進階篇：4）面向裝配的設計DFA總章

時間 2019-12-04

標籤進階面向裝配設計 dfa 總章简体版

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本章目的：理解裝配的重要性，明確結構工程師也要對裝配進行設計。數據庫

1.基礎閱讀

①進階篇：1）DFMA方法的運用；設計模式

②須要一臺FDM3d打印機:請查看微信

基礎篇：8）結構設計裝備必備；工具

2.爲何要學習DFA

這裏就須要解釋：什麼是DFA？什麼是裝配？怎麼算好裝配？DFA的做用和來源等。

2.1 裝配的概念

裝配是指把多個零件組裝成產品,使得產品可以實現相應的功能並體現產品的質量。性能

從裝配的概念能夠看出,裝配包含三層含義:學習

a）把零件組裝在一塊兒;優化

b）實現相應的功能;spa

c）體現產品的質量。翻譯

裝配不只僅是擰螺釘,不是簡單地把零件組裝在一塊兒,更重要的是組裝後產品可以實現相應的功能,體現產品的質量。裝配是產品功能和產品質量的載體。設計

對於任何一種產品來講,在通過零件的加工製造併成爲產品以前,都須要通過裝配的過程。產品包含的零件從幾個到幾百萬個不等。一個訂書機有幾十個零件,一部手機有幾百個零件,一輛汽車有幾萬個零件,而一架飛機則有超過幾百萬個零件。裝配是產品製造過程當中的重要組成部分,裝配過程對於產品質量、產品成本、產品開發週期等都具備很大的影響。

2.2 實際設計中，關於裝配不正確的理解及見解

現實中，工程師對裝配的不正確見解常有：

錯1：裝配就是把零件組裝在一塊兒，裝配就是鎖螺絲而已；

錯2：對裝配不重視，輕視裝配；

這些錯誤的見解經常致使國內工程師就算抄襲一個國外的標杆產品，製造的每個零件都優於標杆，總體的質量和性能卻不如標杆。

所謂的抄都抄很差的工程師，能夠看看DFA。有用，做者試過！

2.3 一個裝配工序的分解：7個步驟

產品裝配過程當中最基本的元素是裝配工序,一個產品的裝配每每由一個或多個裝配工序組成。一個典型的產品裝配工序包括如下關鍵步驟(人或者機器人):

1）放置好零件基座；

零件的基座未必指的是工裝，也多是另外一個零件。好比定子的繞線，相對於漆包線，定子骨架就是一個零件基座。

2）識別零件；

在現代化設計中，識別零件也很重要。好比O型圈的顏色，若是O型圈和零件都是黑色，就不利於視覺系統的識別和檢測。

3）抓取零件；

須要考慮手工和自動化工裝的區別。過軟、過滑等都不利於裝配抓取。

4）移動零件到裝配位置；

零件裝配最好一次到位，途中沒有干涉。

5）零件調整到正確位置；

考慮能自動調整的強輔助：導向特徵。

6）零件被固定；

每一個工序的零件最好全約束，再進行下一個工序。

7）檢測；

一個工序的終結。

人工裝配和自動化裝配的工序會有稍許不一樣。

但全部的裝配設計要求都源於這七個基礎步驟，因此這是要強記得。必定要記住的！記住後本身在腦海中演練一下。

結構設計師通常對裝配工序的理解基於這7步驟就能夠了，但裝配工藝工程師卻須要知道地更多，好比來料放置的位置，工做臺的排布與效率，產線工人具體裝配手法等。因此，結構工程師作完DFA以後，是須要和裝配工程師商量的。你家公司自動化程度越高，越是須要。不少時候省一個機械手就能省下你一年的工資（雖然不能丟進你的口袋）。

把裝配的工做分一部分給結構後，裝配的工做未必少了。一個是由於現代化設計對自動化要求高了，二是裝配可靠性設計等新的方法，如PFMEA等。因此說結構工程師搶了裝配工程師的工做不是徹底對的說法。

2.4 最好的裝配工序和最差的裝配工序

裝配工序有好壞與優劣之分,不一樣的裝配工序對產品的影響千差萬別。從裝配質量、裝配效率和裝配成本等方面來看,最好的和最差的裝配工序的特徵見表2-1。

2.5 DFA概念

面向裝配的設計( Design For Assembly,DFA)是指在產品設計階段使得產品具備良好的可裝配性，確保裝配工序簡單、裝配效率高、裝配質量高、裝配不良率低和裝配成本低。

面向裝配的設計的研究對象是產品的每個裝配工序,經過產品設計的優化,使得產品的每一個裝配工序具備表2-1列出的最好裝配工序的特徵。

2.5.1 DFA概念追述

面向裝配的設計(DFA)應該在設計過程的全部階段都有所考慮,尤爲是在設計的早期階段。在設計團隊考慮多種方案時,須要認真考慮產品或部件的裝配難易程度。
設計團隊須要一個DFA工具來有效地分析產品或部件的裝配難易程度。設計工具應能快速地提供結果,且簡單、易操做。它應能確保產品可裝配性評估的連貫性和完整性。它還應該能夠消除裝配設計中的主觀判斷,容許自由聯想,易於對不一樣的設計進行比較,確保能對最終解決方案進行科學評估,肯定裝配問題的範圍,並可以提供簡化產品結構的多種替代方法,從而下降製造和裝配的成本。

//美國那邊的工具常指的是軟件，機械理論的提出和軟件工具的研發經常是同一時段的。但日本卻喜歡用表格。中國學日本的作法，風氣緣由卻致使表格只是一張紙，而研發機械軟件卻又沒有餘力。做者提供的是表格。

