5C 產品機構設計秘訣

1. 防水設計及美工縫是 0，段差也是 0 等各種精緻機構的設計秘訣 !
5C 產品是汽車電子（Car）、醫療電子（Care）、電腦（Computer）、
通訊（Communication）、消費電子（Consumer Electronics）等電子
相關產品。本書也非常適用於精美的玩具、文具、日用品、手工具五金、運動器材等產品。本書擷取龜毛機構設計第4版的設計技術，並增加案例研討、重新編排、改寫內文，以符合更細膩的設計要求。
2. 避免嘗試錯誤的浪費，打破熟能生巧慢工出細活的傳統設計迷思 !
市面上此類設計的書籍，皆是單純教授零件設計、製造或二次加工的知識，只有本書深入教導機構設計的原則、方法、產品組合技巧、提升設計效率及產品量產良率。如封面照片的寓意，熟讀本書能夠破繭而出，蛻變成頂尖的設計高手，進而快速得到加薪與升遷的機會！
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2025年11月 於台北文山

1. 防水設計及美工縫是 0，段差也是 0 等各種精緻機構的設計秘訣 !
5C 產品是汽車電子（Car）、醫療電子（Care）、電腦（Computer）、
通訊（Communication）、消費電子（Consumer Electronics）等電子
相關產品。本書也非常適用於精美的玩具、文具、日用品、手工具五金、運動器材等產品。本書擷取龜毛機構設計第4版的設計技術，並增加案例研討、重新編排、改寫內文，以符合更細膩的設計要求。
2. 避免嘗試錯誤的浪費，打破熟能生巧慢工出細活的傳統設計迷思 !
市面上此類設計的書籍，皆是單純教授零件設計、製造或二次加工的知識，只有本...

1. 2D、3D設計圖的問題與改善 1
1-1. 2D設計圖的問題與改善 2
1-2. 3D設計圖的問題與改善 6
1-3. 外觀圖拆件的問題與改善 12
1-4. 設計圖的印製、繪製、歸檔注意事項 16
2. 圓角、倒角與尖角的用處 17
2-1. 自然圓角 18
2-2. 自然尖角 21
2-3. 圓角的用處 22
2-4. 倒角的用處 26
3. 零件設計的重要原則 29
3-1. 共用標準零件 30
3-2. 減少緊固件 ( Fastener ) 種類與數量 31
3-3. 零件多功能的設計 32
3-4. 減少標籤、貼紙、膠帶、泡棉等貼附使用 32
3-5. 避免超過規格的設計 33
3-6. 合併外觀相似、外觀對稱的零件 34
4. 射出零件 ( 塑膠或金屬 ) 設計重點 35
4-1. 射出零件分模線的解釋說明與設定 35
4-1-2. 外觀分模線製造品質的要求 36
4-1-3. 外觀分模線的設定 37
4-1-4. 分模線的單存化設定 43
4-1-5. 避免分模線毛邊，影響組裝品質的設定 45
4-1-6. 分模線避免公差累積的設定 47
4-1-7. 容易製造對準的分模線設定 52
4-1-8. 分模線毛邊方向的設定 54
4-2. 射出零件拔模斜度 ( 脫模角、Draft Angle ) 的設計 55
4-3. 射出零件平均肉厚的設計 56
4-4. 射出零件薄肉尖角，與模具薄鋼的改善建議 58
4-5. 射出零件補強肋設計 60
4-6. 射出零件調整結合線 ( Welding Line ) 位置補強設計 66
5. 鈑金沖壓件及機械加工零件設計重點 67
5-1. 鈑金沖壓件設計重點 67
5-1-1. 鈑金沖壓件斷面放大圖解說 67

