面向制造和裝配的設計

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

2、設計的每一個階段都獲得有關怎樣選擇材料、選擇工藝以及零部件的成本分析等設計信息。它是一種全新的更加簡單更為有效的產品開發(fā)方法，為企業(yè)降低生產成本，縮短產品開發(fā)周期提高企業(yè)效益提供了一條可行之路。1DFMA的含義DFMA是并行工程關鍵技術的重要組成部分，其思想已貫穿企業(yè)開發(fā)過程的始終。它涵蓋的內容很多，涉及產品開發(fā)的各個階段除了上面所提到的DFMA還包括面向成本的設計個通用的產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)標準和法規(guī)的前提下，許多公司都形成了各具特色的產品開發(fā)模式。任何一種行而有效的產品開發(fā)方法，都必須在充分考慮目前現有的產品開發(fā)和生產能力的同時進行最優(yōu)化的產品設計。對一個新產品來講，產品的成本和開發(fā)周期是決定這個設計成敗的關鍵因素。國際上有一個著名的影子理論：產品設計開支雖然只占產品總成本的5％，但它卻影響產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：產品設計約占整個新產

4、品開發(fā)周期的20％但它卻決定了產品總成本的80％?？梢钥闯鰞H占產品成本5％的產品設計在很大程度上決定了整個產品的成本及質量。2DFMA的主要內容DFMA設計概念的提出是為了解決由于設計與制造裝配各自獨立而造成的產品成本增加和產品開發(fā)周期長等現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計者優(yōu)化設計，提高設計工作的一次成功率。21設計簡單化、標準化設計簡單化就是在滿足美觀和功能要求的前提下使設計盡量簡單減少零件的個數減少以裝飾功

5、能為主的附件設計。當然同時也減少了加工工序生產成本隨之降低生產周期也相應縮短。同樣在設計時盡量用標準件替代自行開發(fā)零部件不僅可以幫助設計師節(jié)省大量的時間，而且可以減少制造加工時間也節(jié)省了設計成本。成組技術(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技術取得了很好的效果。22向設計師提供符合企業(yè)現有情況的產品設計原則如果在設計初期企業(yè)能夠向設計師

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

7、可無的附加設計，同時使所設計產品的功能、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件間的連接設計。h)采用常用結構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)考慮產品維修保養(yǎng)問題使產品便于拆裝和維修。在實際的新產品設計過程中，企業(yè)還應根據自身的情況以及以往的經驗向設計師們提供更多更詳細的信息。23多方案分析DFM要求設計者在概念設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)的設計工作帶來極大的收益。只有通過多個方案的對比分析，設計者才能夠達到最終優(yōu)化設計的目的。多方案分析的實現建立在兩個基礎之上。一是要在設計創(chuàng)意階段收集一定數量的設計方案二是要有科學的分析評價手段和工具。DFMA軟件將設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)建一個系統的程序來分析已提出的設計方案，使獨立的設計者自己就能夠利用這些信息做出合理的選擇。它為設計、制造和工藝等相關人

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。與當前的產品開發(fā)方法相比，應用DFMA軟件的結果是以更低的成本和更短的時間得到了更高質量的產品促進產品并行設計和創(chuàng)新設計的實現。據統計，DFMA可以縮短產品從設計到投產的周期高達50％，減少零部件數量達30％～70％減少裝配時間達5O％～80％。目前國際和國內許多公司和科研機構都致力于DFMA專用軟件的開發(fā)。3DFMA技術展望無論是DFM還是DFA都必須符

10、合產品設計、生產~nSPj售過程中的實際情況和客觀規(guī)律，而且需要在新產品設計的初期就要對設計工作進行規(guī)范和約束。在美國，DFMA的設計理念和相關產品已廣泛應用于汽車、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)階段新技術的開發(fā)，從1995年到現在國家已經在部分企業(yè)實施了并行工程，并取得了一定的成效。作為并行工程的關鍵技術DFMA也得到了越來越多的企業(yè)的關注。在引進一些國外優(yōu)