CMF设计对产品结构设计的影响【上】金属材料部分

更新时间:2021/1/3
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很多结构设计师都还不清楚CMF是什么?CMF设计跟我们结构又有什么关系?结构设计对CMF又会带来哪些影响?

这期为大家分解一下产品结构设计对CMF设计的影响,以下为正文:

【一】、CMF是什么?

CMF就是颜色Colour,材料Material,工艺Finishing的英文简称。当产品造型设计完成以后,需要将它涂装上色,穿上外衣,至于外衣用什么样的色彩,选什么样的布料,表面用那种质感的工艺,这些都需要CMF设计师去完成。

【二】、ID/MD/CMF本质区别有哪些?

那么ID/MD/CMF又有什么本质区别呢?

1,ID设计重点在于产品的骨架与形体轮廓的设计,用何种造型更能符合产品风格,怎样拆分才能满足制造要求,那种比例更加适合人机工程关系。当然这期间也包含一些市场调研,结构大体拆件方式与CMF初步表现。

2,MD设计重点在于产品的构架组合方式,用那种构架组合方式最合理,更适合于量产,能做到最佳的成本。期间也会牵扯到ID造型的合理性优化与CMF设计合理性优化。

3,CMF设计重点在于产品的表面功夫,用那种色彩涂装最容易让消费者接受,用何种材质与工艺更能体现产品的质感,满足成本与量产标准,如何更好的设计满足消费者心理需求。开发期间同样需要与ID、MD协调、沟通才能造就无瑕疵的产品。

说白了ID与MD就是两座桥墩,CMF则是桥梁,然后将他们串联起来形成一体,都是密不可分的角色。

【三】、产品设计中CMF常用材质有哪些?

搞清楚了CMF是什么,并且与ID、MD又是什么关系了,那么接下来解读CMF设计就比较容易了。

首先来看产品设计中CMF常用材质有哪些?

分五大类,有金属,塑胶,木材,玻璃,皮布,这些在电子产品中是最常用,常见的,重点来阐述他们的CMF与结构设计关系。

那么为什么没有把陶瓷,石材,碳纤维等其他材料划分进去?

这些材料在产品中运用还是比较少,并且都是属于个性市场,不具备电子产品广大消费者常用的材料,所以就不详解了,毕竟这五大类信息量已经非常大了。

【四】CMF常用材质以及表面处理对结构设计的影响有哪些?

那么接下来,我们详解一下CMF常用材质以及表面处理对结构设计的影响,来看看不同的材质能做哪些表面处理,他们的工艺效果是怎样的,最终对结构设计会带来哪些影响?

首先来看金属材料有哪些?

01,不锈钢:

非常常见也常用的,手机上可以用作装饰件,也可以用作结构支撑支架。音响上可以用作喇叭网,也可以用作外壳。手表上可以用作表链,表壳,表芯等。家电TV上也常用作内部结构支撑或外壳。

不锈钢又分为板材类与液体金属类,板材类通常成型工艺以冲压、拉伸、折弯为主,板材厚度从0.05到8.0mm都有,可以根据设计要求选择。

而液体金属常用工艺采用的是MIM粉末冶金的方式,一般最薄的地方可以做到0.3mm。

那么除了以上2种加工工艺,还有两种成型方式,分别叫热成型与冷轧,都是用板材为基材成型的,像表壳,表链通常用此2种工艺制作,然后后期采用CNC加工细节处理,达到最终外形效果。

02,铝:

一样也是非常普及的常用的金属材料,手机,家电,音响,手板等都有用到,覆盖面非常广,由于铝的材料特性,可塑性也高,价格适中,所以备受设计师喜爱。

铝材又分为板材类与铝型材类与铝合金压铸类,板材类与不锈钢一样,通常成型工艺以冲压、拉伸、折弯为主,板材厚度从0.05到8.0mm都有,可以根据设计要求选择。

铝合金型材则以挤压成型为主,通过加热铝棒经过模具挤压成型,铝型材最薄挤压厚度可以做到0.2mm,当然越薄,工艺制作越难,产品强度也就越弱。

而铝合金压铸成型方式与塑胶模具成型方式类似,都是通过模具成型,当然压铸模具是通过浇注成型,不同塑胶是注塑成型,但是成品可塑性方式与塑胶还是有很多共同点的,铝合金最薄壁厚可以做到0.5mm,当然0.4mm也可以做,当然越薄,工艺制作越难,产品强度也就越弱。设计的时候尽量避开极限设计尺寸。

