结构低成本设计总结与规范

一、目的：规范本公司产品结构设计时的低成本考量，提高公司产品结构设计的质量和低成本要求，同时也为了提高结构设计产品的可生产性、可制造加工性的需要。满足公司产品的低成本战略需要。 二、范围： 本规范适用于公司所有产品的结构设计。三、参考资料：«五金和塑胶产品设计规范»«包装材料的设计规范»公司产品成本的信息反馈四、制作规范：4.1总则零部件的结构形状，装配关系，材料选择，尺寸大小，加工要求，表面处理，总体布置等设计合理与否，对产品的技术性能和经济指标都有着直接的影响。为此，结构设计人员应注意以下几点：; C8 W) s: X# H" u  0 g8 P& z% z4.1.1零部件设计必须满足其设计功能要求。9 E5 T/ h2 d6 C( g! w$ ?4.1.2要考虑功能的合理分配和零件结构形状的合理设计。0 m' Z' C- T( M2 i& F4.1.3从便于制造加工和降低成本考虑，力求零件结构形状简单，加工面少，材料利 用率高。; E+ U0 |6 I2 ?# a" |4.1.4常用零件尽可能标准化、通用化、组合化。可以减少采购的时间和物料管理的难度。为此从瑞谷公司产品的特点和要求按以下几点分别规范：& ：N- w;4.2材料低成本要素4.2.1 五金外壳常用材料：铝，覆铝锌板，镀锌板，电解板，冷扎板，价格由高到底，在满足性能的条件下以低价的材料为优先考虑选择对象。4.2.2 塑胶料面板常用材料：ABS，PC，PA+GF30%按要求一般优先用ABS，如有其它要求时才考虑其它材料的选择应用。塑胶材料成本比较： 型号 厂商 价格（RMB）1 ABS-757的材料， 台湾奇美 大概每吨1万左右2 PC-110 的材料 台湾奇美 大概每吨2万左右3 PA+GF 30%的材料 国产的 大概1-1.5万/吨 从以上的成本价格比较数据中可以看出ABS材料的成本最便宜，我们在结构设计时要优先考虑选用它。 4.2.3 导电汇流条常用材料:：紫铜+表面镀镍，目前公司很多的汇流条都是铆螺母，根据华为的要求，对于3mm厚度的可以直接攻牙，最大为M6的，直接攻牙比铆螺母成本要低。4.2.4 绝缘材料:：环氧板， PC， PVC， Fr-1等。4.2.5 导热绝缘材料：TS-160FR，BP105，T404。4.2.6 散热片：铝型材，和铝板材，设计时优先考共用以前的模具。表面处理也是需要时才考虑 一般优先用无表面处理的，以利节约成本。4.2.7 螺丝：普通钢表面处理（镀彩锌），不锈钢，一般选用普通钢材的螺丝表面镀彩锌为优先选用 不锈钢的是要客户需要时才考虑选用。4.3材料厚度成本要素4.3.1 外壳常用材料厚度(毫米):：0.8,1.0,1.2,1.5,2.0,2.5在满足强度和安规的要求下以薄为优先。4.3.2 塑料面板常用材料壁厚 (毫米)，根据塑料的种类,材料流动性及注塑的工艺性要求决定,一般在：0.8-2.5之间。.4.3.3 导电条常用材料厚度(毫米):：1.0,1.5,2.0,2.5,3.0.。4.3.4 绝缘材料厚度(毫米): ：0.25,0.3,0,0.5,8,1.0.。4.3.5 散热片片材厚度（毫米）：1.5, 2.0, 2.5，3.0，4.0。五金材料成本比较表：材料名称代码标准板厚 T/ mm厂商价格（元/吨）冷轧板SPCC 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 3.0无指定5300-5600电解板SECC 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 无指定7500-8000镀锌板0.8 1.0 1.2 1.5 2.0无指定7000-8000覆铝锌板 1.0 1.2 1.5 2.0无指定10000-12000不锈钢板SUS3040.3 0.4 0.6 1.0 1.5无指定35000-40000铝板AL1050/5052/60631.0 1.2 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0无指定25000-35000紫铜板T2/31.5 2.0 3.0 无指定35000-45000以上材料价格都是最近三个月市场上的价格。