我们在很多书籍或文章中，可以看到各式各样的产品设计指南。 很多工程师会有这样的疑问：设计指南我经常不遵守，似乎也没有问题啊。 事实上真的如此吗？ 可能很多时候，不遵守设计指南事实上导致了产品质量或可靠性缺陷，而我们采用了其它补救的方法，并没有去深究问题发生的根本原因。 我建议工程师在产品设计时，在绝大多数情况下，应该老老实实的按照产品设计指南去设计，走寻常路，这会省去很多麻烦事。
设计指南（Design Guidelines）是一系列的设计建议，用于指导工程师把设计规则应用在实际的产品设计中，以提高产品设计的质量。设计指南来源于过去真实的产品设计案例和研究，是经验和教训的总结。在《面向制造和装配的产品设计指南》一书中，我写了很多关于DFA、塑胶件设计、冲压件设计、机加工设计和压铸件的设计指南。在《面向成本的产品设计：降本设计之道》一书中，我写了很多关于如何降低装配成本、降低塑胶件成本和降低冲压件成本的思路和方法，其实这也是设计指南。在“降本设计”微信公众号里，我写了更多关于DFMA和DFC的设计指南。不仅仅如此，在我收集和分享的各种资料中，还有更更更多的设计指南。当然，在知识爆炸的今天，在网络上，还有更更更更更更多的设计指南。这是在网络上搜索“plastic design guidelines”图片的结果。所有的这些设计指南看上去都朴实无华、简简单单，似乎没有多大技术含量。例如，超声波塑料焊接时建议使用近程焊接，而不是远程焊接。
在我做DFMA/DFC培训的时候，经常有一些有经验的老司机挑战：钟老师，你讲的这些设计指南看上去没什么重要的，我之前设计的时候没有考虑这些，设计不是也什么问题吗？这确实很难让人反驳，因为产品设计本身就很复杂、很难量化，并没有绝对的对与错、红与黑之分。有的设计指南与成本有关：不过，影响产品成本的因素有很多，成本高很难百分百的说明就是违背这条设计指南。即使是，大不了说，我不遵守是因为产品功能的需求，是客户要求的。是客户要求的，这真是一个万能的理由，基本上可以推掉产品设计80~90%的锅。而有的设计指南是与质量有关，在很多公司质量更是一笔糊涂账，人机料环法，要找到设计来背锅，确实也不是一件容易的事情。但是，没有问题是真的没有问题吗？很有可能是有问题了，只不过我们没有去深究问题背后的根本原因。如果我们去深究根本原因，我们会发现绝大多数的质量问题追根究底是与产品设计有关。表面原因：对工人的培训不够、工人态度不够认真、对工人的惩奖惩力度不够、制程没有防错等等。根本原因：产品设计没有进行防错的设计，装反了也可以装上。有防错设计指南，来指导设计、从而避免错误的发生吗？有，在2011年出版的《面向制造和装配的产品设计指南》一书中，我就系统的提出了防错产品设计指南；在2016年第二版中，我又对设计指南进行了优化。
这是一篇近年刚刚发表于《科技创新与应用》的论文，题目是《超声波焊接在防水产品中的应用及设计优化》，文章详细总结了超声波塑料焊接的应用，非常值得一读。链接：https://pan.baidu.com/s/16s0H66-EB_uVVbzTX7CYhg 提取码：aj2t 文章中介绍的一个具体案例深深的吸引了我，该案例充分说明了遵守设计指南的重要性。 该案例违反了文章开头中的两个设计指南，结果造成产品出现防水不良。如果能够在设计之初就能够遵守设计指南，那就可以避免一系列的质量问题和设计修改。图 7 为一笔式电子体温计结构示意图，该产品对超声波焊接相关设计要求及参数参见表 1、2。通过超声波焊接将上帽 1 和下壳 2 密封，使内部形成一个装载电子测温、显示功能模块的密封空腔。需注意的是靠近超声波焊接接合面 5 的下方，是通过插入成型嵌入的透明 PMMA 视窗板，通过视窗板用户可以看到内部空间里对应位置的液晶显示区域，用以读取体温值。图 7 的设计方案，生产线反映有大量的产品出现焊接后不密闭的情况，体温计视窗上可以看到长度 0.4~1.7mm不等的碎屑附着在产品内部无法去除（图 8a、b）。这些都导致产品生产后只能废弃，造成大量浪费。分析其原因，主要为导能线结构不合理，尖端角度为70°不够尖锐，影响熔化效率。下壳接合面不是平面而是斜面，在焊头压上帽向下移动过程中，使上帽先端向斜下方摩擦式滑动，难以让塑料高效熔化结合，这一点从液晶上观察到的碎屑情况可以得到证实。另外焊接面并没有出现黑色过熔痕迹（图 8c），说明理论上焊接面处还可以加大焊接功率。为了增强结合强度，曾通过调整超声、保压时间以及超声压力等参数以增加焊接功率，效果均不理想。因为增加保压时间或压力，甚至导致下壳的 PMMA 视窗板和下壳结合处裂缝，产生次生不良问题。根据以上分析，对产品形状进行了针对性变更（图 9）。改变上帽导能线形状，因为产品尺寸限制，壁厚只有 2mm，难以采用凹槽型导能线，因此根据实际情况调整尖角角度70°→50°，同时取消下壳的斜面，变更为平面。经过一系列设计改善变更，基本杜绝了碎屑产生，大幅降低了因泄露带来的不良率，但泄露现象仍难以根除。
主要原因为上帽高度 25mm，焊头和上帽上端面距离导能线为 25mm，属于远端焊接，加上上帽壁厚不足（只有0.8mm），严重影响超声波振动能量传递到接合面，如果增加压力或时间，又会因为距离接合面比较近的视窗结合部松动从而导致泄露。无论是远端焊接还是视窗部的位置调整，都势必要更改产品外观，这在医疗器械产品的设计中难度很大。在日后的设计中，应充分考虑超声波焊接的特点，尽量避免远端焊接。设计指南是过去产品设计的经验和教训的总结，这些经验和教训都是以时间、精力和白花花的金钱为代价买来的。在不遵守设计指南之前，要想清楚：我们一定要重复一遍前人已经犯过的错误吗？公司有容忍我们犯错误的空间吗？当产品设计遇到不熟悉的结构或工艺时，我们并不应该急急忙忙凭感觉胡乱设计，而是需要花大量时间去寻找相关的设计指南。相信我，你会找到很多很多的设计指南，除非你做的是超级前沿的设计。然后老老实实的按照设计指南去设计，这样方能确保产品设计的质量。当我们具备一定的经验之后，我们可以进行批判性思考，找出当前设计指南的不足之处并优化，形成自己的设计指南。
作者简介：钟元，著有书籍《面向制造和装配的产品设计指南》和《面向成本的产品设计：降本设计之道》 | 