5-1-2. 鈑金沖壓件折彎方向的考慮 68
5-1-3. 鈑金沖壓件折彎補強的設計 69
5-1-4. 鈑金沖壓件外形的設計 72
5-1-5. 鈑金沖壓件模具最小尺寸設計參考值 74
5-1-6. 鈑金沖壓件折彎成型最小尺寸參考值 76
5-1-7. 鈑金沖壓件材料及模具降低成本的設計 78
5-2. 機械加工零件設計重點 79
6. 螺絲結構設計重點 83
6-1. 使用螺絲的注意事項 83
6-2. 選用機械螺絲避免使用自攻螺絲的條件 84
6-3. 超音波熔接銅螺帽之基準面控制 85
6-4. 螺絲鎖付避免懸空、小頭型、間接鎖付的設計 86
6-5. 塑膠螺絲柱的結構設計 88
6-6. 超音波熔接銅螺帽的塑膠柱結構設計 90
6-7. 螺絲鎖付的上下蓋結構設計 92
6-8. 螺絲鎖付不可當定位結構 94
6-9. 螺絲鎖緊的設計 96
7. 零件組合的定位結構設計 97
7-1. 定位結構設計原則與問題改善 98
7-1-1. 定位結構的的種類 99
7-1-2. 定位結構基準設計 100
7-1-3. 單懸臂按鍵定位結構設計 102
7-1-4. 同一孔徑基準定位結構設計 108
7-1-5. 精確定位結構設計 109
7-1-6. 矽膠按鍵定位結構設計 110
7-1-7. 定位結構超過約束的問題與改善 111
7-2. 高度定位結構設計與問題改善 112
7-2-1. 塑膠射出零件定位結構設計 112
7-2-2. 定位結構基準面選擇 115
7-2-3. 定位柱與定位孔定位結構設計 117
7-2-4. 螺絲定位結構設計與問題改善 120
7-3. 平面定位結構設計與問題改善 122
7-3-1. 多孔軸定位結構設計與問題改善 123
7-3-2. 長間距定位肋定位結構設計 124
7-3-3. 平面控制定位結構設計 126
7-3-4. 加大空隙定位結構設計 127
7-3-5. 二次加工定位結構設計 128

7-3-6. 扭力控制定位結構設計 129
7-4. 孔軸定位結構設計與公差分析 130
7-4-1. 公差分析初體驗與計算 132
7-4-2. 打破連結關係的定位結構設計 134
8. 增加產品強度的設計方法 135
8-1. 增加零件結構強度的設計方法 136
8-1-1. 射出零件增加強度，要設計補強肋不要增加厚度 136
8-1-2. 已增加強度，但無法完全改善的原因 138
8-1-3. 鈑金沖壓件增加強度，要設計折彎補強 139
8-1-4. 改變形狀或受力方向增加零件強度 140
8-1-5. 不同組合厚度增加零件強度 141
8-1-6. 減少應力集中增加零件強度 142
8-1-7. 金屬埋入射出件（ Insert Molding ）增加零件強度 144
8-1-8. 雙料射出，增加受力方向的結合面積增加零件強度 146
8-1-9. 相對強壯的結構直接受力，增加零件強度 148
8-2. 結合結構內強度最佳的零件，增加產品強度 149
8-2-1. 保護脆弱的零件增加產品強度 150
8-2-2. 減少撞擊時應力集中增加產品強度 152
8-2-3. 設計耐撞擊的結構增加產品強度 154
8-3. 變更彎曲力矩 ( Bending Moment ) 增加產品強度 156
8-3-1. 變更受力方向增加產品強度 157
8-3-2. 減少力臂長度增加產品強度 158
8-4. 強化背膠貼合的設計方法 160
8-4-1. 背膠貼合避免直角、尖角 160
8-4-2. 背膠貼合強度的優先次序 161
8-4-3. 背膠貼合常用案例探討 162
8-4-4. 曲面的背膠貼合設計 165
8-4-5. 避免兩個平面的背膠貼合設計 166
8-4-6. 背膠及點膠問題與注意事項 168
9. 零件組合的空隙預留與彈性預壓 169
9-1. 零件組合的空隙預留 170
9-1-1. 影響預留空隙的因素 170
9-1-2. 單邊空隙預留設計經驗值 172
9-1-3. 空隙預留防止組合干涉 178
9-1-4. 上下蓋螺絲柱空隙預留 183
9-1-5. 電池蓋與下蓋空隙預留 184
9-1-6. 上蓋與滑動蓋空隙預留 186

