DFMA面向制造和裝配的精益產(chǎn)品設(shè)計

課程背景：

隨著市場競爭的加劇和客戶需求的多樣化，產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)已成為企業(yè)成功的關(guān)鍵因素之一。然而，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計方法往往只關(guān)注功能和性能，而忽略了制造和裝配過程中的實際需求和限制。這導(dǎo)致了產(chǎn)品開發(fā)周期延長、制造成本增加、裝配效率低下等一系列問題。為了解決這些問題，企業(yè)需要引入一種新的設(shè)計方法——DFMA（面向制造和裝配的精益設(shè)計）。

DFMA是一種系統(tǒng)化的產(chǎn)品設(shè)計方法，它強調(diào)在產(chǎn)品開發(fā)初期就考慮制造和裝配的需求和限制，以確保產(chǎn)品具有良好的可制造性和裝配性。通過應(yīng)用DFMA，企業(yè)可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，減少制造和裝配過程中的問題和成本，提高產(chǎn)品的可靠性和性能。

本課程將深入探討DFMA的核心理念和實踐方法，包括：

• DFMA的基本概念和原則：介紹DFMA的定義、目的和應(yīng)用范圍，闡述DFMA在產(chǎn)品設(shè)計中的重要性。
• DFMA的設(shè)計原則：詳細介紹DFMA的設(shè)計原則，包括消除冗余、減少特殊工藝需求、降低裝配難度等。通過案例分析和實際操作，使學(xué)員深入理解這些原則的應(yīng)用方法和實際效果。
• DFMA在產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用：從塑料件、鈑金件、壓鑄和機加工零件以及公差分析切入，充分結(jié)合實際案例，介紹如何在產(chǎn)品開發(fā)過程中實施DFMA，包括設(shè)計評審、優(yōu)化改進、可制造性分析等環(huán)節(jié)。同時，分享企業(yè)在實施DFMA過程中遇到的問題和解決方法。

課程收益：

1. 掌握DFMA（面向制造與裝配的精益設(shè)計）的核心概念和原則，了解如何在產(chǎn)品開發(fā)過程中應(yīng)用DFMA以降低制造成本和改進產(chǎn)品上市時間。
2. 了解如何分析產(chǎn)品設(shè)計以識別潛在的制造和裝配問題，并掌握相應(yīng)的解決方法和技巧。
3. 掌握如何使用塑料件、壓鑄件、鈑金件及機加工零件的可制造性設(shè)計技巧，進行產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)化，提高產(chǎn)品的可制造性和裝配性。
4. 掌握基于產(chǎn)品功能與可制造性結(jié)合的公差分析技巧， 利用公差分析工具對產(chǎn)品進行優(yōu)化，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

課程時間：2天，6小時/天

課程對象：研發(fā)經(jīng)理、研發(fā)工程師、新品導(dǎo)入經(jīng)理、主管和工程師、生產(chǎn)技術(shù)部經(jīng)理、工藝經(jīng)理、工藝主管、工藝師、品質(zhì)管理相關(guān)人員

課程方式：理論講授+案例分析+小組研討

課程模型：

課程大綱

課程破冰：學(xué)習(xí)型團隊組建

一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計總論 -?核心理念與原則

1.設(shè)計的重要性

1）設(shè)計決定了產(chǎn)品成本

2）產(chǎn)品設(shè)計決定了產(chǎn)品質(zhì)量

3）產(chǎn)品設(shè)計決定了產(chǎn)品的開發(fā)周期

2.DFMA概念

1）產(chǎn)品設(shè)計的定義

2）面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計(Design for Manufacturing and Assembly?簡稱DFMA):

（1）可制造性:制造工藝對零什的設(shè)計要求

（2）可裝配性:裝配工藝對產(chǎn)品的設(shè)計要求

3.DFMA的價值

1）宏觀方面：（1）社會價值；（2）經(jīng)濟價值；（3）生態(tài)價值；（4）文化價值

2）微觀方面：充分考慮部件制造和整機裝配的要求，第一次就把事情作對

案例：某品牌同一系列的產(chǎn)品共規(guī)劃了2款外觀，4個型號的產(chǎn)品，一款最終產(chǎn)品順利量產(chǎn)，另一款模具報廢，重新設(shè)計開模。

