在现代工业设计的宏大叙事中，产品结构设计扮演着至关重要的角色——它是美学与工程、创意与制造之间的桥梁与翻译官。作为深耕行业20年的专业团队，壹零壹工业设计深刻理解，一个严谨、科学的产品结构设计流程，是保证产品设计品质、控制开发风险、实现商业成功的基石。产品结构设计正是连接美学表达与工程实现的核心纽带，它决定了产品的可靠性、可制造性、成本控制以及最终的用户体验。本文将系统解析专业的产品结构设计流程，带您读懂专业产品结构设计的底层逻辑。
产品结构设计
产品结构设计是指在满足产品外观、功能和性能要求的前提下，基于工程学原理，对产品的内部构造、零部件组成、连接方式、材料选用、工艺方法及装配关系进行具体设计和定义的过程。它是连接工业设计（外观创意） 与生产制造之间的关键桥梁。
第一阶段：需求分析与前期准备（输入与规划）需求分析是产品结构设计的起点，核心目标是明确 “做什么”，为后续设计划定清晰边界。在此阶段需严格执行 “三维输入 + 双重评审” 机制，确保设计方向不偏离本质。
1. 多维度需求采集
- 核心需求定义：联合产品、市场、客户三方，明确产品功能（如承重、防水等级）、性能指标（如工作温度、挠度）、成本预算（如物料成本）及市场定位；区分 “基本型需求”（如手机基础握持手感）与 “兴奋型需求”（如可拆卸模块化设计）。
- 资料合规收集：系统整理适用法规、标准、认证要求，以及材料参数、竞品结构拆解报告。
- 制造工艺边界：结合量产工厂的能力，确定模具复杂度、材料选择范围、表面工艺限制等
- 成本框架：基于目标成本，规划合理的结构方案和材料组合，避免后期陷入成本与性能的两难境地。
- 时间计划：制定详细的开发里程碑，确保设计、验证、制造各环节高效衔接
- 风险预判梳理：识别技术难点（如复杂曲面加工）、供应链风险（如核心元器件交期），输出《需求风险清单》。
2. 需求转化与评审
- 输出《产品需求规格说明书（PRD）》，将模糊需求量化为可设计指标；
- 组织跨部门评审会（设计、研发、生产、质量），确定需求优先级，签署《需求评审确认书》，避免后期返工。
产品结构设计
此阶段是 “把想法变图纸” 的核心环节，需兼顾功能实现、装配效率与制造可行性，我们可采用 “模块化设计 + 精细化建模” 双轨策略。
1. 初步结构方案设计
- 模块化划分：按 “功能独立性、接口标准化” 原则拆分产品（如将智能音箱分为电源模块、发声模块、控制模块），明确模块间连接方式（卡扣、螺纹或无线接口）与信号传输协议（如 CAN 总线）；
- 布局规划验证：使用专业设计软件绘制二维草图，确定零部件相对位置，验证空间利用率与装配顺序；重点解决关键部件堆叠冲突（如手机主板与电池的布局避让）。
2. 精细化建模与细节设计
- 三维建模实施：采用专业软件进行全参数化建模，输出 3D 装配体、爆炸图及零部件模型；关键部件按高精度等级设计；
- 材料与工艺匹配：根据场景选型（潮湿环境用不锈钢，轻量化结构用 ABS 塑料），明确表面处理工艺（阳极氧化、注塑成型）；在模型中预设工艺特征（如注塑件的脱模斜度、铸件的圆角）；
- BOM 清单编制：同步生成零部件清单（BOM），标注零件编号、材料牌号、热处理要求，为采购与生产提供依据。
3. 可制造性（DFM）前置分析
- 优化结构简化：合并功能相近零件（如将散热片与外壳集成），减少零件数量；避免复杂深腔、尖锐角落，降低加工难度；
- 标准化应用：统一紧固件规格（如全产品采用 M3 螺丝）、材料型号，降低供应链成本与库存压力。
产品结构设计
设计验证的核心是 “提前发现问题”，通过仿真分析与物理测试双重验证，确保结构满足性能要求。在此阶段可融合 CAE 仿真与实体验证，实现 “虚拟优化 + 实物校准”。
1. 仿真分析优化
- 有限元分析（FEA）：使用 ANSYS 软件对关键结构进行应力、变形、振动分析，识别应力集中区域（如孔洞、转角），通过增加加强筋、优化截面形状等方式调整（如将直角改为 R5 圆角）；
- 多场景仿真：模拟产品使用环境（如汽车零部件的道路谱载荷、电子产品的跌落冲击），验证结构动态响应稳定性；