9-1-7. 不同結構的活動件空隙預留 188
9-2. 零件組合的彈性預壓 189
9-2-1. 以彈性預壓的彈力增加零件結合力 189
9-2-2. 以彈性預壓做彈性定位並防止連動 190
9-2-3. 以彈性預壓達到自動定位的目的 191
9-2-4. 以彈性預壓解決組裝問題 192
9-2-5. 以彈性預壓達到緊密配合的目的 194
9-2-6. 以彈性預壓達到精緻產品的設計 195
9-2-7. 彈性預壓設計經驗值 196
9-2-8. 彈性預壓的通盤設計考慮 198
9-2-9. 以彈性肋當彈性預壓的設計步驟 200
10. 零件組合的彈性設計 201
10-1. 增加彈性的方法 202
10-2. 彈性體外形的彈性比較 203
10-3. 無法提供彈性的結構 205
10-4. 利用結構所有的彈性避免應力集中 206
10-5. 彈性設計對應圖的解釋說明 208
10-6. 哪些設計狀況需要加入彈性設計 210
10-7. 增加力臂的長度改善彈性設計 212
10-8. 變更斜度的結構改善彈性設計 216
10-9. 利用十字孔的開口改善彈性設計 218
10-10. 打破原有零件組合的順序，達到彈性設計 220
10-11. 擴大接觸面積達到彈性設計 222
10-12. 多接點使接觸導通更穩定，達到彈性設計 223
10-13. 倒角能自動對準達到彈性設計 224
11. 卡勾結構設計技巧與訣竅 225
11-1. 常用卡勾外型分類與問題 226
11-2. 不適合卡勾功能的結構 228
11-3. 卡勾結構不能沒有彈性變形 229
11-4. 卡勾及限位肋尺寸位置安排 230
11-5. 卡勾結構名稱與解釋 232
11-6. 卡勾結構空隙設計 234
11-7. 卡勾結構強度設計 236
11-8. 口字型母卡勾禁止懸空的設計 238
11-9. 卡勾結構預留最大卡住量 240
11-10. 卡勾結構彈性變形的設計 242
11-11. 卡勾結構應該放在重要控制位置 244

11-12. 卡勾結構修改複雜度比較 246
11-13. 腳架型卡勾結構設計要點 248
11-14. U字型卡勾結構設計要點 250
11-15. 可重複拆裝的卡勾結構設計 252
11-16. 卡勾結構容易發生的問題與改善 254
11-17. 口字型卡勾結構拆開設計 262
12. 破解組合剖面圖與模擬的奧秘 263
12-1. 檢討2D組合剖面圖的步驟與注意事項 263
12-1-1. 檢討2D組合剖面圖的方法 264
12-1-2. 檢討2D組合剖面圖的結構設計 266
12-1-3. 2D組合剖面圖與實際成品差異，造成的影響 268
12-1-4. 2D組合剖面圖容易漏掉的部分 270
12-2. 2D組合剖面圖與實際樣品的模擬 271
12-2-1. 圖面模擬與實際樣品模擬的落差 272
12-2-2. 快速模擬實際樣品的方法 273
12-2-3. 決定圖面模擬中心點的方法 274
12-2-4. 圖面模擬的注意事項 276
12-2-5. 圖面模擬與實際組合樣品的驗證 278
12-2-6. 組合剖面圖模擬單懸臂按鍵 279
12-2-7. 模擬多層零件，不同定位孔的最小空隙 280
12-2-8. 使用不同結構樣品，模擬找出最適合的強度 282
12-2-9. 使用射出零件，模擬找出最正確的修改尺寸 284
12-2-10. 模擬找出最正確的撓性零件長度 286
12-2-11. 組合成品，切開剖面的方法與步驟 288
13. 精緻外觀結構設計大解密 289
13-1. 外觀分模線段差的品質要求 290
13-2. 外觀分模線的線條要表現出美感 291
13-3. 確認2D、3D圖檔完全相同原則 292
13-4. 避免在圓角上拆件 294
13-5. 避免在弧線上拆件 296
13-6. 外觀應該以圓角做修飾 298
13-7. 按鍵表面印刷的設計 300
13-8. 使用者自行操作的面積考慮 301
13-9. 底座平面的控制設計 302
13-10. 按鍵操作的分模線設計 303
13-11. 零件組合，非零對零的設計好處 304
13-12. 結構複雜累積公差的外觀設計 306

