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产品结构设计 | 如何才能更好的应用上螺丝
发布者:万博max3.0工业设计中心  来源:文章来源于结构弹设计 ,作者一木友人  发布时间:2020-05-07

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近期有人咨询我说:如何说服老板在产品设计上要锁螺丝,我们老板不想锁螺丝,想用扣来固定好产品,好担心产品有结构问题,如何才能说服他。


 
我就问他:什么样的产品,尺寸大小是多少,产品应用场景又是如何?

经过分析,确实不需要锁螺丝,只需卡扣固定好即可。
 
同样的问题,经常会有很多ID设计师会咨询我,这个设计有什么结构能不锁螺丝就能固定好,外观上看到螺丝真的很丑。
 
等等类似的问题。
 
那么这期我们就来分析一下,产品结构设计在何种情况下需要锁螺丝,何种情况下不需要。
 
首先我们来了解螺丝的用途:毫无疑问,它可以让2件不相干的产品贴合的很完美,固定的很紧,在产品结构设计上是不可或缺的最佳选择。
 
而螺丝又分为自攻螺丝,机械螺丝,还有螺栓,不同场景选择不同的固定方式。下面我们根据不同场景进行分析,来了解如何才能更好的应用上螺丝。
 
】、便携式电子产品
 
便携式电子产品主要是讲可随身携带,或经常需要挪动类的电子产品。
 
案例A,高成本产品类,如手机、平板、笔记本、数码相机等


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手机目前发展到现今阶段,已经成为大众消费品,日常生活中不可或缺,而且经常携带在身。从早期功能机时代看,手机结构设计螺丝从不缺少,并且外观上偶尔还会见到螺丝盖,而大部分情况下都藏于电池盖跟装饰盖的下面。


 
到现今的智能机去螺丝化时代,一体式外观尽量不设计螺丝,但是很多情况下都无法避免,基本上设计在充电口这一侧,留2颗非常小的螺丝,设计上尽量弱化它。
 
那么为什么还要设计2颗螺丝呢,如果没有这2颗螺丝不行吗?
 
不行,起码现有科技阶段还不行。
 
为什么?
 
因为锁螺丝不单单为了产品的结构可靠,更是为了便于产品的返修,而这个返修不单单是产品销售到市场后不良率的返修,更是在产品生产过程中发现不良问题的批量返修,而大部分问题都出现在电子上。
 
如果说结构设计采用全贴合的胶水固定死,或者死扣扣死,那么在返修的时候很容易造成上下壳外观不良,结构件也容易报废,而产品上下壳上面还会有很多小零件结构固定在一起,外观一旦刮花损伤,就需要整件拆解返修,人工成本,时间成本,都会上升。
 
所以,当一件产品内部电子主板器件良率不高时,必须要考虑返修问题,而返修时采用拆解螺丝来分离产品是最佳选择。
 
如果说电子不良率非常低,都低于千分之三了(3‰)而且电子主板部分成本非常低,还需要考虑锁螺丝返修吗?
 
案例B,低成本产品类,如U盘、移动电源、蓝牙音箱等
 
01,我们先来看U盘


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首先U盘的外形就不大,并且产品重量也很轻,最重要的是储存类电子技术已经很成熟,现今不同以前,电子部分也没那么容易坏。最重要的是成本,目前一个32GB的U盘都不到40RMB,所以说,在这类小型轻便,并且电子主板良率高的情况下,不会考虑用螺丝固定上下壳。


 
就算坏了,要维修怎么办,直接换掉外壳,毕竟这么小的塑胶外壳成本都不到2RMB。另外产品在生产过程中都不需要盖上外壳去检查电子性能,所以很少出现批量性质量问题。
 
02,再来看移动电源


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移动电源外形要比U盘大多了,而且容量越高重量越重,那么为什么也很少见到上下壳锁螺丝的?是不是外观设计上不允许?


 
是的,这只是其中一部分原因,另外一个原因同U盘类似,电子主板部分良率非常高,据一木做移动电源主板方案的朋友介绍,目前他们的主板良率可以做到千分之二(2‰)以内,一千台才坏2台,1万台才20台,就算维修1个人一天就搞定了。
 
其次,产品成本也很低,就算坏了,很少有人说返修的,都是直接换新,何况电池本来就有寿命的,用户一般用上半年后,坏掉也不会考虑维修。
 
那么,这么大又这么重的产品,没有锁螺丝可靠吗?
可靠,锁螺丝固定并不是唯一的选择,只是说,对于可维修的产品是最佳选择。
 
那么这种情况下,用卡扣固定也是可取的,当然扣合量要大,止口,反止口要高,要离扣近,结构设计要布局好。除了卡扣,还可以设计成超声热熔,点胶水等设计方式,基本上属于不可返修类结构设计。
 
当然,卡扣固定还是有返修的可能的,这个要在可拆与防跌落开裂的情况中做取舍。
 
03,蓝牙音箱


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图上这款蓝牙音箱之前一木出过拆解报告,上下壳没有一颗螺丝固定,那么这又是为什么呢?而大部分都会在底部设计3-4颗螺丝固定,然后贴上硅胶垫遮盖。


原因:外观,成本,返修率的考量。
 
设计锁螺丝不单单增加产品单价成本,还会增加人工锁螺丝的成本,目前在低端市场上,很多产品将成本放在首位,价格一定要低,低到别人都做不了。
 
简单的给大家做一个计算题,设:1颗螺丝0.02元,4颗就是0.08元,人工锁螺丝1颗0.05元,4颗0.2元,合计成本0.28元。对于体量大的客户,一个产品月销售10万台(算是非常保守的估计)。那么因为锁螺丝成本得增加0.28X100000等于多少?等我拿一下计算器,没错28000.二万八,这个可能就是一个工厂的一个月的租金,3个结构设计师的月薪。
 
如果你是老板,你会怎么选?
 