（1）減少設(shè)計修改：產(chǎn)品開發(fā)后期，設(shè)計修改越難、靈活性越低、成本越高

（2）縮短產(chǎn)品開發(fā)周期：相比傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)周期縮短39%

（3）降低成本：成本領(lǐng)先戰(zhàn)略是卓有成效的競爭戰(zhàn)略

案例1：在20世紀世界最有影響力汽車（英文）的全球性投票，憑借福特汽車在美國的市占率超過60%，累計銷量1500萬輛，其中福特T型車榮登榜首。

案例2：特斯拉汽車一體壓鑄技術(shù)使原本需要70個零部件集成為1個，同時依靠簡約、多功能集成化設(shè)計，將汽車零部件數(shù)量由傳統(tǒng)的3萬多個壓縮到了1萬多個，而且還在持續(xù)下降，特斯拉才可以持續(xù)降價

（4）提高產(chǎn)品質(zhì)量

案例：在設(shè)計階段充分考慮注射工藝對零件的設(shè)計要求。

4.DFMA的實施

1）實施DFMA的關(guān)鍵? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

（1）轉(zhuǎn)變思想：我們設(shè)計，你們制造?→?我們設(shè)計+你們制造+設(shè)計充分考慮制造的要求

（2）組建DFMA團隊：隊長、設(shè)計工程師、制造工程師、服務(wù)經(jīng)理、裝配工程師、操作人員、質(zhì)量經(jīng)理、成本經(jīng)理

（3）實施DFMA開發(fā)流程：概念設(shè)計 → 制造和裝配設(shè)計 → 詳細設(shè)計

（4）開展DFMA培訓(xùn)