經過DFA的應用,能夠改善製造和設計之間的交流,並且在產品設計過程當中產生的想法、推理以及所作的決策都能成爲良好的記錄,以備未來參考。

面向裝配的產品設計是從大學的研究成果拓展而來。最近又開發出軟件的產品形式,能夠系統地提高和改進產品的易裝配性。DFA的這個功能是經過在設計過程的概念階段,以合乎邏輯的和組織化的形式提供裝配信息來實現的。這種方式也清晰地定義了一個以裝配的難易程度來評估設計的程序。這種方法的使用可以提供一個反饋循環幫助設計人員評估因爲特殊設計變動而獲得的改進。這個程序也可做爲一種激勵設計人員的工具,讓他們經過這種方法來評估本身的設計,若是可能的話,還能夠改善本身的設計。在這兩種狀況下,在概念設計階段研究和改善設計,在產品製造和裝配以前,設計是易於變動且變動費用低廉。

//這裏的軟件是boothroyd公司的軟件，該公司的DFMA軟件最先和蘋果二代電腦是一塊兒問世的。

DFA方法經過如下方式來嘗試達到這些目的:
①爲那些設計者或者團隊提供一個工具,要確保他們對產品複雜性和裝配性的考慮只發生在最初設計階段。這可以避免設計者在設計初期階段只專一於產品的功能而對產品成本和競爭力缺少足夠考慮的風險。

②引導設計人員或者設計團隊簡化產品,從而實現裝配成本和零件成本的下降。

③蒐集一般由有經驗的設計工程師所擁有的經驗資料,並整理這些資料,以一種便利的方式提供給缺乏經驗的設計工程師使用。

④創建一個數據庫,這個數據庫包含各類設計狀態和生產條件下的裝配時間和成本要素。

對於易於裝配的產品設計進行分析在很大程度上取決於如下幾個因素:產品是否手工裝配?是不是專用自動化裝配?是不是通用自動化裝配(機器人)?或者是這些方面的結合。例如,易於自動進料和定向的簡易性標準要比那些手工處理零件的標準更加嚴格。由於咱們老是利用手工裝配成本做爲一個比較的基準。本章將介紹面向手工裝配的設計。此外,即便重點考慮自動化裝配時,仍然有一些操做仍是須要手工完成,在分析過程當中必須把這些操做成本考慮進去。

2.6 DFA目的

經過面向裝配的設計,產品開發可以達到如下目的：

簡化產品裝配工序。
縮短產品裝配時間。
減小產品裝配錯誤。
減小產品設計修改。
下降產品裝配成本。
下降產品裝配不良率。
提升產品裝配質量。
提升產品裝配效率。
提升現有設備使用率。

//目的不少，不過做者是記不住全的^_^

2.7 面向裝配的設計的歷史

20世紀六七十年代,人們根據實際設計經驗和裝配操做實踐,提出了一系列有利於裝配的設計建議,以幫助設計人員設計出容易裝配的產品,這些設計建議並輔以真實的案例告訴人們如何從產品設計着手來改善產品的裝配。1977年, Geoff Boothroyd教授第一次提出了「面向裝配的設計( Design for assembly,DFA)」這一律念,並被普遍接受。面向裝配的設計旨在提升零件的可裝配性,以縮短裝配時間、下降裝配成本和提升裝配質量。1982年, Boothroyd教授在《自動化裝配》一書中,提出了一套評估零件可裝配性的體系,並以此爲基礎,開發出面向裝配的設計軟件。

面向裝配的設計自誕生之初就受到不少企業的重視,並取得了很好的應用效果。1981年,施樂公司的製造經理 Sidney Liebson估計施樂公司由於實施面向裝配的設計而節省了幾百萬美圓。1988年,福特公司由於面向裝配設計模式的實施節省了10億美圓。

3.怎麼學習DFA

3.1 裝配是由設計而非工藝決定的

首先要改變觀念，裝配過程是由結構設計師決定的，裝配工藝工程師只是實現它，絕對不要搞錯了！這是現代的設計理念。但凡碰到裝配艱難等問題時不要再簡單丟鍋給裝配工藝的人了。固然，有些公司的流程迫使你不得不把工做推給工藝，做者也不會說什麼。

3.2 明確產品的裝配流程

且實施DFA檢查以前，要了解產品全部的裝配過程，即明確裝配流程圖。這對於詳細學習了DFA章節的工程師而言，無論是設計出裝配流程仍是逆推一個標杆的裝配流程，都並不是很難的事情。做者有過經歷，運用DFA的原理逆向推導德國B公司的一個汽車產品，十分地有用。

並且就做者的觀察而言，越是靠近近期生產的國外產品，對DFA的要求越高。做者拆過三*ling的PTC的加熱器，因爲首次出廠年代久遠，工藝爲較粗糙的壓鑄，因此PCB爲古老的四角螺釘裝配方式，沒有導入螺柱和定位特徵。但後來近期出廠的BM*的鈑金小型的加熱器，就明顯有這類的特徵，爲了導入和定位特地焊接了兩個螺柱，可謂十分注重而不擇手段。

做者也拆解過Panas*的一些國外發送產品，便是是小型的電子消費類產品，對DFA的要求的痕跡也明顯有。

但國內的產品須要注意，由於歷史和國內環境的緣由，國內產品並非很是注重DFA設計，因此裝配順序非常「混亂」。須要練習請找一些可靠公司的產品。