面向制造和裝配的設(shè)計

1、持金匱在傳統(tǒng)的部門帶lJ及串行流程的產(chǎn)品開發(fā)模式中產(chǎn)品設(shè)計過程與制造加工過程脫節(jié)使產(chǎn)品的可制造性、可裝配性和可維護性較差，從而導(dǎo)致設(shè)計改動量大、產(chǎn)品開發(fā)周期長產(chǎn)品成本高和產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，甚至有大量的設(shè)計無法投入生產(chǎn)從而造成了人力和物力的巨大浪費。面向制造和裝配的設(shè)計(DFMADesignforManufacturingandAssembly)這一設(shè)計理念的提出向傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式提出了挑戰(zhàn)。應(yīng)用DFMA的設(shè)計思想和相關(guān)工具設(shè)計師可以在

2、設(shè)計的每一個階段都獲得有關(guān)怎樣選擇材料、選擇工藝以及零部件的成本分析等設(shè)計信息。它是一種全新的更加簡單更為有效的產(chǎn)品開發(fā)方法，為企業(yè)降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期提高企業(yè)效益提供了一條可行之路。1DFMA的含義DFMA是并行工程關(guān)鍵技術(shù)的重要組成部分，其思想已貫穿企業(yè)開發(fā)過程的始終。它涵蓋的內(nèi)容很多，涉及產(chǎn)品開發(fā)的各個階段除了上面所提到的DFMA還包括面向成本的設(shè)計個通用的產(chǎn)品模型以達到易于裝配、提高裝配效率和降低裝配成本的目的。在制造

3、業(yè)日益發(fā)達的今天在滿足各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的前提下，許多公司都形成了各具特色的產(chǎn)品開發(fā)模式。任何一種行而有效的產(chǎn)品開發(fā)方法，都必須在充分考慮目前現(xiàn)有的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)能力的同時進行最優(yōu)化的產(chǎn)品設(shè)計。對一個新產(chǎn)品來講，產(chǎn)品的成本和開發(fā)周期是決定這個設(shè)計成敗的關(guān)鍵因素。國際上有一個著名的影子理論：產(chǎn)品設(shè)計開支雖然只占產(chǎn)品總成本的5％，但它卻影響產(chǎn)品整個成本世界汽車／2003125竺籃鲴乃金的70％還有一個著名的“28“原則：產(chǎn)品設(shè)計約占整個新產(chǎn)

4、品開發(fā)周期的20％但它卻決定了產(chǎn)品總成本的80％?？梢钥闯鰞H占產(chǎn)品成本5％的產(chǎn)品設(shè)計在很大程度上決定了整個產(chǎn)品的成本及質(zhì)量。2DFMA的主要內(nèi)容DFMA設(shè)計概念的提出是為了解決由于設(shè)計與制造裝配各自獨立而造成的產(chǎn)品成本增加和產(chǎn)品開發(fā)周期長等現(xiàn)實問題它的核心是通過各種管理手段和計算機輔助工具幫助設(shè)計者優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計工作的一次成功率。21設(shè)計簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計簡單化就是在滿足美觀和功能要求的前提下使設(shè)計盡量簡單減少零件的個數(shù)減少以裝飾功

5、能為主的附件設(shè)計。當(dāng)然同時也減少了加工工序生產(chǎn)成本隨之降低生產(chǎn)周期也相應(yīng)縮短。同樣在設(shè)計時盡量用標(biāo)準(zhǔn)件替代自行開發(fā)零部件不僅可以幫助設(shè)計師節(jié)省大量的時間，而且可以減少制造加工時間也節(jié)省了設(shè)計成本。成組技術(shù)(GT)的基本原理是把一些相似的零件劃分為零件族，從而揭示和利用它們的基本相似性獲得最大的效益。美國、英國等工業(yè)發(fā)達國家的企業(yè)都在使用GT技術(shù)取得了很好的效果。22向設(shè)計師提供符合企業(yè)現(xiàn)有情況的產(chǎn)品設(shè)計原則如果在設(shè)計初期企業(yè)能夠向設(shè)計師