瑞谷公司的五金类产品（插框类，定制类）外壳类产品优先选用1，SPCC+喷涂，2，SECC+喷涂，3，覆铝锌板，4，铝+表面处理。设计时一般优先考虑用1类材料组合如果没有客户的特别要求。这样产品的材料费比用2，3或4一般能节省30%，30%，70% 。4.4表面处理低成本要素4.4.1 外壳的表面处理常用种类:：不处理,喷油,喷粉，表面拉丝，氧化,电镀等。4.4.2 塑料面板常用表面处理常用种类:：不处理，喷油，等。4.4.3 导电条表面处理常用种类:：不处理，镀镍。4.4.4 绝缘材料：表面一般不处理。4.4.5 散热片表面处理：表面不处理，表面拉丝，氧化发黑，氧化本色，导电氧化。4.4.6 螺丝表面处理：镀彩锌，发黑，镀镍，热处理等。表面处理成本表：表面处理价格（元/平米）喷油35喷粉18电镀45-镀彩锌100-镀镍表面拉丝30氧化+发黑氧化35+发黑10 瑞谷公司的产品表面处理一般有上表中的几种类别，一般对于外观件考虑到防锈，美观外一些内部结构尽量在设计时优先考虑无表面处理的，客户要求的除外，一般对于插框类的大五金件无表处理和有表面处理的成本相差10%-20%。工艺结构设计要点：4.5五金低成本设计要素我司产品结构件主要是由钣金材料经过冲压加工而成，这些冲压件的几何形状、尺寸和精度对冲压工艺影响很大。冲压件具有良好的加工工艺性有利于节省材料、减少工序、提高模具 使用寿命和产品质量，同时，可以有效的降低产品的成本。 按钣金件的基本加工方式，如冲裁、折弯、拉伸、成型，本规范通过阐述每一种加工方式的设计规范。4.5.1冲裁件冲裁件的形状和尺寸尽可能简单对称，使排样时废料最少。做到省材，省时，提高生产效率，冲裁件的外形及内孔应避免尖角。在直线或曲线的连接处要有圆弧连接，圆弧半径R0.5t（t为材料壁厚）冲裁件应避免窄长的悬臂与狭槽，冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度，一般情况下，应不小于1.5t(t为料厚)，同时应该避，免窄长的切口与和过窄的切槽，以便增大模具相应部位的刃口强度。冲孔优先选用圆形孔，冲孔有最小尺寸要求冲孔优先选用圆形孔，冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关。数冲孔的成本和孔的形状和材料的厚度及种类关系密切，一般一次能冲切的孔成本大约为0.04元/孔。其它的孔价格按此标准计算。设计冲孔时一般尽量能一次冲掉。4.5.2 折弯弯曲件形状尽量对称，折弯高度(弯出零件圆角中心以上的长度)大于2t，折弯件的最小弯曲半径，材料弯曲时，其圆角区上，外层收到拉伸，内层则受到压缩。当材料厚度一定时，内r越小，材料的拉伸和压缩就越严重；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断，因此，弯曲零件的结构设计，应避免过小的弯曲圆角半径。弯曲件的直边高度 一般情况下的最小直边高度要求，弯曲件的直边高度不宜太小，最小高度按要求：h2t。局部弯曲的工艺切口，折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置局部弯曲某一段边缘时，为了防止尖角处应力集中产生弯裂，可将弯曲线移动一定距离，以离开尺寸突变处或开工艺槽或冲工艺孔。