硬件设计概览
开模前把制造的不确定性逐项关掉,让工厂拿到文件不必追问
硬件设计线的目标,是在开模之前把制造的不确定性逐项关掉,让工厂拿到文件不必追问。做法是约束先冻结,文件先评审,替代料先确认,认证项先预留。样件回来后仍会有工程提问和修改,需要设计方兜底量产良率与供应链的企业,不适用这条线。
SZV 做的是外观、结构、PCB 与 CMF 的一并设计。PCB 是器件内部的印制电路板,CMF 是颜色、材料与表面处理。
开模之前能关掉的不确定性
常见的想法是文件写得够清楚,工厂照着做就行。下面的事实说明这还不够。
第一,板厂检查的是你发出的制造文件,不是设计软件里的内部文件。DRC(设计规则检查)只作用于 KiCad 内部格式的板文件。NextPCB 的一篇文章记了一个例子:导出时板边层被误画到铜层,板厂报了板边间距错误(NextPCB)。
第二,开模之后改动要改模具。Fictiv 的注塑成本文章说,设计阶段的改动更省,开模后的改动会牵动模具修改,加成本、拖工期(Tips to Reduce Injection Molding Costs)。流动分析也安排在开模之前(Boxu Mold)。
第三,样件回来后仍有来回。文件包交出去,工厂会提工程问题,需要改文件时升版再答复,细节见打样与小批量。
所以本章把不确定性分开处理:能在开模前关掉的,逐项关;只能靠样机才能知道的,写成验证计划,交给执行方去测。
这样分开之后,你能看出手里的文件覆盖到哪一步,哪些问题仍要靠样件回答。
出口
官网上的设计五步是需求、草图、结构建模、打样、小批对接。下面的出口是本章把各页检查项归并的结果,不是 SZV 已有的流程制度,也不替换设计五步。
图里把一件器件从需求到验证排成一列,每段一个出口,蓝色的是开模前工厂确认,过了它改动就要改模具。
| 出口 | 出口条件 | 没过怎么办 |
|---|---|---|
| 约束冻结 | 一页约束的字段填完,填不出的写明由谁补;带版本号与日期 | 回到需求,企业补字段 |
| 评审通过 | 外观与结构、PCB 与电气、可制造与装配各类检查里,自动可查与需人审的项通过 | 回到对应环节修改,复查 |
| 交付包同版 | 六项交付物属同一设计版本 | 升版,写明改了什么 |
| 开模前工厂确认 | 需工厂审的项已由工厂确认:拔模与倒扣的最终取值、分模线与浇口位置、焊盘与钢网开口、拼板与工艺边、替代料可采购;结构件走注塑时,确认在开模之前 | 改文件;开模之后只能改模具 |
| 验证过线 | 验证计划里每项判据达线;判定在企业与实验室,SZV 交判据 | 问题清单,升版,再打样 |
各出口的细节分别在写一页需求约束、设计评审清单、交给工厂的文件、打样与小批量与验证计划与过线判据。
出口与官网上的设计五步这样对应:
| 设计五步 | 落在哪个出口 |
|---|---|
| 需求 | 约束冻结 |
| 草图、结构建模 | 两步的产出送进评审,过评审通过 |
| 打样 | 交付包同版是入口,开模前工厂确认与样件核对在其中 |
| 小批对接 | 对接说明与认证清单随交付包交出;验证计划与判据在这一步移交 |
冻结之后的变更怎么走,本章的做法是:文件标明设计版本与修订日期,受影响的文件一并更新,并写明改了什么。变更由谁批,按企业要求在合同中约定。
每个出口都有可核对的条件,没过时退回哪一步,表里也写明了。
分工
下表是整个硬件区唯一一处写分工的地方,其余各页链接到这里。
| 角色 | 做什么 |
|---|---|
| 企业 | 提出使用场景、环境指标、成本区间与认证目标,确认约束 |
| SZV | 外观、结构、PCB 与 CMF 设计;六项交付物;验证计划与判据;认证预留项与认证对接清单 |
| 合作工厂 | 板厂、贴片工厂与结构件工厂的打样、小批与量产 |
| 实验室、认证机构 | 样机测试与认证,由企业或其委托 |
打样与量产由合作工厂承接。样机测试由企业或其委托的实验室、认证机构执行。认证在设计阶段预留,具体需要哪些认证,由企业与认证机构确认。
认证的申请主体不在设计方。欧盟 CE 页写明,由制造商做符合性评定、建技术文件、出具符合性声明并贴标(CE marking)。中国的无线电发射设备型号核准,由生产者或进口者申请(无线电发射设备管理规定第六条)。设计线能做的,是在设计里把天线净空、EMC 布局、安规距离这些会决定认证成败的项先留出来。
这张表分清:验证与认证由谁执行,设计线交什么。
其他做法
| 做法 | 不采用的理由 |
|---|---|
| 设计方自己做样机测试 | 样机测试由企业或其委托的实验室执行。设计线在设计阶段交付判据,结果由执行方测出 |
| 设计方包办认证 | 认证的申请主体是制造商(欧盟)、生产者或进口者(中国型号核准)。设计线交预留项与认证对接清单,不做申请 |
验收时可以问的问题
- 产品的制造商身份落在企业还是合作工厂,请在合同中写明。它决定认证申请主体。
- 冻结之后的变更由谁批准、批准记录放在哪里,请在合同中写明。
- 开模前工厂确认的意见用什么形式提供,请在合同中约定。
- 企业与工厂用的软件不同时,请在交付说明里写明交付格式按哪一方的要求选。