Proe/Creo产品结构设计概述与核心要点

结构设计在产品制造过程中的核心作用与专业考量


引言

在产品从概念设计到最终制造的全过程中，结构设计扮演着至关重要的角色。这不仅涉及产品外观的优化，更涵盖了确保产品在功能、性能以及市场竞争力方面达到最佳状态的关键步奏。本文以消费类电子产品为例，探讨结构设计的核心内容、需要掌握的关键技能，以及它如何影响整个产品的制造过程和最终性能。

结构设计的重要性

产品结构设计旨在确保最终形状不仅具有美学吸引力，还能满足功能性、耐用性、成本效益以及用于生产的模具设计要求。它连接了工业设计和制造工程，对产品的成功至关重要。例如，在消费电子领域，设计师往往在追求新颖外形的同时，还需考虑诸如模具复杂性、成本、制造工艺以及可能影响产品性能和用户满意度的其他因素。




设计工程师素质要求


为了有效地执行结构设计，产品设计工程师应具备以下核心技能：

1. 综合应用3D软件和CAD：掌握至少一门3D建模软件和一门平面CAD软件，能够高效地设计、修改和可视化产品结构。

2. 模具知识：了解塑料及金属模具，包括设计、材料选择和可行性分析。

3. 塑料性能：深入理解塑料的物理性质，包括但不限于柔韧性、硬度、透明度、耐热性、防火性能等，以做出合理的设计决策。

4. 表面处理：熟悉电镀、烫金、表面印刷（丝印）、雕刻、不同材料的超声熔接等表面工艺，以优化产品外观和增强功能。

5. 机械制图：精炼的机械制图技能，确保设计能够准确转化为制造图纸，减少误解和错误。

6. 生产装配工艺：了解影响装配效率和成本的生产流程，以便在设计阶段对装配过程进行优化。

7. 品质与安全：掌握相关标准和规范，包括但不限于安全、耐用性和生命周期分析，确保产品符合市场要求和法律法规。

模具结构与性能理解

设计人员对模具结构的理解直接影响到产品的制造可能性和制造效率。设计师往往在优化外观的同时，考虑到模具的型腔、注射位置等细节，以简化生产工艺，降低成本。例如，在产品结构设计时，利用插穿式结构（如上图所示）代替复杂行位组装，以实现更简单的模具设计。

材料性能对设计的影响

对材料性能的深入理解有助于工程师在设计阶段做出材料选择，考虑成本、性能、耐用性等因素。例如，进行耐高温塑件设计、齿轮传动件设计，或者探究不同材料的超声性能，以选材优化结构设计成果见下图。

表面处理与用户界面设计

表面处理选择不仅影响产品质量，还大大影响消费者体验和品牌形象。通过理解电镀、烫金、丝印、镭雕等技术，设计出既吸引用户又易于后期工艺处理的产品。

机械知识与人机工程学

机械知识对设计的产品结构和用户体验至关重要。正确处理按钮布局、尺寸、操作级别等细节，实现舒适的人机交互设计，是一项必不可少的技能。

生产装配工艺与防呆设计

对生产装配工艺的洞察能够确保设计出易于装配、安全并且操作便捷的产品。防呆设计，尤其是利用不对称设计来防止错误装配，可以大大提高生产效率与产品质量。

其他关键实践

1. 跌落测试：基于动荡环境评估产品的鲁棒性。试验范围、环境、高度和方法等应遵循具体的技术规格，确保产品的结构安全和可靠使用。

完善结构设计的职业发展路径

成为一名成功的产品结构设计师，需要不断深化上述技能的掌握，并且保持对行业最新趋势和技术发展的敏锐洞察。经验的积累对于识别和解决独特的设计挑战至关重要。持续学习不仅局限于技术知识的更新，也包括了对现有产品的优化、技术难点的攻坚和创新实践的经验总结。在这里，“找出产品设计时易犯的错误，并在下一次避免犯同样错误”不仅是指导原则，更是成长为顶尖设计师的关键路径。