03,镍

镍以镍片电铸为主,最常用在产品的LOGO铭牌上,或者手机上的喇叭网,听筒网上,设计上常用于产品的亮点点缀,有画龙点睛同工之妙用,也是备受设计师青睐。

镍片常以电铸成型为主,属于电镀类的物理沉积,好比一片磁铁表面慢慢吸附一层薄薄的铁灰一样,形成一层均匀的沉积层,然后再去镀上一层铬形成一层高亮亮银的效果。

镍片LOGO最薄可以做到0.05mm,当然越薄也就越脆,容易碎,常用厚度在0.1-0.2mm之间,可以根据设计要求进行定义。

04,锌

锌以锌合金压铸为主,常用于手机外壳,门把手,显示器金属支架等,由于可塑性高,强度好,并且表面可以电镀,所以不但可以用作外观还可以用作结构支撑,可用性很高。

锌合金压铸与铝合金压铸成型方式一样,通过模具压铸成型,但是锌合金要比铝合金的密度高,所以刚性要强,也要重,锌合金最薄壁厚与铝合金一样,都可以做到0.5mm,并且强度要好,如果对强度有要求,则可以选择用锌合金材料,如果表面要求高,强度还要好,则最好选择用液态金属不锈钢MIM工艺制作,设计选择的时候根据产品实际情况做选择。

05,铜

铜用作消费电子产品外观上还是非常少见的,因为铜要比铝合金,锌合金贵,而且软,强度不好,所以一般用作电子器件类,结构器件类比较多。不过工艺品,或者造型复查的产品常常用到铜合金,或者纯铜CNC加工。

铜也分板材类与铜合金类,板材类通常成型工艺以冲压、拉伸、折弯为主,板材厚度从0.05到8.0mm都有,最常见的是元器件弹片,铜箔等用于电子应用类。铜合金则以压铸成型,或者热锻压,冷轧等方式成型,也可挤压成型,比如铜管,用于后期的铜螺母制作等。

所以在很多做高端奢侈品消费电子行业,会见到纯铜镀金用于装饰用,则大众消费电子很少见。

06,镀锌板

镀锌板在汽车行业、家电行业、TV、显示器行业最为常见,由于材料价格适中且不受高低温变形影响,普片用于大面积外壳上,比如微波炉外壳,洗衣机外壳,冰箱外壳,汽车外壳等。

镀锌板目前最常用的牌号有SGCC沉侵式镀锌板与SECC电解镀锌板两种,SECC要比SGCC机械性能稳定,不易反弹,不易变形,所以价格也高。通常他们的成型工艺以冲压、拉伸、折弯为主,板材厚度从0.1到8.0mm都有,可以根据设计要求进行选择。

07,网

网以纯钢网与成型钢网为主,常用在音响的外壳或者手机等带有喇叭的外壳上,用于防尘、透气、出声之用。

网的材料通常以不锈钢网,铁网,铝网为主,材料的厚度最薄可以做到0.2mm,当然越薄,强度也就越差,网孔的目数可以根据要求进行选择,重点还是以产品适用性选择厚度与目数。

1、不锈钢常用表面处理效果有哪些?

那么接下来我们来看看不锈钢材质表面处理可以做到哪些效果?

01,物理效果(机械效果)

物理效果则是人为或者机械通过物理手段使其表面损伤后所获得的效果,如机械抛光、机械拉丝、喷砂、激光镭雕等方式,处理后的不锈钢表面可以呈现出高亮效果、雾面效果、拉丝效果、CD纹效果、并且处理后的效果可以根据设计要求做到亮度可选择,粗细可选择,深浅可选择。

02,化学效果

化学效果则是通过化学药水,改变产品表面性能后所获得的效果,通常有蚀刻,电镀,电铸电泳等方式。表面可以呈现出高亮效果、雾面效果、深浅层次等化学处理效果,并且可以根据设计要求制作不同表面色彩。