（5）使用DFMA檢查表

（6）瀑布式開發(fā)流程 VS. DFMA開發(fā)流程

（7）DFMA檢查表詳解

2）DFMA -?功能分析：構(gòu)建功能部件及相互之間關(guān)系的完整視圖

案例：圓珠筆功能分析示例。

3）DFMA -?確定功能需求，減少零件數(shù)量，并確認

（1）部件是否必須相對于已安裝在組件中的其他部件移動？

（2）零件必須由不同的材料制成嗎？

（3）零件必須與其他零件分開嗎？

4）DFMA -?減少緊固件的數(shù)量和類型

（1）選用同一種類型的緊固件

（2）使用卡扣、折邊等代替緊固件

（3）避免緊固件過于分散，提高裝配銷量

（4）使用自攻螺釘代替機械螺釘

（5）把螺柱和螺母作為最后的選項

5）DFMA -?確定零部件最理想的裝配方式

（1）疊放和卡位設(shè)計，避免零件纏繞、卡住

（2）避免太大或太小

（3）對稱性設(shè)計，降低定位難度

6）DFMA -?零件容易被抓取

（1）避免零件太小、太重、太滑、太黏、太熱或太柔弱

（2）設(shè)計適當(dāng)?shù)淖ト√卣?/p>

（3）避免零件的鋒利邊角

7）DFMA -?減少裝配方向

（1）零件裝配方向越少越好

（2）避免自下向上裝配

8）DFMA -?防錯設(shè)計

（1）防錯設(shè)計的好處：防止用錯部件、漏裝；減少時間浪費、不必要檢查

（2）好的防錯設(shè)計：具有唯一正確的裝配位置、相似零件具備醒目的防錯特征

9）DFMA -?導(dǎo)向與定位

（1）導(dǎo)向特征：斜角、圓角、導(dǎo)向柱、導(dǎo)向槽

（2）導(dǎo)向特征應(yīng)先于零件的其它部分與對應(yīng)的裝配件接觸

（3）先定位后固定

10）DFMA -?裝配干涉

（1）設(shè)計階段，在三維設(shè)計軟件中進行裝配過程、運動部件動態(tài)模擬，避免出現(xiàn)干涉

（2）了解輔助工具的尺寸及其工作原理，為其提供足夠的空間

11）DFMA -?公差設(shè)計

（1）嚴格的公差設(shè)計意味：更高成本、更長的生產(chǎn)周期、更高的操作技能

（2）在滿足功能和質(zhì)量的前提下，應(yīng)采用寬松的零件公差、裝配公差

（3）簡化產(chǎn)品裝配關(guān)系：減少尺寸鏈中的尺寸數(shù)量，減小累積公差

（4）運用特征定位：如對定位柱、止位槽等的公差進行管控

（5）可以使用點或線與局部平面配合的方式，代替大面積的平面與平面配合

12）DFMA -?裝配中的人機工程學(xué)

（1）避免視線受阻

（2）避免裝配受阻

（3）避免操作人員受到傷害

（4）減少工具的使用種類，避免使用特殊工具

13）DFMA -?線纜的布局

（1）優(yōu)化產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、使用板對板連接、合并印刷電路板等減少線纜

（2）合理布局線纜走向，減少線纜種類、數(shù)量和長度

（3）對線纜進行保護，風(fēng)險區(qū)域增加塑膠護線套

（4）線纜防錯：應(yīng)用防呆型連接器接口

（5）為線纜裝配提供充足空間

14）DFMA -?零件標準化

（1）零部件標準化的好處：縮短開發(fā)周期、成本優(yōu)勢、質(zhì)量可靠

（2）如何實現(xiàn)標準化？

15）DFMA -?模塊化

（1）定義：把產(chǎn)品中多個相鄰的零件合并成一個子組件或模塊

（2）模塊化產(chǎn)品設(shè)計的好處：縮短開發(fā)周期，提高裝配效率；容易替換，利于維護

二、塑料件的設(shè)計

1.塑料的定義：可以籍加熱使其熔化、加壓力使其流動、冷卻使其固化，而形成各種形狀

2.塑料的特性：低強度與低韌性、原料豐富，價格低廉、成型容易，易加工成復(fù)雜形狀等等

3.塑料分類：

1）從物理特性上分：

（1）非結(jié)晶塑料、

（2）結(jié)晶塑料

2）從應(yīng)用上分：

（1）通用塑料；

（2）工程塑料；

（3）高性能工程塑料

4.材料的選擇：

1）塑料材料的分類；

2）物性表；

3）零件的功能要求；

4）使用環(huán)境要求；

5）價格；

6）裝配要求；

7）尺寸穩(wěn)定性；

8）外觀；

9）安規(guī)要求

5. DFMA -?零件壁厚設(shè)計：

1）零件壁厚必須適中；

2）盡量減小零件壁厚

6. DFMA -?避免尖角設(shè)計：

1）避免零件外部尖角；

2）避免在塑膠熔料流動方向上產(chǎn)生尖角；

3）避免在零件連接處產(chǎn)生尖角

7. DFMA -?脫模斜度設(shè)計：

1）決定脫模斜度的因素：

（1）收縮率

（2）尺寸精度

（3）咬花面與復(fù)雜面等等

2）脫模斜度的大小和方向不能影響零件的功能實現(xiàn)

8. DFMA -?加強筋的設(shè)計：

1）加強筋的尺寸：

（1）筋的厚度

（2）筋的高度

（3）筋的根部圓角

（4）脫模斜度

（5）筋的間距

2）加強筋的設(shè)計原則：

（1）壁厚均勻

（2）筋的方向與塑膠熔料方向一致

9. DFMA -?支柱的設(shè)計：

1）支柱的尺寸：

（1）外徑與內(nèi)徑

（2）厚度

（3）高度

（4）根部圓角

（5）根部厚度

（6）脫模斜度

2）支柱的設(shè)計原則：

（1）壁厚均勻

（2）保持與零件壁的連接

（3）單獨支柱四周增加加強筋補強

10. DFMA -?孔的設(shè)計：

1）孔的深度尺寸：不能太深(若太深，采用階梯孔成型)

