1、面向制造和装配的设计 内容目录 一 面向制造和装配的设计概念二 面向制造和装配的设计价值三 面向制造和装配的设计原则四 面向制造和装配的设计实施 一 面向制造和装配的设计概念面向制造和装配的设计 DesignforManufacturingandAssembly 简称面向制造和装配的设计 在考虑产品外观 功能和可靠性等前提下 通过提高产品的可制造性和可装配性 从而保证以更低的成本 更短的时间和更高的质量进行产品设计 可制造性 制造工艺对零件的设计要求 确保零件容易制造 制造成本低 质量高等 可装配性 装配工序和装配工艺对产品的设计要求 确保装配效率高 装配不良率低 装配成本低 装配质量高等 面
2、向制造和装配的设计的特点 设计充分考虑制造的要求第一次就把事情做对产品开发成本低 开发周期短 产品质量高 面向制造和装配的设计 没有现场这个技术应用的舞台 任何技术的发展都将止步于实验室 都将胎死腹中 富士康郭台铭 面向制造和装配的设计开发流程 传统产品开发模式 产品开发过程分为产品设计阶段和产品制造阶段 在产品设计阶段 结构工程师关注的是如何实现产品的功能 外观和可靠性等要求 而不去关心产品是如何制造 如何装配的 当产品设计完成后 由制造工程师进行产品的制造和装配 制造工程师不关心产品的功能 外观和可靠性等要求 面向制造和装配的设计 二 面向制造和装配的设计价值1 减少产品设计修改产品具有很
3、好的可制造性和可装配性 产品制造和装配顺利 设计修改少 把设计修改集中在产品设计阶段 第一次就把事情做对 面向制造和装配的设计 2 缩短产品开发周期产品开发时间由设计时间 制造时间和装配时间组成 其中设计时间占据整个开发时间的55 面向制造和装配的设计要求投入较多的时间和精力在产品设计之中 第一次就把事情做对 相比传统产品开发 会缩短39 的开发周期 面向制造和装配的设计 3 降低产品成本设计决定产品总成本的75 而设计阶段占的费用仅为产品成本的5 以下 研究表明 设计方案占50 详细图纸占30 加工占20 面向制造和装配的设计把设计修改集中在设计修改费用最少的产品设计阶段 降低成本 另外简化
4、产品设计 降低产品成本 减少装配工序和装配时间 降低装配成本 降低产品不良率 减少成本浪费 面向制造和装配的设计 4 提高产品质量通过面向制造和装配的设计 产品具有很好的可制造性和可装配性 产品设计在产品开发阶段就得到了优化和完善 因此避免了产品在后期制造和装配产生中的质量问题 大大提高了产品的质量 面向制造和装配的设计 面向制造和装配的设计 三 面向制造和装配的设计原则装配的概念 装配就是把两个或多个零件组装成产品 原则1 减少零件数量KeepitSimple Stupid 简单就是美 KISS原则1 考虑去除每个零件2 相似的零件合并成一个3 对称的零件合并成一个4 合理选用制造工艺 设计
5、多用途零件5 去除标签 将标签刻在零件上6 使用全新技术 面向制造和装配的设计 零件数 12 零件数 2 面向制造和装配的设计 原则2 减少紧固件数量和类型1 使用同一种类型的紧固件 如同一机种使用同一种螺丝 华司 胶水等2 使用卡扣 折边代替紧固件 面向制造和装配的设计 面向制造和装配的设计 3 避免分散的紧固件设计 把紧固件设为一体能减少紧固件的类型 减少装配时间和效率 如PWA型自攻牙螺丝4 使用自攻牙螺丝代替机械螺钉 把螺柱螺母做最后选择5 零件标准化 尽量采用公司现有的螺丝规格 或采用市场上现有 成熟的零件 原则3 零件标准化1 零件标准化的好处1 零件标准化能够减少定制零件所带来的
6、新零件开发时间和精力的浪费 缩短产品开发周期 2 降低成本 标准化零件因为规模性往往成本较低 对于塑胶 钣金等需要通过模具进行制造的零件 使用标准化的零件能够节省模具的成本 零件成本优势更加明显 在成本上 定制零件就如同定制衣服一样 通常都会比较贵 3 避免出现零件质量问题的风险 标准化的零件已经被广泛使用 并证明质量可靠 相反 定制的零件需要通过严格的质量和功能验证 否则容易出现质量问题 2 实现零件标准化的实现1 制订常用零件的标准库和零件优先选用表 并在企业内部不同产品之间实行标准化策略2 五金零件 例如螺钉 螺母 导电泡棉等选用供应商的标准零件 五金零件的定制会带来成本和时间的增加 面
