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原型阶段可以进行设计修改吗?

目录
The Engineering Purpose of Prototyping Iteration
Flexibility of Design Modifications by Process
Common Types of Design Revisions in Prototyping
Engineering Collaboration Throughout the Iteration Cycle
Case Study: Iterative Modification for Die Cast Lighting Frame
Conclusion

是的,在原型阶段进行设计修改不仅是可行的,而且是预期之内的,尤其是在对功能、结构完整性和可制造性要求严格的工业应用中。原型阶段提供了一个受控环境,用于在投入永久模具之前测试和优化零件几何结构、材料选择和尺寸公差。在 Neway,我们通过敏捷原型工艺支持迭代设计更新,包括 聚氨酯铸造砂型铸造3D 打印模样以及小批量压铸软模具等。

原型迭代的工程意义

尽管有高精度 CAD 建模和 FEA 仿真,物理原型往往会暴露出难以通过仿真完全预测的实际性能问题,包括:

  • 壁厚不足(<2 mm 的 A380 铝合金零件),导致充型不完整或变形

  • 由于公差叠加或未考虑到的紧固件引起的装配干涉

  • 通过疲劳测试或跌落冲击测试发现的局部应力集中

  • 粉末喷涂或阳极氧化过程中易出现的表面缺陷

ISO 8062(铸件公差)和 ISO 2768(通用加工公差)等行业标准为设计验证提供了可接受的限值指导,但仍需要根据实际零件表现进行调整。

按工艺划分的设计修改灵活性

原型工艺

修改灵活性

设计更改响应时间

推荐应用

3D 打印(塑料/树脂)

非常高

当天至 2 个工作日

主模型制作、外观样机、装配配合测试

聚氨酯铸造

高(通过更换母模)

3–5 个工作日

低载荷外壳、快速概念验证

砂型铸造

中–高

5–10 个工作日(重制模样或砂芯)

复杂铝或青铜几何结构、机械性能测试

小批量压铸

中等

1–2 周(模具镶块改制)

量产前验证、现场测试批次

这些技术使 Neway 能够快速实施设计修改,通常无需完全更换模具。例如,将拔模斜度从 0.5° 调整到 2°,即可显著改善脱模性能并延长模具寿命,而对零件功能影响极小。

原型阶段常见的设计修改类型

  • 壁厚优化:将铝压铸件(如 A380 合金)的壁厚从 1.5 mm 调整至 ≥2.5 mm,可改善充型能力和热性能

  • 圆角半径增加:增加 1.5–3 mm 圆角,可将角部受载区域的应力集中系数(Kt)降低多达 40%

  • 加强筋结构重构:将筋高与筋厚比例调整为约 3:1,在提高刚度的同时避免缩痕

  • 拔模斜度调整:根据 ISO 1302 指南,将拔模斜度从 0.5° 提高至 1.5°,可显著改善锌压铸件的脱模性能

  • 公差优化:将需要CNC 后加工的配合界面从 ±0.3 mm(ISO CT7)收紧至 ±0.1 mm(CT6)

根据环境及热测试反馈,设计迭代还可能包括增加线缆柱、泄压孔或散热散片等功能特征。

贯穿迭代周期的工程协作

Neway 的工程团队在原型和设计修改过程中提供持续支持,包括:

  • 面向铸造与可加工性的 DFM 评审,并与 ISO 8062 和 DIN EN 1706 标准保持一致

  • 基于仿真的浇口与流动优化,尤其针对壁厚小于 3 mm 的铝薄壁零件

  • 表面粗糙度与后续涂层的匹配策略,根据最终涂层方式(例如阳极氧化要求 Rz ≤ 10 µm)制定

  • 材料兼容性建议,适用于结构件、导电件或对腐蚀敏感的零件

这些服务有助于确保原型不仅验证几何形状,还能作为验证量产准备度的功能样件。

案例研究:压铸照明框架的迭代修改

某客户在设计一款防护型 LED 灯具时,首先通过聚氨酯铸造制作了 10 个原型,用于评估机械装配。基于现场反馈,Neway 调整了通风槽长度、增加了 M4 镶件螺柱,并更新了内部支撑筋结构。在 7 个工作日内,更新后的主模型完成 3D 打印,并制作了新的硅胶模具。验证完成后,该设计被转入AlSi12 小批量铝压铸,用于获得耐腐蚀的预量产零件。

这一测试–修订–验证的循环,使客户能够在不产生模具报废的情况下顺利进入认证测试阶段。

结论

在原型阶段,设计修改不仅是可行的,而且是必不可少的。Neway 的一体化原型平台支持快速、数据驱动的设计演进,无论是尺寸微调、结构增强,还是表面质量改进。依托灵活的工艺、行业标准和真实工况测试,我们帮助您将最终设计打造成既具功能优化又易于生产、适合市场投放的解决方案。

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