2）孔與孔的間距及孔與零件邊緣的尺寸：大于孔徑或零件壁厚的1.5倍以上

3）避免盲孔根部太薄

4）零件上的孔盡量遠離受載荷部位

5）孔的邊緣增加凸緣以增加強度：增加強度、防止變形

6）避免與零件脫模方向垂直的側(cè)孔：簡化模具結(jié)構(gòu)

7）長孔的設(shè)計：應(yīng)該與塑膠熔料的流動方向一致

8）風(fēng)孔的設(shè)計：圓孔時模具型芯為圓柱形，加工容易，模具成本低

11. DFMA -?提高塑膠件強度的設(shè)計：

1）通過添加加強筋而不是增加壁厚來提高零件強度

2）加強筋的方向要考慮載荷的方向

3）多個加強筋比單個較厚或較高的加強筋好

4）設(shè)計零件增強剖面

5）增加側(cè)壁

6）避免零件應(yīng)力集中

7）避免零件在熔接痕區(qū)域承受載荷

8）玻纖增強塑料常用來代替普通塑膠材料來提高塑膠件強度

12. DFMA -?提高塑膠件外觀的設(shè)計：

1）選擇合適的塑膠材料：

（1）合適的零件壁厚：在零件壁厚較厚處所對應(yīng)的零件外表面一般會發(fā)生縮水

（2）通過設(shè)計掩蓋縮水：表面斷差、表面咬花等

（3）“火山口”設(shè)計

2）合理設(shè)置澆口位置

3）預(yù)測零件變形，設(shè)計減少變形

（1）合適的零件壁厚：在零件壁厚較厚處所對應(yīng)的零件外表面一般會發(fā)生縮水

（2）通過設(shè)計掩蓋縮水：表面斷差、表面咬花等

（3）“火山口”設(shè)計

4）在外觀零件之間設(shè)計美工溝

5）避免外觀零件表面出現(xiàn)熔接痕

6）合理選擇分模線，避免零件重要外觀面出現(xiàn)斷差或者毛邊

7）避免將頂針設(shè)計在零件重要外觀面

13. DFMA -?降低塑膠件成本的設(shè)計：

1）設(shè)計多功能零件：多個塑膠件在有些時候也可以合并成一個塑膠件

2）降低零件材料成本：通過加強筋而不是增加壁厚的方法提高零件強度

3）簡化零件設(shè)計，降低模具成本：KISS原則（keep it simple，stupid）

4）避免零件嚴格的公差：公差越嚴格，零件制造成本越高

5）避免倒扣：

（1）外側(cè)倒扣可以通過重新設(shè)計分模線而避免；

（2）減少使用側(cè)向抽芯機構(gòu)

6）降低模具修改成本：

（1）零件的可注塑性設(shè)計；

（2）減少產(chǎn)品設(shè)計修改次數(shù)；

（3）避免添加材料的模具修改

7）使用卡扣代替螺釘?shù)裙潭ńY(jié)構(gòu)：

14. DFMA -?注塑模具可行性設(shè)計：

1）產(chǎn)品設(shè)計需要考慮注射模具結(jié)構(gòu)的可行性和模具壽命

2）卡扣等結(jié)構(gòu)應(yīng)為斜銷（或滑塊）預(yù)留足夠的退出空間

3）避免模具出現(xiàn)薄鐵以及強度太低的設(shè)計

15. DFMA -?塑膠件的裝配：

1）各種裝配方式的優(yōu)缺點：

（1）卡扣；

（2）機械緊固件；

（3）熱熔；

（4）焊接

2）卡扣裝配：

（1）卡扣的分類：直壁卡扣；圓周卡扣；L型卡扣；U型卡扣

（2）卡扣的尺寸：厚度；根部圓角；高度；裝配導(dǎo)入角；拆卸角度

（3）卡扣根部增加圓角

（4）卡扣均勻分布：均勻在零件的四周，均勻承受載荷

（5）使用定位柱輔助卡扣裝配、提高裝配精度

（6）優(yōu)化卡扣設(shè)計、簡化模具結(jié)構(gòu)