13-13. 以彈性體控制外觀美工縫 307
13-14. 外觀大尺寸美工縫設計 308
13-15. 多孔按鍵的美工縫設計 310
13-16. 公稱空隙設計愈大，相同偏移量愈難察覺 312
13-17. 利用分模線減少外觀美工縫空隙 313
13-18. 減少美工縫尺寸控制 314
13-19. 影響美工縫尺寸的視覺條件 315
13-20. 美工縫的用處與種類及設計 316
13-21. 挑戰美工縫為零的設計 318
13-22. 射出零件超過兩個面，美工縫不可為0 320
13-23. 外接插孔美工縫的設計 322
13-24. 多孔按鍵與外接插孔的美工縫設計 324
13-25. 止口、限位肋尺寸設計經驗值 326
13-26. 上下蓋段差設計與計算（ - 0.06 ～ 0.06 mm ）330
13-27. 高級汽車遙控器美工縫0的拆解分析 334
13-28. 高級汽車遙控器美工縫0、段差0的拆解分析 336
13-29. 高級汽車遙控器防潑水的拆解分析 338
13-30. 美工縫0的卡勾設計訣竅 340
14. 簡單好用的6σ設計與公差分析 343
14-1. 6σ設計與公差分析公式介紹 344
14-2. 何時必須使用最差狀況 347
14-3. 最差狀況的公差分析 348
14-4. 3D曲面禁止當做控制的計算基準 349
14-5. 若產生誤差擴大，須與公差分析做最後的結合 350
14-6. 若產生變形，須與公差分析做最後的結合 352
14-7. 統計公差分析法的進行步驟與方法 354
14-8. 調整公稱尺寸並將單向公差，改為雙向公差 356
14-9. 尺寸公差標註避免公差累積 357
14-10. 公差分析計算，須嚴格管控生產Cpk值 358
14-11. Cpk計算與注意事項 360
14-12. 更好的結構設計，提高產品組裝品質 362
14-12-1. 直接加工提高零件生產的Cpk值 362
14-12-2. 以彈性體做自動定位的結構 363
14-12-3. 增加控制範圍，避免累積公差 364
14-12-4. 基準平面不穩定，喪失公差分析計算的意義 365
14-12-5. 針對最大或較大的公差，作更嚴格的要求 366
14-12-6. 2個小尺寸公差組合，控制更容易 368
14-12-7. 避免零件複雜連結，控制更容易 370

14-13. 公差分析計算，上下殼段差均勻控制 372
14-14. 改善設計結構，達到設計規格的步驟與方法 374
14-15. 使用6σ設計與公差分析的態度與做法 375
14-16. 特意試做樣品的好處與做法 376
15. 優化新產品開發效率及量產良率 377
15-1. 改善機構設計與ID、生產線、協力廠的關係與問題 377
15-1-1. 機構設計工程師常犯錯的設計問題 378
15-1-2. 產品架構規劃 ( 產品 Architecture ) 的問題 379
15-1-3. 機構與ID的關係，是兄弟爬山各自努力 380
15-1-4. 3D圖的可能問題與改善方向 381
15-1-5. 因設計不良引起生產的問題 385
15-1-6. 生產線的問題 386
15-1-7. 了解與改正協力廠開發新產品的心態 387
15-1-8. 要求協力廠的各項必備技術內容 390
15-2. 改進機構設計部門的開發設計效率 392
15-2-1. 經驗傳承 ( Lesson Learned ) 要找得到、看得懂 392
15-2-2. 檢查表 ( Check List ) 的建立與使用 394
15-2-3. 技術主管的正確做法與態度 396
15-2-4. 提高設計品質和效率的方法 397
15-2-5. 縮短設計繪圖的辦法 398
15-2-6. 設計標準化應注意事項 399
15-2-7. 經驗累積的功用與好處 400
15-2-8. 經驗累積的做法與態度 401
15-2-9. 找出最佳設計的方法 402
15-2-10. 利用內部與外部的資訊 403
15-2-11. 技術人員提昇技術的建議 404
15-3. 改善結構設計的方法與量產良率 405
15-3-1. 設計輕薄短小5C產品的重點 405
15-3-2. 採用最小公稱尺寸設計原則 406
15-3-3. 調整有利的公稱尺寸 408
15-3-4. 利用微小干涉或彈性代替精密尺寸公差 410
15-3-5. 設計檢討的作法與內容 412
15-3-6. 檢討重要的2D組合剖面圖 413
15-3-7. 改善量產良率的技巧，檢討組合設計流程 414
15-3-8. PM終於化解心中多年的疑惑 415
15-3-9. 優化新產品開發效率，及量產良率的快速方法 416
參考書目 417

1. 2D、3D設計圖的問題與改善 1
1-1. 2D設計圖的問題與改善 2
1-2. 3D設計圖的問題與改善 6
1-3. 外觀圖拆件的問題與改善 12
1-4. 設計圖的印製、繪製、歸檔注意事項 16
2. 圓角、倒角與尖角的用處 17
2-1. 自然圓角 18
2-2. 自然尖角 21
2-3. 圓角的用處 22
2-4. 倒角的用處 26
3. 零件設計的重要原則 29
3-1. 共用標準零件 30
3-2. 減少緊固件 ( Fastener ) 種類與數量 31
3-3. 零件多功能的設計 32
3-4. 減少標籤、貼紙、膠帶、泡棉等貼附使用 32
3-5. 避免超過規格的設計 33
3-6. 合併外觀相似、外觀對稱的零件 34
4. 射出零件 ( 塑膠...