弯曲件的回弹，影响回弹的因素很多，包括：材料的机械性能、壁厚、弯曲半径以及弯曲时的正压力等。折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大。弯曲件的回弹，目前主要是由生产厂家在模具设计时，采取一定的措施进行规避。同时，从设计上改进某些结构促使回弹角减少，在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度也有利于抑制回弹。4.5.3 拉伸件 拉伸件设计图纸上尺寸标注的注意事项拉伸件由于各处所受应力大小各不相同，使拉伸后的材料厚度发生变化。一般来说，底部中央保持原来的厚度，底部圆角处材料变薄，顶部靠近凸缘处材料变厚，矩形拉伸件四周圆角处材料变厚拉伸件产品尺寸的标准方法，在设计拉伸产品时，对产品图上的尺寸应明确注明必须保证外部尺寸或内部尺寸，不能同时标注内外尺寸。拉伸件尺寸公差的标注方法，拉伸件凹凸圆弧的内半径以及一次成形的圆筒形拉伸件的高度尺寸公差为双面对称偏差，其偏差值为国标(GB)16级精度公差绝对值的一半，并冠以±号拉伸件的成本比较复杂，它和设计时的选材，厚度，拉伸的高度等密切相关。4.5.4成形加强筋，在板状金属零件上压筋，有助于增加结构刚性，百叶窗通常用于各种罩壳或机壳上起通风散热作用，其成型方法是借凸模的一边刃口将材料切开，而凸模的其余部分将材料同时作拉伸变形，形成一边开口的起伏形状。 注意标准化,散热孔,加强筋,扎线桥尽量选用标准,或其它机种用过的.减少开模时间及费用. 另外在五金件的结构设计当中，要极力的避免有后加工的工艺，因为那样既增加了加工的难度，同时又会增加成本。 例：GIE4805S的铝壳体，由于在结构设计时要用到铣边的工艺，加工费时成本增加，后经过结构优化，减掉铣边工艺，成本节约10%以上。4.6 塑胶件低成本设计要素4.6.1 分模线之选定 不得位于明显影响外观的位置 ,开模时不形成死角(undercut)的位置 ,位于模具易加工的位置 ,位于成品后加工容易的位置。 4.6.2脫模斜度 脫模斜度是为了便于产品从模具中脫出而设置的。 脫模斜度一般采用12度最小不小于0.5度。具体数值視成品形狀成形材料的类別模具結构表面精度以及加工方等会有所不同。在不影响产品品质的前提下脫模斜度愈大愈好。脱模斜度设计的不合理不仅会增加脱模难度，也会增加人工及脱模剂等成本，影响生产的效率。4.6.3产品外形及肉厚 产品外形尽量采用流线外形避免突然的变化以免在成形时因塑胶在此处流动不順引起气泡等缺陷，并且此处模具易产生磨損。 尽可能肉厚均勻以防止产生縮水 ，棱角及肉厚较薄部分是否会阻碍材料流动从而引起充填不足 ，肉厚不均則成品冷却后收缩不均，造成縮水，产生内应力，变形破裂等 ，我們经常用的材料有: PC,ABS,PMMA等几种,它们的标准肉厚如下:PC:1.5-5.0 ，ABS:1.2-3.5 ，PMMA:1.5-5.0, 內圓角R>0.8T -几乎无应力集中，塑胶件料厚设计的是否合理直接关系到产品的质量和成本，太薄不能满足强度要求，太厚又会产生不良及材料费的增加，所以每种材料合理的料厚,对成本和产品的影响很关键。 4.6.4孔及凹陷之设計 孔的形状和位置的选择,必須避免造成产品的脆弱性以及生产上的复杂性.，在成形孔的一般方法中，塑料被射出模穴，然后沿著心梢的周边流动而形成孔，因此，当塑料在心梢一端会合时，会形成接合线，这些接合线位置就成为成品本身的潜在的脆弱性。 孔与孔之间距离为孔径2倍以上 ，孔与成品边緣之间距离为孔径3倍以上 ，孔与側壁之间距离为孔径3/4倍以上，孔及凹陷的设计对模具的成本和产品的质量也很关键。4.7.包装设计低成本要素 瑞谷公司产品的包装成本主要集中在外箱和EPE缓冲垫上，其它的如标贴和PE袋等所占成本比重很