6、提供符合企業(yè)實際生產(chǎn)制造情況的一些設(shè)計原則，則可以進一步地指導(dǎo)設(shè)計師進行設(shè)計以下是一些可以提高設(shè)計效率的簡單的設(shè)計原則。a)減少零件個數(shù)和種類并盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件。b)在可能的情況下盡可能采用組合設(shè)計的方法。C)使設(shè)計的產(chǎn)品方便檢驗和測量。d)產(chǎn)品的精度要求應(yīng)符合實際生產(chǎn)tJnT能力零件的上下偏差最好取尺寸公差的平均值。e)穩(wěn)健性設(shè)計。穩(wěn)健性設(shè)計有助于提高產(chǎn)品生產(chǎn)、測試及使用過程中的穩(wěn)定性。f)充分考慮產(chǎn)品的定位，減少一些沒有實際作用或可有

7、可無的附加設(shè)計，同時使所設(shè)計產(chǎn)品的功能、用途更加清晰明確。g)簡化裝配過程。盡可能采用易于裝配的簡單零部件，并且簡化備組26世界汽車／20031件間的連接設(shè)計。h)采用常用結(jié)構(gòu)和材料避免采用特殊材料以及需特殊工藝加工的零部件或組件。i)考慮產(chǎn)品維修保養(yǎng)問題使產(chǎn)品便于拆裝和維修。在實際的新產(chǎn)品設(shè)計過程中，企業(yè)還應(yīng)根據(jù)自身的情況以及以往的經(jīng)驗向設(shè)計師們提供更多更詳細(xì)的信息。23多方案分析DFM要求設(shè)計者在概念設(shè)計階段就要進行多方面的比較分析

8、，一些很小的改動或完善，可能會給后續(xù)的設(shè)計工作帶來極大的收益。只有通過多個方案的對比分析，設(shè)計者才能夠達到最終優(yōu)化設(shè)計的目的。多方案分析的實現(xiàn)建立在兩個基礎(chǔ)之上。一是要在設(shè)計創(chuàng)意階段收集一定數(shù)量的設(shè)計方案二是要有科學(xué)的分析評價手段和工具。DFMA軟件將設(shè)計裝配材料和加工工藝的知識集成在一起從裝配、制造和維護等方面出發(fā)創(chuàng)建一個系統(tǒng)的程序來分析已提出的設(shè)計方案，使獨立的設(shè)計者自己就能夠利用這些信息做出合理的選擇。它為設(shè)計、制造和工藝等相關(guān)人

9、員提供了一個共同工作的平臺，讓大家都在同一時間考慮同～問題，方便了彼此之間的交流。與當(dāng)前的產(chǎn)品開發(fā)方法相比，應(yīng)用DFMA軟件的結(jié)果是以更低的成本和更短的時間得到了更高質(zhì)量的產(chǎn)品促進產(chǎn)品并行設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計的實現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，DFMA可以縮短產(chǎn)品從設(shè)計到投產(chǎn)的周期高達50％，減少零部件數(shù)量達30％～70％減少裝配時間達5O％～80％。目前國際和國內(nèi)許多公司和科研機構(gòu)都致力于DFMA專用軟件的開發(fā)。3DFMA技術(shù)展望無論是DFM還是DFA都必須符

10、合產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)~nSPj售過程中的實際情況和客觀規(guī)律，而且需要在新產(chǎn)品設(shè)計的初期就要對設(shè)計工作進行規(guī)范和約束。在美國，DFMA的設(shè)計理念和相關(guān)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于汽車、飛機制造、航空和國防等行業(yè)成功地為企業(yè)節(jié)省了數(shù)十億美元的費用。我國的制造業(yè)水平相對落后，但國家已十分重視研發(fā)階段新技術(shù)的開發(fā)，從1995年到現(xiàn)在國家已經(jīng)在部分企業(yè)實施了并行工程，并取得了一定的成效。作為并行工程的關(guān)鍵技術(shù)DFMA也得到了越來越多的企業(yè)的關(guān)注。在引進一些國外優(yōu)