如何设计设备外壳。 完整指南

从构思到批量生产：详细介绍案例开发的阶段和技术-事实，实例，照片。 如果您需要设备的外壳，请务必阅读。

在学习Runet的过程中，我找不到一篇描述设备外壳开发和生产的所有阶段的文章。

没有一个。 互联网上的所有内容仅与该过程的一个或两个方面有关。 好吧，例如：让我们绘制外壳草图并将其打印在3D打印机上。 或购买模型并在其中钻孔。 尽管有关Habré的资料很多，但它们所提供的信息也不尽如人意。

但是，从构思到批量生产的所有阶段都被绘制了，所以我没有找到。 因此，我决定编写自己的指南，尽可能多地包含事实，图片和示例。

如何设计房屋-工作计划

您几乎可以确定自己为设备设计外壳。 最主要的是要对从构思到生产的整个周期有一个好的想法。

军团的发展是一个分为几个强制性阶段的过程。 我什至不讨论它：它已经被检查了很多次。 即使您不打算参与“大规模”生产（例如，如果您计划仅为自己生产设备），也请按照正确的步骤顺序进行操作，这会更好。

对于那些怀疑自己能力的人，我将立即说出您绝对可以搞清楚：该软件已向前迈进了一大步，现在您不必花几年的时间就可以将案子的第一个原型放到桌面上。

这是我们将要经历的图：


设备外壳的分阶段设计

1.挑战

我在工作中进行了一项测试，可以使您摆脱忧虑的创新者和编译者。 我想请您提供有关他们的想法的描述，这些想法具有正式（数字）特征。 例如，想法是某某某某，该设备应该某某某某地工作，某某某某某某的成本价格与此有关。 如果产品是干净的编译器（我们将Wi-Fi +带有区块链的云服务固定在茶壶上），则将没有描述（通常）：这个人最有可能是懒惰的，需要倾听他的意见，任务是用他的话来描述的。

但是这里的问题甚至不是懒惰，而是不愿考虑与未来产品的复杂性直接相关的产品的关键特性。 我不需要向您解释，甚至功能，电池寿命，成本（销售）成本也会直接影响未来设备的“铁”部件。

这就是为什么有必要制定我们要翻译的所有内容，并在文档中进行描述的原因。 即使很明显这仍然会改变30次，是的。 因此，我们转到第1.1段。

1.1。 制定心愿单

让我们从5个主要问题开始：

1. 为什么需要案件-您将如何处理？ 在家使用，为投资者创建原型还是开始销售该设备？
   该问题的答案立即告诉您设计建筑物所需的准备阶段。 毕竟，有些技术可以避免开发过程中的错误（例如3D打印），有些技术可以破坏项目（模具，更多内容请参见下文）。
2. 您计划在第一年发行什么设备？
   我知道，通常无法对这个问题有明确的答案，但至少可以这样假设。 一台设备？ 几十，几百或几千？
   
   生产技术的选择取决于答案，而答案又会极大地影响项目预算。 请阅读有关如何评估案例的注释中的更多信息。 以下是使用各种技术生产的不同尺寸和流通量的箱子的价格示例 。
   
3. 设计对案例有多重要？
   我们都喜欢美丽而舒适的事物。 但是设计对于启动项目如此重要吗？ 在本文中阅读有关此内容的更多信息。
4. 该设备或设备在什么条件下可以工作？
   通常在室温下？ 如果在雪下的街道上？
   
   
   
   NPP Technotron频道上播放了相同但质量更好的视频。
5. 谁是您的竞争对手？
   如果您回答没有竞争对手的问题，那么这里有问题：要么您懒得寻找，或者原则上您不正确地评估了客户的实际需求以及您的产品如何解决它（此处有一些话题：formlab.ru） / konkurent）。
   所有这些问题的答案将构成职权范围的基础。

1.2。 设定成本价格和流通

非常重要的一点。 最初，很少有人考虑产品的最高成本。 理解得越快（至少在填充+主体级别），项目将越早完成，并且徘徊和迭代也越少。

如果绝对没有数据，您可以看看竞争对手。 我们采用加权平均直接竞争对手，查看其产品的销售价格，将其分为三个部分：成本价格+市场营销+利润率。

在此，我们将不得不旋转成本。 我强调-评估的准确性并不重要，主要是一种产品的成本顺序，这将影响一切：哪个循环更好地计划，使用哪些组件以及起始成本将是多少。

请女主人注意：即使您生产的流通量小于竞争对手的产品，也不能使价格低于竞争对手的价格。 他们已经奋斗了几年的启动成本就在您眼前。

1.3。 完成职权范围

我们上面收集的所有信息都必须输入职权范围。 它的形式仅取决于您-根据您的需要写。 好吧，或者下载我们的模板（free.formlab.ru/tz.zip）并附上有关填写档案的说明，甚至还有几个“实时”示例（formlab.ru/tz）。