（7）模具修改便利性：卡扣尺寸可先做小，以保證修模的方便性

2）機械固定，自攻螺釘：

（1）自攻螺釘?shù)姆N類：螺紋切削自攻螺釘；螺紋成型自攻螺釘

（2）自攻螺釘支柱設(shè)計注意事項：

-?裝配次數(shù)：一般不超過3次

-?支柱的深度至少比螺釘長度高0.5mm

-?支柱頂部增加斜角或沉孔

-?支柱四周增加加強筋、根部添加圓角

-?合理的驅(qū)動扭矩，過大會造成支柱破裂

16. DFMA -?超聲波焊接：

1）導(dǎo)熔線設(shè)計：

（1）無定型塑料；

（2）半結(jié)晶型塑料

2）焊接面設(shè)計：

（1）平面式焊接；

（2）階梯式焊接；

（3）溝槽式焊接

3）設(shè)計定位特征

4）焊接面在同一平面上

5）美工溝設(shè)計

6）增加塑膠焊接面與焊接頭的面積

7）把近程焊接作為第一選擇

工具1：注塑件設(shè)計DFMA檢查表

工具2：塑料件裝配方式設(shè)計DFMA檢查表

三、鈑金件的設(shè)計

1.鈑金概念：用沖壓工藝制成的，依據(jù)鈑金件復(fù)雜程度的不同，通常需要一副到多副模具

2.沖壓工藝：利用沖壓模具，對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的鈑金件的一種成形加工方法

3.沖壓工藝分類：

1）沖裁又叫做分離工序：使坯料的一部分與另一部分沿一定的輪廓線相互分離的工序

2）成形也叫變形工藝：使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序

4.鈑金材料：

1）普通冷軋板SPCC；

2）鍍鋅鋼板SECC；

3)熱浸鍍鋅鋼板SGCC;

4)不銹鋼SUS301;

5)不銹鋼SUS304

5.DFMA -?沖裁：是沖孔、落料、切斷、切口、割切等多種分離工序的總稱,以直接沖制出所需的成品零件，也可以為其他冷沖壓工序制備毛坯

1）避免鈑金外部、內(nèi)部尖角：R≥0.5T，R≥0.8mm

（1）原因一：安全因素，外部尖角很鋒利，容易刮傷手指，造成傷害

（2）原因一：沖壓模具因素，模具凹模上的尖角加工困難，熱處理時易開裂，凸模的尖角處易崩刃和過快磨損，模具壽命顯著降低

2）避免過長的懸臂和狹槽

3）避免孔距離鈑金折彎邊或成形特征距離太近

4）避免沖裁間隙過小或材料干涉

6.DFMA -?折彎：

1）折彎高度：應(yīng)為鈑金厚度的2倍加上折彎半徑

2）折彎半徑：應(yīng)大于材料最小折彎半徑

3）折彎方向：應(yīng)盡量垂直于金屬材料纖維方向

4）避免因折彎根部不能壓料而造成折彎失敗

5）避免折彎干涉：預(yù)留折彎間隙，以防干涉而造成折彎失敗

6）保證折彎強度：折彎附著在較長的邊上

7）減少折彎工序

8）避免復(fù)雜折彎

9）避免多重折彎：孔難對齊，公差較大

7.DFMA -?拉深：

1）淺拉深可以一次成型；深拉深需要多次沖壓

2）拉深形狀：盡量簡單，對稱，避免急劇的輪廓變化

3）拉深轉(zhuǎn)角：相鄰轉(zhuǎn)角預(yù)留適當(dāng)圓弧過渡

4）拉深精度：不宜過高

8.DFMA -?凸包：

1）凸包深度：不超過鈑金厚度的3倍

2）凸包斜度：一般不小于15°

3）凸包轉(zhuǎn)角：應(yīng)以圓角過渡

4）凸包與周圍特征的距離：至少保證2個鈑金厚度以上距離

9.DFMA -?止裂槽：

1）寬度：應(yīng)大于鈑金厚度的1.5倍

2）長度：應(yīng)超過變形區(qū)