03,涂装效果

涂装效果则是在产品表面附上一层其它材质效果,比如油墨、油漆、薄膜、胶水等材料,处理工艺又分为表面印刷,表面喷漆,表面喷粉,表面腹膜,表面滴胶等处理工艺,通过外部材料改变产品表面效果的方式。表面可以呈现出不同的色彩效果与质感。

2、不锈钢与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

再来看不锈钢与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

01,板材成型方式

A,对于钣金件做外观面来说,首先是拉伸成型的高度与斜度,通常拉伸的越高,转角R角越大,要不就将拉伸直升面斜度做大,否则转角会拉伤,破口,影响外观效果。转角R角≥拉伸的高度,比如拉伸高度2mm,转角的R角最少要设计为2mm。

B,其次是冲压成型产品的长宽尺寸控制,比如宽度只有2mm,长度超过了15mm,那么产品在后期抛光处理的时候容易变形,要想控制好,则需要加宽宽度来增加它的强度,要不就缩短长度,减少它的形变空间,否则在大批量量产的时候很难控制平整度。(外观件注意点)

C,最后就是孔径的大小与孔间距,孔径设计的越小,产品材料厚度则越薄,孔径的直径要是材料厚度2倍料厚以上,比如材料厚度0.5mm,那么开孔则需要开到1.0mm,如果小不适合大批量量产,所以孔越大越好,太小容易模具断冲针。然后就是孔径排列的间距,孔与孔直径最少要留2倍以上的料厚,否则也容易把孔拉塌,造成外观看上去不平整,不完美,而且模具加工也不好加工。

02,液态金属成型方式

液态金属成型后产品最终效果与压铸模成型方式类似,那么设计要求也是接近的。

A,产品的最细长宽,越小产品表面处理越难做,因为在抛光的时候,会产生高温,会让产品塌陷变形,如果表面采用喷砂或者拉丝会有所改善。

B,产品的表面造型的高低落差,凹槽的深度,转角的R角大小,都会影响产品表面处理,重点是抛光处理,由于不在同一平面,会有些转角面抛光不到,影响产品亮度效果。

C,产品的孔径大小,有设计喇叭孔,或者造型孔的产品,孔径不能小于0.6mm,当然越大越好,否则在成型的时候模具容易断针,并且容易跑毛边,披风,影响产品后期处理,否则就需要CNC切削处理,并且有孔的外观面必须拔模7度以上,斜度越大越好。

产品的进胶点位置,进胶点位置一点不能在外观面上,否则就需要模具冲切,然后抛光处理,增加了产品加工成本,特别是小件外观件,更加不允许进胶口在外观面上,因为小件的处理起来难度增加,而且容易变形断裂。

3、铝常用表面处理效果有哪些?

接下来来看看铝材质表面处理可以做到哪些效果?

发现是不是与不锈钢有很多类似之处?

是的,因为都是金属材料,难免有很多工艺类似,但是它们又有很多细节区分,所以还是需要认真的细看。

01,物理效果(机械效果)

物理效果则是人为或者机械通过物理手段使其表面损伤后所获得的效果,如机械抛光、机械拉丝、喷砂、极速高光机、激光镭雕等方式,处理后的铝材料表面可以呈现出高亮效果、雾面效果、拉丝效果、CD纹效果、机械纹效果,并且处理后的效果可以根据设计要求做到亮度可选择,粗细可选择,深浅可选择。

02,化学效果

化学效果则是通过化学药水,改变产品表面性能后所获得的效果,通常有蚀刻、电镀、电铸、电泳、电解氧化等方式。表面可以呈现出高亮效果、雾面效果、深浅层次等化学处理效果,并且可以根据设计要求制作不同表面色彩,也可多色同时体现,也就是多次氧化。

03,涂装效果

涂装效果则是在产品表面附上一层其它材质效果,比如油墨、油漆、薄膜、胶水等材料,处理工艺又分为表面印刷,表面喷漆,表面喷粉,表面腹膜,表面滴胶等处理工艺,通过外部材料改变产品表面效果的方式,表面可以呈现出不同的色彩效果与质感。