2.设计

我在与客户的对话中经常问到的另一个问题是：“设计对您来说有多重要？”绝大多数人回答说，它是重要且可理解的（但哪里没有？），但最好再问一个问题：“您有竞争对手吗？ 他们是否在产品的设计上进行投资？”仅回答这些问题，就可以更清楚，更深入地了解销售产品所需的设计量。 我已经在Habré上谈到了这个话题 。

2.1。 记下一个主意

草图绘制（又称手动草图）使您可以想象未来的建筑外观。 现在您说：为什么这是必要的？ 尽管如此，这将是清楚的。

不太正确。

经验表明，项目可视化非常重要，因为我们都以不同的方式看到相同的事物。 如果您需要其他开发人员像您一样看待设备的未来情况，请以可行的方式进行绘制。


请务必说明未来设备的情况-情况如何。 您无需在这里当艺术家

您可以开始草绘一个元素，然后就可以清楚地知道是否要朝那个方向前进：


草绘

您可以在餐巾纸或A4纸上画草图； 在地铁回家的路上，在咖啡馆，在膝盖上-但任何地方。 我再说一遍，质量没关系。

2.2。 画草图

手绘只对一件事有好处-速度。 但实际上，图片中显示的内容（如果您不是专业设计师）是无法实现的。 因此，有必要“着陆”您的想法，将其付诸实践-从尺寸到细节元素。 最好对电子白板的图像进行屏幕截图，然后尝试在生成的图片上方勾勒出如何看待外壳的草图。

在这里，质量也不是很重要：主要的事情是，向您演示的人将演示您想演示的内容，并且正确地理解了您：

• 比例;
• 身体将由哪些部分组成；
• 设备的控件和显示在哪里；
• 零件制成的材料。

检查与您一起进行项目的人员的结果很有意义。 例如，向坐在旁边一张桌子的程序员看图纸，并问他如何理解这个想法（以及他是否完全理解）。


详细图纸

如果一位同事在看完图纸后开始问问题（“板子不会进入这里，但是您怎么会错过这里的电缆？”），很好。 这意味着，他很可能接受了您的想法，很可能是案子的形式和比例正确。

好了，那么您只需要开发人员开始就细节达成共识，并使用附加的说明图“扩展”未来产品的问题区域。

2.3建立3D模型

如果您对CAD有一点命令，请跳过此步骤。 如果没有，那么只有一个提示：开始使​​用CAD：）（但不是AutoCAD-不是）。

下面，我提供了自己的必要软件列表-带有开发人员官方网站的链接。 在模型开发阶段，您可以使用最简单甚至免费的程序。 毕竟，该阶段的任务相对简单-想象一下未来建筑物的真实尺寸和比例。


3D模型

我强烈建议您立即使用工程软件（从下面的列表中）设计设计-节省自己一堆神经和一桶血。 没有多边形3ds max和类似物。 在极端情况下，您可以使用曲面建模器（Rhino，Alias工作室），然后由熟练的人使用。

2.4。 可视化

可以完全忽略这一点-在我看来，可视化（使用逼真的材质渲染模型）从项目的纯形式中消失了。 这是因为结果（漂亮的图片）对于实际的产品开发过程已经失去了意义。 仅广告部门才需要它-这样经理就可以向投资者，合作伙伴和上级展示照片。

但是，如果您仍然必须向他人展示您的项目，那么内置在CAD中的可视化工具将绰绰有余。 如果没有，那么找自由职业者并将这项任务委托给他们就容易了-有很多软件可以即时制作出精美的图片（例如，google keyshot ）。

在渲染上显示表面和颜色的光泽度（暗淡）是有意义的：




设备的手柄由磨砂塑料制成

3.工程学

在哪个程序中设计外壳更好

好吧，外观是大致定义的，现在让我们开始设计未来建筑物并开始研究其设计。 在这里，您已经必须掌握一个新程序-计算机辅助设计系统或CAD（CAD）。

有数十种这样的程序，它们全部不同，并且针对不同的受众和解决不同的问题而设计。 因此，我列出了最合适的列表。

我立即注意到，您需要自己搜索免费版本，但是它们是免费提供的，它们只是有限制，或者旨在用于非商业用途。



这是我本人遇到的CAD系统的列表，但是其中有很多-针对每种口味，任务和钱包。 那些希望使用更多CAD软件的人欢迎访问Wikipedia 。

如果您有足够的资格来设计电子产品，那么我建议立即查看Compass，Solidworks或Inventor：这些都是易于学习的程序，在网络上有很多与它们一起使用的材料和视频，它们本身拥有一切用于开发和生产； 简而言之，可以基于任何生产技术在其中进行项目。 它们在格式方面也几乎是杂食性的。 我本人使用SolidWorks多年，仅在使用复杂曲面时才看到问题。