- 迭代优化：每次调整后重新仿真，直至各项指标满足设计要求，输出《仿真分析报告》。
2. 物理原型测试
- 手板制作：采用 3D 打印、CNC 加工制作功能样机，验证结构装配可行性（如卡扣松紧度、螺丝孔对位精度）；
- 全维度测试：开展功能测试（如承重测试、防水测试）、可靠性测试（如按键寿命 测试、高低温循环测试）、尺寸精度测试（使用三坐标测量机 CMM 验证关键尺寸）；
- DFMEA 分析：识别潜在失效模式（如塑料件老化断裂），制定预防措施（如更换耐候性材料），输出《设计失效模式与影响分析报告》。
3. 设计评审冻结
组织第二次跨部门评审，对比仿真结果与测试数据，确认设计满足需求；评审通过后签署《设计冻结通知单》，冻结 3D 模型与 2D 工程图，禁止无授权修改。
产品结构设计
设计完成后需向生产端移交，核心目标是确保设计能顺利转化为批量产品，在此阶段提供 “全流程技术支持”。
1. 生产文件输出
- 提供标准化生产资料：包括 2D 工程图（符合图层标注规范）、3D 模型（通用格式）、BOM 表（含供应商信息）、工艺指导书（如注塑参数、装配顺序）；
- 模具技术支持：协助模具厂进行模具设计评审（如拔模斜度、浇口位置优化），提供模流分析数据，缩短模具开发周期。
- 工艺参数的协同定义：基于材料特性，共同确定注塑温度、压力、速度等关键参数；
- 公差分配的再优化：根据模具实际加工能力，微调关键配合尺寸的公差带。
2. 小批量试产验证
- T0/T1试模：重点关注零件尺寸精度、外观质量和脱模可行性；
- 设计验证试产：使用合格零件组装小批量产品，进行全面的设计符合性验证；
- 生产验证试产：在量产线上模拟真实生产，验证制造系统、工艺参数和质量控制体系；
- 组织足够数量的小批量试产，跟踪生产过程（如注塑件合格率、装配效率），记录试产问题（如尺寸偏差、装配干涉）；
- 联合生产部门分析问题根源：若为设计问题（如卡扣强度不足），快速出具设计变更方案；若为工艺问题（如模具精度不够），协助优化生产参数；
- 输出《试产总结报告》，明确直通率目标，达标后进入量产准备。
产品结构设计
量产不是设计的终点，通过 “持续支持 + 规范变更”，确保产品质量稳定与迭代优化。
1. 量产技术支持
- 驻厂工程师现场指导：解决量产突发问题（如零件装配卡滞、尺寸波动），优化生产流程（如调整装配顺序提升效率）；
- 生产人员培训：对生产线操作员、质检员进行专项培训，确保他们理解产品特性和关键控制点；
- 质量监控联动：跟踪量产产品抽检数据（如三坐标测量关键尺寸、可靠性抽样测试），及时发现设计相关质量隐患。
2. 设计变更管理
- 建立标准化变更流程：因市场需求调整、工艺优化或质量改进需变更设计时，填写《设计变更申请单》，经技术负责人审批后，同步更新图纸、BOM 表及生产文件；
- 变更影响评估：分析变更对成本、交期、库存的影响（如材料替代需重新验证相容性），确保变更可控；
- 市场反馈收集与分析：收集用户使用反馈和生产质量数据，持续改进产品。
3. 知识沉淀归档
- 整理项目全流程资料（需求文档、设计图纸、测试报告、变更记录），建立企业知识库；
- 总结项目经验（如某类结构的优化方案、特定材料的工艺要点），为后续同类产品设计提供参考。
在壹零壹工业设计看来，优秀的产品结构设计是一门综合的艺术——它需要工程师同时具备严谨的科学思维、丰富的实践经验和对用户需求的深刻洞察。我们追求的不仅仅是“设计出来”，更是“设计得恰到好处”——在成本与性能、创新与可靠、美观与实用之间找到那个精妙的平衡点。
从概念到量产的全流程系统化管理，是我们为客户创造价值的核心能力。每一个成功上市的产品背后，都是这套严谨流程的忠实执行，都是无数细节的精益求精。在这个产品定义体验的时代，产品结构设计已经超越了传统的工程范畴，成为塑造产品核心竞争力的关键要素。我们将继续深耕这套科学的流程体系，用专业的工程智慧，为每一个创意构想搭建通往市场的坚实桥梁。
壹零壹工业设计公司
内容来源于：深圳市壹零壹工业设计有限公司官网.
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