所以,对于我们结构设计师来说,除了考虑产品结构稳定性以外,也要考虑产品的综合成本。

【二】,非便携式电子产品
 
非便携式电子产品主要是讲外形稍大,一般放置于一处,不随意搬动类的产品。
 
案例A,静止状态工作类产品,如:电脑机箱,显示器,空气净化器等
 
04,电脑机箱


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电脑机箱大家也是非常熟悉的,这类产品不用想,肯定要设计螺丝固定的,要是没螺丝固定,在返修或者更换配件的时候如何才能更好的拆解呢。


 
那么像这类产品上的装饰件,需要设计锁螺丝固定吗?
 
其实,不管是大件产品,还是小件产品,如果只是外观装饰用,或者没有特殊功能的单件,都不需要设计螺丝固定,采用常规的卡扣或者热熔柱固定即可,当然双面胶,或者胶水也是一种选择。

因为,这类组合装配不用考虑返修,用常规结构固定死即可。
 
05,显示器


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一聊到显示器,就聊到本职工作了,目前显示器的结构设计也在追求不锁螺丝,或尽量少锁螺丝,而且从外观上看,很少看到螺丝。


 
为什么要这样设计呢?
 
其一外观的考量,因为目前设计风都在流行一体式设计,外观上尽量不要看到一颗螺丝,拆件越少越好,这样才能减少单件拼接造成产品组装后外观上的瑕疵。
 
能理解吗?
 
比如外观只有上下二件壳,那么你只能看到中间1条拼接缝,就算间隙不均,有段差,也只有这一处。如果外观设计成上中下三件壳,那么中间就有2条拼接缝,外观的瑕疵就翻了一倍,以此类推。
 
其二成本的考量,这也是同上面所分析的案例一样,螺丝用的越少,产品的单价就越低。
 
其三组装时效的考量,如果说锁1颗螺丝需要10秒钟,如果这款产品设计了5颗螺丝,那么就要用50秒去锁这款产品。比如;组装一台产品需要360秒(6分钟一台),按照一天工作20个小时计算,一天的产能是(20x60)/6=200台。
 
如果不锁这5颗螺丝一天的产能是多少呢?(20X60X60)/310=232.258台。而这一切在同样的人工成本下所产出的效益。
 
如果你是老板,你会怎样选择?
 
那么没有螺丝固定,全部用卡扣固定,维修拆解时不是很难吗?
 
是的,像大型的产品,在拆解的时候一般会配专门的拆解工具,如果想用指甲就能抠开,别傻了,会出血的。
 
那么这里就出现了一个矛盾体,产品既要返修,又不能锁螺丝,全部用扣又不可靠,该怎么办啊?我真的太难了。
 
用扣固定不能说不可靠,只要卡扣设计的合理,都是可取的,何况大型产品拆解都是配工具拆解的,维修工人也会匹配上专业的拆解工具,所以在这一块不用过多忧虑担心。
 
06,空气净化器



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空气净化器又不同上面的那2个案列,因为空气净化器在设计的时候需要考虑3大因素:


1是风道设计,2是静音,3是清洁。
 
那么先排除风道设计与静音设计必须要锁螺丝外,甚至还要增加泡棉辅料防机震等因素,在清洁方面是否也要考虑用螺丝?
 
为了方便用户拆解外壳,取出过滤芯,一般外观上会设计一个可拆卸的盖子,这个盖子大部分情况下都是采用磁吸结构,很好的方便了用户拆解与装配,是个很不错的设计方案。
 
所以,锁螺丝并不是唯一的选择,磁吸结构也是可以考虑的,当然成本上肯定比螺丝成本高多了。

思维多变,总有解决方案。
 
【结语】
 
产品结构设计是否需要锁螺丝,要从这几个方面去考量:
 
1,外观要求,外观是不是一定不能看到螺丝,如果外观上看到了螺丝产品就卖不出去了,那么一定要从结构上想办法去解决,比如多拆一件装饰件,将螺丝藏于装饰件内部,这些都是可以跟ID商讨的。
 
2,维修要求如果是经常需要更换内部器件,或者主板成本高,返修率高,则必须要考虑维修拆机问题,那么结构设计尽量考虑锁螺丝固定。
 
3,成本要求,这个重点取决于产品的销量、价格与利润,能不锁就尽量不锁螺丝。
 
4,装配要求,对于电子主板的固定毫无疑问必须要锁螺丝,因为不锁螺丝容易造成主板松动,损耗器件线路,其它结构件的固定能不锁尽量不锁螺丝,减少人工时效,提高产能。



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