10.DFMA -?飛邊：

1）飛邊的高度：≤0.1t

2）飛邊方向及需要壓毛邊的邊：（1）暴露的斷口；（2）經(jīng)常觸摸到的銳邊；（3）過線纜的孔或槽；（4）有相對滑動的部位

11.DFMA -?鈑金件設(shè)計 -?提高強度：

1）避免平板：通過加強筋、折彎、翻邊反折壓平，增加起伏成形的凸包等

2）折彎邊自鉚或者通過拉釘?shù)确绞竭B接成一體

12.DFMA -?鈑金件設(shè)計 -?降低成本：

1）形狀：利于排樣，盡量減少廢料

2）尺寸：避免狹長結(jié)構(gòu)、避免展開后呈十字形

3）工序：避免復(fù)雜折彎；避免反折壓平；

4）合理選擇裝配方式，成本梯度：卡扣 ≤ 拉釘 ≤ 自鉚 ≤ 點焊 ≤ 普通螺釘 ≤ 手動螺釘

5）結(jié)構(gòu)：合理利用鈑金結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)量

6）標準化：盡量使用標準孔、槽等特征，選用標準厚度的材料

13.DFMA -?鈑金件設(shè)計 -?裝配：

1）卡扣????

2）拉鉚????

3）自鉚????

4）點焊???

?5）螺釘????

6）鉚合螺母+螺釘?

?7）裝配方式對比

四、壓鑄件的設(shè)計

1.壓鑄概念：高壓作用下，使液態(tài)金屬或半液態(tài)金屬以極高的速度充填到壓鑄型腔內(nèi)，并在壓力下成形和凝固

2.壓鑄特點：高壓、高速、高溫

3.壓鑄優(yōu)點：

（1）效率高

（2）尺寸精度高，表面質(zhì)量高

（3）力學(xué)性能較高

（4）可壓鑄復(fù)雜薄壁零件

4.壓鑄獨特優(yōu)勢：

1）相比塑膠件：強度高，具有導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性和防電磁輻射型

2）相比板金件：零件形狀更加復(fù)雜，壁厚可以變化，可簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

3）相比機加工件：壓鑄件質(zhì)量輕、加工成本低；

4）相比其他鑄造件：尺寸精度高、表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高；

5.壓鑄的缺點：

1）壓鑄件中易產(chǎn)生氣孔

2）不適宜小批量生產(chǎn)