3.1。 元素布局

现在，您需要以3D模式模拟电路板或主要组件。 我们将继续围绕此模型构建建筑物。 尝试更准确地测量所有细节，最好不要应用“肉眼观察”原理-最好使用组件制造商和电路板制造商提供的模型，并用卡尺检查“活动”零件上的“笔”。

无需害怕犯错误-总是有机会回滚并固定一定的大小。

3.2。 工程建模

我们从基本图元和最大尺寸开始，逐步细节化，在板子周围建立外壳。



需要遵循一些基本规则：

• 不应有重叠的部分；
• 您需要想象一下如何组装表壳，并且所有细节都应该相互配合。
• 我们必须争取相等的厚度：主体的所有壁都应近似相同的厚度，例如1.5毫米：

您可以在此处阅读更多有关设计塑料盒的信息→formlab.ru/kak_razrabotat_korpus_iz_plastika。

3.3。 生产技术开发

“我打算批量生产我的产品还是只为自己生产？”

在军团发展的这个阶段，尽可能诚实地回答这个问题非常重要。 如果您没有计划，请立即进入开发过程的下一个阶段。 如果计划中有“系列”，则您需要决定将生产哪种流通产品。

在这里 -详细介绍流通量及其计算。

现在，让我们将心愿单限制为几十座建筑物。 这种循环非常适合将聚氨酯浇铸到硅树脂模具中的技术（零件由与普通塑料相同的材料制成）。

但是首先，我们将使我们的产品更具技术性。 我们需要使主体能够从硅胶模具中脱出（卡扣），这意味着模具的所有壁都应略微倾斜（倾斜），即垂直3°：


为肋骨提供技术倾斜


检查通过-表面变为绿色

我再说一遍-不必害怕犯错。 设计了开发周期，以便所有错误都可以出现，并且可以修复它们。

4.设计文件

设计文档的示例在此处→formlab.ru/cad。

实际上，设计文档包是一个文件包，应在生产中最详细地描述您的生产及其所有组件。 里面会有（上一章节中的三维模型除外）详细的零件图和装配图，规格（带有其参数的零件清单），有关本文档生产成本的文档。

通常，所有图纸都是在开发模型时使用的同一CAD系统中完成的，但我仍然建议将其发送给具有相关经验的专家进行培训：您可能会非常疲倦，而不会注意到设计错误或在图纸上未提供必要的信息。

4.1。 零件和装配图

我不止一次听到，图纸在设计工作中越来越少地使用。 但这并非完全正确-工程图无法替换为任何东西。 事实是，图纸描述了模型中无法描述的内容：公差，制造精度，材料，用于连接相关零件的方法等等-根据设计文档的标准。 如果不是按标准，那么不同的企业将对文档有不同的解释，这意味着生产过程中的问题数量可能会增长很多倍。

4.2。 技术指标

也是设计文档包的重要组成部分。 所有详细信息，数量，制造外壳的材料，价格（如果购买了组件）的描述以及任何其他重要信息-全部以单块板的形式出现，在开发的最后填充，并用图纸和模型对包装进行补充。

4.3。 费用估算

这是商业报价，也是报价，这是报价：



如果有红色印章，那通常很好：

5.原型

实际上，我们的案例是经过设计的，但这仍然是3D模型在监视器上的图片。
经验表明，在任何3D模型中，都有许多缺点，在虚拟开发环境中根本无法计算。 为了识别和解决问题，您需要一个物理模型-一个原型案例。 来吧

为此，您需要将源程序中的模型导出为通用格式，例如.stl，并将其发送给处理3D打印的公司。 其中有很多，可以为您提供帮助的搜索（而且我不会追逐最小的价格标签-它不会以任何好的结果结尾）。

这样一家印刷公司的第一个问题是：“您想用哪种技术来印刷您的箱子？”


