLS）、金属粉末(SLM)、石膏粉末(全彩打印）、砂岩粉末（全彩打印）、线材（FDM）、片材（LOM）等等。液态树脂、尼龙粉末和金属粉末占据了工业3D打印的绝大部分市场，随着技术发展，3D打印现在也可以打印出强度很强的模型了。
而CNC机加工用的材料全部都是一块一块的板材，就是板状的材料，通过测量出零部件的长宽高+耗损，再去切割对应大小的板材用于加工。CNC机加工材料选择比3D打印多，一般的五金类和塑料类板材都能进行CNC机加工，而且成型部件致密度要比3D打印好。
2.因为成型原理而导致的零件差异
3D打印能有效地加工生产出结构复杂的零件，比如镂空的零件，而CNC则很难实现镂空零部件和精密零件的加工。
3. 后期处理上的差异
3D打印的零部件后处理选择不多，一般都是打磨，喷油，去毛刺，染色等等。而CNC机加工的零部件后处理选择五花八门，除了打磨，喷油，去毛刺，还有电镀，丝印，移印，金属氧化，镭雕，喷砂等等。

5.2 手板验证
手板件加工回来后，结构工程师需要进行对手板样机安装，包括结构组装、PCBA、外围器件安装测试，安装过程中需要记录安装问题点，确保每一个版本迭代有所根据。
手板完结后依照设计标准要求做相关的测验，为了保证产品的可靠性，不同种类的产品，不同的国家和地区，都会有不同测试标准，要根据实际情况确定，有专标找专标，没专标找通标，连通标都没有的，一定要问有经验的工程师，或者直接打电话到检验机构进行咨询。熟悉标准对产品设计本身也有一定的指导作用，否则在认证测试的时候再去整改会非常痛苦。
测验项目一般包含：功能，安装，结构，噪音，下跌等测验，并与规划输入对比后进行规划变更。
零部件级别
盐雾、百格、酒精等。
产品整机级别
温度、跌落、运输、振动、冲击、IK防护、IP防护等。
安规相关
球压、稳定性、机械危险、阻燃等。
电磁兼容相关
含EMI 电磁发射、EMS 电磁抗扰度两个方面，有多个测试项目，多去请教硬件工程师。
环保相关
ROHS，SGS等。

5.3 产品品质标准
在产品完成手板制作后，MD工程师应该输出以下检测标准和工艺不良品改善对策。
1. 产品外观级面定义与外观检测标准
2. 不良定义与允收拒收标准
3. 各种工艺不良及改善对策（临时，长期）

六 投模简介
产品通过摸底认证后，就可以进行投模操作了，一般产品投模时间周期一般在40天左右，根据产品要求、复杂度和双方工程师的沟通情况而定。

七 参考资料
教程
Creo结构设计实战-电子产品电池结构设计要点
书籍：《产品结构设计实例教程——入门、提高、精通、求职》
书籍：《手机结构设计完全自学与速查手册》，
工艺
金属的几种表面处理方法
8种常见金属材料及表面处理工艺
结构设计分享
产品结构设计
防水处理
电子产品防水结构设计常见方式
家电设计参考
家电产品的结构设计，你会吗？家电产品零件的不同加工工艺讲解
塑胶产品结构设计注意事项
产品结构设计分析实例：谷歌home mini音箱_金属会
产品拆解参考
拆解-消费电子-电路城
工业设计参考网站
CND设计网-中国首席设计师网络媒体,为设计师提供有效的传播和服务,中国设计网络首选品牌,中国设计网络首选品牌
普象网普象工业设计小站工业产品创意设计_原创分享交流
站酷 (ZCOOL) - 设计师互动平台 - 打开站酷，发现更好的设计！
花瓣网_陪你做生活的设计师（创意灵感天堂，搜索、发现设计灵感、设计素材）
Behance
Pinterest
流行色彩搭配参考网站
Color-Adobe
模型下载
【云模型-3D模型搜索，定制平台】工业零件、饰品、游戏、动漫、人物、动物、手办、家居、建筑模型库，模型下载，3D模型下载，3D模型免费下载