3）壓鑄高熔點合金時，模具壽命較低

6. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?材料：

1）常用壓鑄材料：鋁合金、鋅合金、鎂合金

2）鋁合金的應(yīng)用：

（1）汽車、摩托車零件；

（2）電工工具配件；

（3）電子電器配件

3）鋅合金的應(yīng)用：

（1）結(jié)構(gòu)用途；

（2）裝飾用途

3）鎂合金的應(yīng)用：

（1）筆記本電腦；

（2）手機；

（3）數(shù)碼相機

7. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?零件壁厚：

1）合適的零件壁厚：

（1）太薄：填充困難，容易出現(xiàn)充填不良

（2）太厚：內(nèi)部晶粒粗大，產(chǎn)生縮孔、氣孔等缺陷；外表面缺陷，機械性能下降；增加重量，成本高

2）均勻壁厚設(shè)計，壁厚變化處做過渡

3）壓鑄件最小孔

4）避免局部過薄：過薄，模具強度低，高溫下易變形、折斷，縮短模具壽命

8. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?加強筋：

1）加強筋的尺寸：

（1）根部厚度t；

（2）脫模斜度θ；

（3）根部圓角R；

（4）高度H

2）避免平板式設(shè)計，易變形，增加加強筋提高零件強度

3）增加加強輔助熔化金屬的流動，加強筋的方向與熔化金屬的流向一致，提高充填性能

4）加強筋的分布位置合理，盡量對稱、均勻

5）避免加強筋連接處避免局部太厚

9. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?脫模斜度和圓角：

1）脫模斜度：鋁合金、鋅合金、鎂合金具有不同的脫模斜度

2）避免外部尖角：

（1）易發(fā)生充填不良，金屬組織不致密，強度低

（2）帶來安全問題

3）內(nèi)部圓角設(shè)計：對零件的性能和質(zhì)量、模具壽命有非常大作用

10. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?支柱：

1）避免支柱離壁太近或柱之間距離太近

2）盡量降低支柱的高度：太高，強度低、不易充填

3）支柱四周增加加強筋

4）重新設(shè)計支柱以簡化模具結(jié)構(gòu)

11. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?字符：

1）字符凸出與零件的表面較優(yōu)

2）字符的相關(guān)尺寸：

12. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?螺紋：

1）外螺紋避免全螺紋設(shè)計：全螺紋設(shè)計，分模線處很難對齊

2）內(nèi)螺紋不宜直接鑄出：一般使用機加工

13. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?為飛邊和澆口的去除提供方便：

1）避免零件壁與分型面呈銳角

2）簡化零件，避免復(fù)雜的分型面形狀

3）避免嚴格的飛邊和澆口的去除要求：減少工序，降低成本

14. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?公差：

1）壓鑄件公差

（1）在滿足零件使用性能的情況下，盡量使用寬松的公差

（2）過高的公差，會縮短壓鑄模壽命

（3）為維持嚴格的零件公差，壓鑄模須經(jīng)常性維護、替換

（4）過高的公差，壓鑄件不良率高

2）合理選擇分模線，提高重要零件尺寸的精度

15. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?簡化模具結(jié)構(gòu)：

1）避免零件內(nèi)部凹陷：側(cè)凹需要通過抽芯機構(gòu)或二次加工來獲得，增加模具或零件成本

2）避免零件外部凹陷

3）避免抽芯機構(gòu)受阻

4）避免壓鑄分型面帶圓角

5）合理選擇分型面

16. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?機械加工：

1）避免機械加工：

（1）壓鑄件能夠達到較高的尺寸精度和外觀表面質(zhì)量

（2）壓鑄件表面堅實致密，機加工可能會破壞壓鑄件的表面致密層

（3）機械加工會大幅增加零件成本

2）壓鑄件設(shè)計便于機械加工和減少機械加工面積

3）機械加工余量越小越好

4）表面機械加工余量參考表格

17. DFMA -?壓鑄件設(shè)計 -?使用壓鑄件簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低產(chǎn)品成本：

1）使用壓鑄件代替機械加工零件：利用壓鑄工藝成本低于機加工工藝成本

2）使用壓鑄件減少零件數(shù)量，簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：利用壓鑄件的防電磁輻射性能

3）使用壓鑄件代替鈑金件：利用壓鑄件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)性

五、機械加工件的設(shè)計

1.機械加工的概念：

1）廣義上：一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程（鍛造、沖壓、焊接等都可以屬于）

2）狹義上：指采用不同的機床(如車床、銑床、刨床、磨床、鉆床等)對工件進行切削加工

2.機械加工的優(yōu)缺點

1）優(yōu)點：（1）加工精度高；（2）表面質(zhì)量高；（3）小批量生產(chǎn)時，具有成本優(yōu)勢

2）缺點：（1）需要熟練的技術(shù)人員；（2）材料浪費嚴重；（3）生產(chǎn)效率低

3.DFMA -?機械加工件的設(shè)計 -?設(shè)計指南

1）盡量避免使用機械加工：用其他加工方式來替代機械加工，如：注射加工、沖壓加工、壓鑄加工等

2）毛坯的選擇：鑄件、鍛件、型材、焊接件

3）寬松的零件公差

4）簡化產(chǎn)品和零件結(jié)構(gòu)

5）降低加工難度：合理設(shè)計，降低加工難度

6）保證位置精度：在一次裝夾中加工，減少裝夾次數(shù)