车身原型

这个问题是合理的：已经有几十种技术，每种技术都有其优缺点。 因此，让我们决定：从原型中我们想要什么？

• 当然，请组装该设备并查看其外观-即 关闭收集问题。 同时，检查设备外观是否符合预期。
• 我想对设备进行一生的测试，将其塞进口袋，放在雪下，或浸入真实的水坑中以检查是否漏水。
• 在展览会上向投资者，客户展示-解决营销问题，业务任务等

不幸的是，第一代的原型无法同时解决所有这些问题。 在它上面，您只能检查集合并有条件地评估外观。 “有条件地”-因为表壳的印刷模型与批量生产的真实模型相去甚远。 但是到目前为止，这是没有必要的。

5.1。 原型生产

对于第一代（或布局）的原型，最好选择最便宜的技术- 塑料线或FDM 打印 。 简而言之，该盒子将由塑料线从下往上分层打印，如下所示：



现在，随处可见使用塑料线或使用FDM技术进行打印的打印机。所有这些都是廉价的（每箱几千卢布，以下为有条件的价格）。

有时甚至建议购买打印机并在开发过程中立即进行布局，但这只会节省时间。

如果条件允许，最好使用SLA或SLS技术订购更好的印刷品（这里的价格已经从1万卢布起）。关于如何为表壳选择合适的生产技术，我已经在Habré上发表了文章。为了避免起床两次，这是我的视频，内容为“ 何时以及为什么3D打印无用？”

塑料和金属铣削 -所需的主体或零件是用塑料坯料铣削而成的，与空白产品几乎没有什么不同。这种情况将花费3万卢布。

通常，用硅树脂铸造是一个不错的选择（如果需要密封外壳或“橡胶”，即挠性零件，则是唯一的选择）。这样的情况已经花费了5万卢布。

5.2。 组装与测试

进行原型制作后，您将立即看到机箱的构造和设计中存在问题的地方。因此，下一步将是返回上一阶段并对模型进行更改。如此-几次，取决于您的准确性和经验。

专家管理着几代原型并继续前进，初学者需要更多，有时甚至达到数十种。为什么原型制作很重要？原型制造的越多，发现的问题就越多，这意味着最终产品将得到尽可能多的考虑。


测试：在我们开发的情况下，该设备在水桶中躺了一天，然后继续工作

5.3。 编辑模型和文档

甚至没有人从一开始就考虑这一项目，避免编辑是不现实的：总是（即使不是绝对-在所有项目中也是如此）在测试阶段（原型，原型）之后就发现了需要在模型和文档中修复的错误。然后一次又一次。应当继续进行纠正，直到团队预算用尽或模型完全被“舔”，原型完美为止，您需要进行批量生产。

6.测试批次

测试批次与批量生产的不同之处在于，首先，在流通方面：通常，这些产品只有少数几种。其次，另一种规模较小的技术。这就是为什么测试批次中的每个副本都是“黄金”的原因。在哈勃（Habr）上甚至提出了“黄金样品”一词，它充分体现了其本质。让我们看看如何组织所有这些。

6.1。生产量

任何生产都始于做好准备。让我们看看如何完成此操作（不要忘记我们的条件循环是两打建筑物）。作为一种生产技术，我们将聚氨酯成型品放在硅胶模具中。

搜索生产

寻找产品与选择其他承包商没有什么不同。除了预算外，大型工厂处理小订单绝对不感兴趣。在这种情况下，您必须坚持或立即淘汰那些没有联系的人。

算法如下：我们正在寻找使用生产中需要的技术的企业，将模型以通用.step（或.iges）格式附加到应用程序中，并写信给工厂，在其中指明流通量，要求（颜色，车身刚度，可用性）。铭文）并将其发送给所有找到的人。等待反馈。会回复您来信的行业肯定会要求您澄清问题。详细回答他们。

对于那些懒得独自寻找表壳制造商的人，我们建立了“ Zakazist”网站-zakaz.ist/plast。

另一个建议是忽略企业的地理位置：选择“更紧密”是没有意义的。这绝对不会给您真正的生产过程控制权，但肯定会增加价格。这里的中国通常是一个单独的故事，讲述可以写哪些书。

模具生产

如我先前所写，我们现在仅局限于一个简单的示例-在硅胶模具中浇铸聚氨酯。其他技术则更为复杂。

签订合同并支付其预付款后，工厂便开始生产用于生产的模具。由于我们同意需要数十个外壳，这意味着模具将由硅树脂制成，并且在此之前，我们将获得外壳的主模型。该过程中的视频（寻找关键的“铸入硅胶模具”）在网络上非常有用，下面是模具本身的照片：