7、向制造和装配的设计 原则4 模块化产品设计模块化产品设计是指把产品中多个相邻的零件合并成一个子组件或模块 一个产品由多个子组件或模块组成 应用模块化设计复杂产品被分解为多个功能模块 从而简化产品结构和减少产品总装配时的装配工序 同时 模块化的子组件能够在产品总装配之前进行质量检验 装配质量问题能够更早 更容易被发现 避免不合格的产品流入到产品总装配线上 从而提高产品装配效率和提高装配质量 面向制造和装配的设计 原则5 设计一个稳定的基座1 稳定的基座有强大的支撑面 平稳地放在工作台上 能够保证装配的顺利进行2 最理想的装配方式 金字塔式装的装配顺序 小时候玩积木的经验告诉我们 要把积木搭得高
8、一定要把最大的积木放在最下面3 避免把大的零件置于小的零件上面进行装配 面向制造和装配的设计 原则6 设计零件容易被抓取1 不要太小 太柔 太滑2 零件避免锋利的边 角 面向制造和装配的设计 原则7 避免零件相互缠绕 面向制造和装配的设计 原则8 减少零件装配方向1 利用自然重力 由上往下装配是最理想的装配方向2 装配方向越少越好3 前后左右是次理想装配方向 改进后 面向制造和装配的设计 原则9 设计导向特征1 常见的导向特征包括 斜角 圆角 导向柱和导向槽等 2 导向特征应该设计在最先接触的地方3 导向特征越大越好4 四周增加限位5 使用定位柱 面向制造和装配的设计 原则10 先定位后固定减
9、少装配调整的时间 面向制造和装配的设计 原则11 避免装配干涉1 避免零件装配过程发生干涉避免零件在装配过程中发生干涉是产品设计最基本 最简单的常识 但这是结构工程师最容易犯的错误之一 零件的装配过程应该很顺利 装配过程不应该出现阻滞和干涉的情况 对于整个产品的装配过程 都需要利用三维软件 如Po Engineer 进行动态模拟 确保零件装配顺利 2 避免零件运动过程发生干涉很多产品包含运动零件 运动零件在运动过程中要避免发生干涉 否则会阻碍产品实现相应的功能 造成产品故障甚至损坏 面向制造和装配的设计 原则12 为辅助工具提供空间 面向制造和装配的设计 原则13 为重要零部件设计装配止位特征
10、产品中一般都包括很重要但同时又比较脆弱的零部件 如计算机中的硬盘 电源及印制电路板等 这些零部件极容易损坏 产品设计需要确保这些重要零都件在装配和使用过程中不被损坏 最容易发生的失效方式是这些重要零部件装配到正确位置后 由于操作人员或者消费者用力不当 使得零部件继续前进 碰到其他零件而损坏 因此 有必要在产品中设计止位特征 阳止重要零件装配到正确位置后继续前进 面向制造和装配的设计 原则14 防止零件欠约束和过约束 面向制造和装配的设计 原则15 宽松的零件公差要求1 设计合理的2 简化产品装配关系3使用定位特征4 使用点或线与平面配合 面向制造和装配的设计 原则17 防呆设计1 零件具有唯一
11、的正确装配位置2 零件的防呆设计特征越明显越好3 放大零件的不对称性或不相似性4 设计明显的防呆标识5 最后的选择 通过制程来防呆6 完美的防呆 不必防呆制程防呆 1 改变或增加工具 治具2 改变装配顺序3 增加使用清单 模板或测量仪4 执行控制图表 防呆级别金字塔 标识 使用明显的防呆标识 标识越明显 防呆级别越高 零件仅有唯一的正确装配位置 1 阻止特征越明显2 零件不相似性越明显3 零件不对称性越明显防呆级别越高 阻止 不必防呆 零件完全对称 不必防呆 零件对称度越高 防呆级别越高 Ifanythingcangoworng itwill 墨菲定律 面向制造和装配的设计 面向制造和装配的设计 原则18 装配中的人机工程学a 避免视线受阻b 避免装配操作受阻 手拧螺钉的地方至少保证25的距离 四 面向制造和装配的设计实施1 转变思想结构工程师 设计不考虑制造和装配的需求 转变为 设计充分考虑制造和装配的需求 企业 重制造 轻设计 转变为 轻制造 重设计 2 建立面向制造和装配的设计团队设计团队 结构工程师 项目工程师 制造工程师 装配工程师 测试工程师等 3 实施面向制造和装配的设计开发流程4 进行面向制造和装配的设计培训5 把工程师派到工厂去6 使用面向制造和装配的设计检查表 面向制造和装配的设计