4、铝与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

再来看铝材与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

01,铝板材成型方式

铝板材与不锈钢板材成型方式一样,但是铝板材要比不锈钢易成型很多,因为铝密度低,材料软,易拉伸成型。

A,首先是拉伸成型的高度与斜度最为重要,通常拉伸的越高,转角R角越大,要不就将拉伸直升面斜度做大,否则转角会拉伤,破口,影响外观效果,转角R角≥拉伸的高度,比如拉伸高度2mm,转角的R角最少要设计为2mm。如果要拉伸更小,则需要分几次拉伸才行,增加成本,量产性不高。

B,其次是冲压成型产品的长宽尺寸控制,比如宽度只有2mm,长度超过了20mm,那么产品在后期抛光处理的时候容易变形,要想控制好,则需要加宽宽度来增加它的强度,要不就缩短长度,减少它的形变空间,否则在大批量量产的时候很难控制平整度。(外观件注意点)

C,最后就是孔径的大小与孔间距,孔径设计的越小,产品材料厚度则越薄,孔径的直径要是材料厚度1.5倍料厚以上,比如材料厚度0.5mm,那么开孔则需要开到0.75mm,越大越好,太小容易模具断冲针。然后就是孔径排列的间距,孔与孔直径最少要留2倍以上的料厚,否则也容易把孔拉塌,造成外观看上去不平整,不完美,而且模具加工也不好加工。

02,铝合金挤压成型方式

A,首先是挤压成型的壁厚,根据产品的大小来选择,承受的强度越强,厚度则要越厚。挤压厚度最薄可以做到0.2mm,当然越薄也就越软。

B,其次是内孔的大小,回字形的内孔不能太小,太小模具强度承受不住,会断,也会变形,偏位,造成一边厚一边薄问题,最小尺寸根据产品大小定义。

C,最后是型材切割的角度与道具,要想切割后表面没有刀纹,则用高速机或者CNC切割,否则表面会有刀纹,需要后期抛光喷砂处理,然后就是切割的角度,角度越小,产品越尖,尖角部分容易损坏,产品装配的时候容易伤人,也容易碰伤。

03,铝合金压铸成型方式

A,产品的最细长宽,越小产品表面处理越难做,因为在抛光的时候,会产生高温,会让产品塌陷变形,如果表面采用喷砂或者拉丝会有所改善,而且越小的产品强度也就越差,由于铝本来就偏软,容易承受不住外部撞击造成碰伤。

B,产品的表面造型的高低落差,凹槽的深度,转角的R角大小,都会影响产品表面处理,重点是抛光处理,由于不在同一平面,会有些转角面抛光不到,影响产品亮度效果。

C,产品的孔径大小,有设计喇叭孔,或者造型孔的产品,孔径不能小于0.6mm,当然越大越好,否则在成型的时候模具容易断针,并且容易跑毛边,披风,影响产品后期处理,否则就需要CNC切削处理,并且有孔的外观面必须拔模7度以上,斜度越大越好。

D,产品的进胶点位置,进胶点位置必须冲切干净,不能有缺口或者残留,否则影响外观效果,当然进胶口不在外观面上是最佳选择。

5、锌合金常用表面处理有哪些?

再来看看锌合金表面处理可以做到哪些效果?

锌合金跟铝合金表面处理效果也很类似,也只有部分细节不一样。

01,物理效果(机械效果)

物理效果则是人为或者机械通过物理手段使其表面损伤后所获得的效果,如机械抛光、机械拉丝、喷砂、激光镭雕等方式,处理后的锌合金材料表面可以呈现出高亮效果、雾面效果、拉丝效果、CD纹效果,并且处理后的效果可以根据设计要求做到亮度可选择,粗细可选择,深浅可选择。

02,化学效果

化学效果则是通过化学药水,改变产品表面性能后所获得的效果,通常有蚀刻、电镀、电铸、电泳、等方式。表面可以呈现出高亮效果、雾面效果、深浅层次等化学处理效果,并且可以根据设计要求制作不同表面色彩。

03,涂装效果

涂装效果则是在产品表面附上一层其它材质效果,比如油墨、油漆、薄膜、胶水等材料,处理工艺又分为表面印刷,表面喷漆,表面喷粉,表面腹膜,表面滴胶等处理工艺,通过外部材料改变产品表面效果的方式,表面可以呈现出不同的色彩效果与质感。

6、锌合金与外观相关到结构设计注意要点有哪些?

