1.萬有不準定律 萬有不準定律原來好像是用在物理現(xiàn)象,現(xiàn)在借用來解釋結構設計的原則卻是特別的適當。也就是說每一件東西的制造加工都是不精準的,當您設計東西來組裝前,要能掌握這個不準的原則,您的設計就踏出成功的第一步了。例如說您要趕一場電影,晚上七點準時開演,您要如何確保在七點之前趕到戲院,并且進場坐下來,不能超過七點,整個過程不要等待太久。也許您說我沒關系,我不在乎晚到,也不在乎太早到或是整個過程中間等久一點,這畢竟是生活嘛!不用太認真。說得也是,生活不必太認真,然而如果您有這個控制時間的習慣,也就有將每件事情控制得準確的習慣,道理是相同的。當您想要在七點之前在戲院的座位坐下來,這一件事是您的目標,首先您必定在腦中盤算用什么交通工具,加上前后走路的時間,然后訂定出發(fā)的時間,第一次您可能抓不準時間,因為您可能不清楚戲院在那里,但是第二次您應該能掌握得很準確了。如果您在第三次還是抓不準時間,那么您就沒有將每件事情控制得準確的習慣,也就是說,您來做結構設計,比起有將每件事情控制得準確的習慣的人,是會辛苦一點的,這一點是純粹以性向來論。在結構設計上,例如說欲將一支軸套入一個孔中,就有很多不同的狀況,先請問您的目的是什么?(A)如果您設計的是玩具,要將一個30mmPE泡綿的柱子套入PE泡綿的底座,這實在是再簡單不過了,考慮其加工方式為刀模沖制,柱子30mm+0.5/-0.5,底座孔也是30mm+0.5/-0.5即可。因為最松的狀況孔30.5mm,配柱子29.5mm可接受。最緊的狀況孔29.5mm,配柱子30.5mm也可接受。百分之九十九的例子都比上述復雜。以上的例子雖然簡單,但您還是(1)需要考慮加工方式以及(2)制造公差是否可以接受。換成看電影的例子,(1)考慮加工方式等于考慮搭什么車子(2)應該考慮該車的最長時間,再來決定出發(fā)時間。又例如您要設計一個治具中的一支軸,裝在底座上是可以轉動的,再請問它的用途是什么?(B)如果治具中的這支軸轉速不高,也不需產生精準的提供轉動,那么只要定孔為30mm+0.2/+0.1軸為30mm-0.1/-0.2即可,使用上加點油就沒問題。(C)如果治具中的這支軸,轉速很高,而且載重,那么可能需要加一個軸承在孔與軸中間,變成兩層孔軸配合,而且是[1]孔與軸承緊配合,例如20R7[2]軸承與軸稍松配合,例如15e6.不考慮加工方式?不是,因為像孔為30mm+0.2/+0.1,軸為30mm-0.1/-0.2這種精度在治具等級太低了,不需特別考慮如何加工,一般銑床車床都能達到。就比如說您每天上班的交通時間需要30分鐘,而今天您有40分鐘,您當然不擔心。一般結構設計,最常碰到的精度需求像(B)例子,然而(B)例子是治具,我們并不常設計治具,我們最常碰到的是像鈑金或塑料,其制造方式不像治具般用工作母機加工那么精準又簡單,而且結構設計的目的也不像孔軸配合那么單純。 2.重復定位與萬有不準定律結構設計最常見的錯誤是重復定位。上一項討論萬有不準定律,好像有點文不對題。所謂萬有不準定律,若是搭配重復定位一起討論,就會發(fā)覺其巧妙。重復定位的情形很普遍,幾乎每一個人都有可能犯,因為機械加工普遍不準,所以某一件東西在X方向只能有一個面與它接觸,同樣在Y方向,Z方向也是一樣。如果你,例如說在Z方向,這東西有兩個面與它距離為零,這就犯了重復定位的禁忌了。 3.外觀的需求,仔細想一下結構設計的目的若是外觀的需求,通常都是比較復雜難解的,對于客戶方(提出需求的人)別答應得太早。例如對于CDROMBEZEL與FRONTBEZEL的間隙,一般客戶都會要求小一點,大約0.5mm至1.0mm,客戶并沒有考慮那么多。這時候,能不能答應?能不能做到?