这样一来，他们便开始制作案例测试用例-了解您对结果用例的满意度。如果不起作用，则需要更改案例的模型，然后重新开始整个开发过程，或者将自己限制为“美容”更改。很难猜测变化的数量和变化的程度，保证也是不现实的，您只需要显示常识并与工厂专家讨论变化即可。

6.2。用户反馈

这正是测试批处理的目的-用户将告诉您一些自己无法完成的事情。有条件地，我们假设设备将像这样使用，但是对于实际用户而言，情况将完全不同。以及什么-您甚至无法猜测。

为了清楚起见，举一个例子。该产品投入生产的几年后，事实证明，用户被迫定期打开设备的机壳。紧固件和闩锁的设计是在反向情况的计算中进行的-它们挂了却忘记了。而且，如果要进行测试批次，并且不仅要测试原型，还要测试该批次，那么问题就不会得出结论。但是没有测试用例，用户仍然在打破情况（有关更多详细信息，请参见formlab.ru/alarm_system_pritok）。

确保不仅聆听他们所说的话（因为每个人都在说谎并且不说话），而且还要尝试理解他们的沉默（例如，如果您发现外壳上有碎屑，螺丝起子，捏紧的螺丝钉等，检查样品就可以发现很多事情）。 .d。）所有这些都提供了大量信息，这些信息将比用户本人更好地讲述安装和人体工程学方面的问题-他可能什么也没说，因为他认为这对项目不是必不可少的：所以，废话，您认为，这有点不舒服用螺丝刀爬行或长时间无法爬行在螺丝头中，因为它看不见。

以这种方式收集的所有内容，包括看似很小的东西，都必须仔细收集到单个文档中，确定每个已识别问题的重要性，并对文档和模型进行必要的更改。

6.3。编辑模型和文档

这里的一切都很简单-足够的产量肯定会让您知道模型中的错误，这些错误需要根据该产量给出的建议进行修复。

但是，如果他们写信给您该模型是“低技术含量”的，但未指定原因，请确保直接询问您到底不喜欢什么。或联系第三方设计师检查模型并消除缺点。

在选择技术之前，您仍然可能会误会-有机会回到以前的阶段，进行修复，更改或测试。但是从那时起，回放将变得更加困难，并且花费也将增加很多倍。

最常见的问题之一，例如在原型制作阶段未完成时（此处：formlab.ru/12mln-v-minus就是一个有关人们如何以这种方式燃烧1200万卢布的故事），或者在生产阶段未考虑哪些工具那时稍有变化。闩锁不会在需要的时候起作用，在组装过程中会嘎吱作响，或者身体各部分之间的接缝不均匀-所有这些都可以在工厂固定以使其价格昂贵，最好返回并再次检查。

但是，如果您很好地处理了前面步骤中的错误，则生产不会有任何问题。

当然，很大程度上取决于您为建筑物生产所选择的技术：每种技术都有不同的成本，方法和功能。

7.批量生产

7.1。生产量

这是一个小型塑料外壳的开发和发布的样子。

难吗不行您只需要逐步移动即可，而不必强制执行此过程。

我确定您对本文有疑问。我将很高兴为您补充有趣或看起来很重要的内容。

后记

我在这里没有谈到房屋设计的哪些方面？

• 大型建筑物的开发（10,000件起）。

该过程本身与上面的过程相同，但是在很大程度上取决于您案例的复杂性，设计要求，并且通常而言，该任务可能比上述任务更加复杂。 但是，总的来说，步骤是相同的​​。

• “我需要一个钣金盒。”

大致相同，但表壳本身的设计当然不同。 例如，这是有关如何设计这种建筑物的文章的翻译（formlab.ru/kak_razrabotatat_korpus_iz_metalla），但该主题本身非常大。

• 工业设计时，案例不仅需要设计，还需要发展以击败竞争对手。

这将以某种方式专门撰写一篇文章。

• 人体工程学问题和整个案例的便利性。

也是一个值得单独编写的严肃话题。

结论是平庸的：单靠案件的发展和组织并不是最困难的事情。

此过程很可能会正确运行。 最主要的是不要着急，一贯地做所有事情并在每个阶段不断检查自己。


开发结果：辐射计MKS-17D Zyablik的案例

附注：如果您还不够，请转到页面→formlab.ru/habr，然后下载指南“高级住房开发指南”。 本指南是专门为最无聊的Habr读者编写的-在其中您会找到本文的完整版本（包括奖金），有关技术和制造的必要信息，价格调整，关于3D打印表壳的知识……最好自己下载并查看。