再来看锌合金与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

锌合金与铝合金压铸成型相同点基本类似,也没有太大的区别,只是锌合金要比铝合金密度高,要硬,也要重,所以设计上有细微的尺寸要求差别。

A,产品的最细长宽与铝合金设计要求一样,不过锌合金局部最薄可以做到0.3mm,而铝合金则要做到0.4mm以上,但是在设计的时候最好还是确保0.5mm以上,太薄很容易变形。

B,产品的表面造型的高低落差,凹槽的深度,转角的R角大小,都会影响产品表面处理,由于不在同一平面,会有些转角面抛光不到,影响产品亮度效果。

C,产品的孔径大小,有设计喇叭孔,或者造型孔的产品,孔径不能小于0.6mm,有孔的外观面必须拔模7度以上,斜度越大越好。

D,产品的进胶点位置,进胶点位置必须冲切干净,不能有缺口或者残留,否则影响外观效果,当然进胶口不在外观面上是最佳选择。

7、铜常用表面处理有哪些?

再来看看铜的表面处理可以做到哪些效果?

表面处理效果跟铝板都差不多,没有什么太大的变法,唯一的是铜不能电解氧化,但是可以电镀,此处就不详解了。

8、铜与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

那么铜材与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

铜材与铝材注意要点也类似,要求一样,所以此处也不详解了。

9、镀锌板常用表面处理效果有哪些?

再来看看镀锌板表面处理可以做到哪些效果?

01,物理效果(机械效果)

物理效果有激光镭雕,虽然表面也可以做机械拉丝,喷砂等,但是这样会破坏表面的镀锌层,会造成保护层破坏,易生锈,盐雾测试等过不了风险。

02,化学效果

化学效果则是通过化学药水改变产品表面性能后所获得的效果,最常用的则是蚀刻,至于电镀、电铸、电泳、等方式也可以做,但是需要预处理,然后再进行,不常用。

03,涂装效果

涂装效果与其它板材类一样,可以表面印刷,表面喷漆,表面喷粉,表面腹膜,表面滴胶等处理工艺,表面可以呈现出不同的色彩效果与质感。镀锌板常用表面处理工艺多半选择喷漆或者喷粉。

10、镀锌板与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

再来看镀锌板与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

此处与铝板材一样,需要注意的地方同样需要注意,就不详解了。

11、镍片常用表面处理效果有哪些?

再来看看镍片表面处理可以做到哪些效果?

这里就不需要分物理与化学处理效果了,因为都是化学处理效果,是通过电铸完成最终效果的。

那么除了最常见的电镀亮雾面效果,CD纹效果以外,还有喷漆后再打磨效果,可以呈现不多层次的色彩,并且还可以滴胶填油,做不同风格的铭牌效果。

12、镍片与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

A,镍片制作厚度可以从0.05-3.0mm都可以制作,只是越厚越贵,因为要的材料与时间也就越久,并且厚了以后,可以采用铝基材或者铜基材做一部分厚度,再在表面电铸,这样即节约成本,也能达到想要的效果。

B,镍片LOG制作最重要的是字符的粗细,最细的局部不能低于0.05mm,字符宽度最好做到1mm以上,太小刷胶以后也粘不住,所以在设计的时候尽量将字体做宽。

C,如果产品做的是手机听筒镍片网,那么孔径也很重要,最小的孔不要低于0.2mm,太细出音也会有问题。

D,最后就是有造型,有凹凸面的镍片,凹面的槽最窄不能低于0.3,太窄制胚很难加工。

13、铁网、钢网常用表面处理效果有哪些?

铁网/钢网表面处理最常用只有两种,电镀跟喷漆,可以做亮雾面选择。

14、铁网、钢网与外观相关的结构设计注意要点有哪些?

铁网/钢网加工方式只有2种,一种是现成,可以选择的网孔,另一种就是模具加工冲切的网孔,可以根据设计要求定制。

需要注意的是,现成的网孔只需注意产品的厚度即可,不能太薄,装起来太软变形,而冲压的孔,则最小孔径为板材的1.5倍,也就是说,材料选择0.2mm的铁片,它的孔最小是只能做到0.3mm。如果是0.5mm的材料,想做到0.5mm的孔,难度非常大,除非采用蚀刻,或者激光切割。

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