這就是結構設計的事了,因為CDROM大都固定于內層的鐵板上,而FRONTBEZEL又往往固定于外觀的鐵板上,內層與外觀件是間接關系,由于制造公差與組裝公差,最后裝起來往往偏得很厲害,為了要達到客戶的SPEC,往往一再修模,不如一開始就與客戶商談放寬比較省事。 4.掌握裝配點,裝配面因為萬有不準,所以你設計的東西一定是不精準的。你的圖發(fā)出去開模,成品回來裝起來一定會有些許不準,這些不準處可能沒關系,也可能組裝后造成困擾。當然,在圖上訂定公差會改善,可是公差往往是治標,或者是增加成本,那么,在設計上有沒有方法,可以讓你東西做出來裝起來比較準?當然有。例如對于CDROMBEZEL與FRONTBEZEL的間隙,假設CDROMBEZEL的右側為A面,F(xiàn)RONTBEZEL的左側為B面。從A面到B面需要經過多少路徑? 這中間每一個裝配點,裝配面都是我們該考慮的,所謂裝配面是指甲件與乙件有某一面是接觸的,這個面是它的裝配面,裝配點一般最典型的是螺絲,從A面到B面之間經過多少裝配面裝配點?越少越好,每一段路徑之間若含有公差大的加工(例如折彎),則結果越不準。 5.抽屜原則假如你設計一個抽屜,你是不是要把它設計成松松的可以推動?而當它推到定位時可以固定住,這就是抽屜原則。你可能要設計一個HDD盒子,它也需要能推入一個框架內,在推的過程中你當然不能讓它很緊,要松一點才好推動,推到底時必需是緊一點,定位才準確;蛘撸械目蛻粢鬅o螺絲設計,你也必須要緊一點。 6.省時省事的重復性對于形狀相同部分的設計,有必要采用"重復"的設計方式。最典型的例子,像卡勾與卡槽,通常需要一定的間隙或干涉量。當你設計完一對卡勾與卡槽,應該把這一對的設計復制到其它地方。這是絕對必要的事,因為(1)比較省時間,(2)便于查問題。(1)比較省時間您千萬不要說我重畫一對比較快,或者是我還沒學會如何復制,就干脆重新畫一對比較快。再次強調。千萬不要重新畫一次,一定要用復制的方法。(2)便于查問題您所設計的東西不一定一次就很完美,往往需要在制作樣品的階段驗證后再調整,如果您是采用重復的設計,在樣品階段便很容易查出間隙夠不夠。因為如果您一個一個畫,非常可能每一對畫成不一樣,那么您想要根據(jù)樣品制作的結果來修正設計就很困難了(事倍功半)。 7.防呆防呆的需求存在于每一個角落。對于需要組裝的零件,對于有對稱性的零件更比比皆是,連不對稱的零件都可能需要。有時候對稱也是一種防呆,如果有一件東西組裝時可以正面裝也可以背面裝(轉90度)。那么您一定要把它設計成兩面對稱,才不會組裝后的成品,有的向東,有的向西,那么無疑給生產線添加麻煩。最好是把防呆的原則牢記,每一零件設計完成之時,將"防呆原則"搬出來檢查一下。是否生產線組裝時有可能裝錯? 8.摩擦力-機構運動中的病毒如果你要設計一組活動件,可能是一個按鈕的動作,打開一個設備。你不能把按鈕設計成非常沉重,讓用戶按得很吃力。很可能你是無心的,最后按鈕還是很沉重,究其原因,在于摩擦力沒有消除。在整個運動的過程中,如有面與面的摩擦,改成線與面的摩擦,或點與面的摩擦。還有,如有兩個相鄰的運動面,可能的話,增加面與面的距離,可以減少因為形狀變形而相碰,增加摩擦力。 9.多看多想,別人的設計不一定是對的有人說"這不是我的idea,這是copy別人的設計",好像是認為別人的設計,已經在生產的就沒有問題,如果是這樣的話,結構設計的產品就沒有好壞之分了。結構設計應該走自己的路,如果抄襲別人的設計,因為你不知道他的思路,碰到問題時你無法解決。 10.三十六計最后一計,再加一件山窮水盡疑無路,柳暗花明又一村。這句話用于結構設計,如果你想一件東西想到太復雜,沒辦法了。試試看,多加一個零件,會不會簡單一點? 11.想法不要受限制不要拘泥于過去的做法,如果你只是一直記得以前曾經做過什么產品,就不會有創(chuàng)新,沒有創(chuàng)新就做不出好產品。過去的經驗只是幫你思路更廣,而不是叫你照過去的方法去做,因為現(xiàn)在的情形不會一樣。