7）保證零件熱處理后的質(zhì)量:階梯軸的軸肩根部應(yīng)設(shè)計成圓角，軸端及軸肩上要有倒角

8）零件結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度：減小其在夾緊力或切削力作用下的變形

9）采用標準化參數(shù)：可使用標準的刀、夾、量具，減少專用工裝的設(shè)計

10）零件便于裝夾：準確定位、可靠夾緊

11）減少裝夾次數(shù)：降低裝夾誤差，減少輔助工時

12）減小機械加工面積：減少加工工時

13）減少走刀次數(shù)

14）不同要求的表面明顯分開：用以改善刀具的工作條件

15）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于刀具工作：加工部位的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于刀具正確地切入及退出

4. DFMA -?機械加工件的設(shè)計 -?車削件的設(shè)計：

1）車削件設(shè)計準則

（1）應(yīng)避免細長件(長徑比≤8)

（2）卡盤固定的毛坯圓柱形表面應(yīng)當(dāng)沒有分型線

（3）避免車削零件的焊接、分型線和飛邊區(qū)域，以提高刀具壽命

（4）避免車削加工處尖角

（5）盲孔底部增加預(yù)制鉆孔

5. DFMA -?機械加工件的設(shè)計 -?鉆削件的設(shè)計：

1）鉆削件設(shè)計準則

（1）鉆削成本太高，可以考慮一級工藝直接成形

（2）對于大孔，可預(yù)鑄孔

（3）通孔比不通孔好

（4）小而深的孔應(yīng)當(dāng)避免：長徑比≤3，或使用階梯孔

（5）零件邊緣鉆孔，確保零件75%的孔在零件邊緣內(nèi)

（6）孔的軸線應(yīng)與進口和出口的端面垂直:避免在曲面或斜壁上鉆孔

6. DFMA -?機械加工件的設(shè)計 -?銑削件的設(shè)計：

1）銑削件設(shè)計準則

（1）銑削的加工區(qū)域不宜過深，深寬比不應(yīng)過3:1

（2）銑削沉凹結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角應(yīng)留有最小的轉(zhuǎn)角半徑：應(yīng)與標準銑刀直徑一致

（3）減少銑削加工面積：當(dāng)零件整個平面的平面度要求較高時，可使用凸臺的設(shè)計

（4）銑削加工零件外部用斜角而不是倒角

工具1：機械加工DFMA檢查表（設(shè)計指南1）

工具2：機械加工DFMA檢查表（設(shè)計指南2）

六、公差分析

1.DFMA -?公差的定義：是零件尺寸所允許的偏差值，設(shè)定零件的公差即設(shè)定零件制造時尺寸允許的偏差范圍

2.DFMA -?公差的產(chǎn)生：1）加工制程的差異；2）裝配制程的差異

3.DFMA -?公差的本質(zhì)

1）是產(chǎn)品設(shè)計工程師和制造工程師溝通的橋梁和紐帶

2）是保證產(chǎn)品以優(yōu)異的質(zhì)量、優(yōu)良的性能和較低的成本進行制造的關(guān)鍵

3）在產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)合理選擇和設(shè)定零件和產(chǎn)品的公差

4）公差的設(shè)計既要滿足產(chǎn)品的功能和質(zhì)量要求，又要滿足產(chǎn)品制造成本的要求

4.DFMA -?公差和成本

1）零件公差越嚴格，零件制造成本就越高

2）但并不是公差越嚴格，產(chǎn)品的質(zhì)量越高

3）嚴格的零件公差要求意味著:

（1）更高的模具費用

（2）更精密的設(shè)備和儀器

（3）更長的生產(chǎn)周期

（4）更高的不良率和返工率

（5）要求更熟練的操作員和對操作員更多的培訓(xùn)

5.DFMA -?寬松的零件公差要求

1）設(shè)計合理的間隙：防止零件過約束，避免對零件尺寸的不必要的公差要求

2）簡化產(chǎn)品裝配關(guān)系，縮短裝配尺寸鏈

3）使用定位特征

4）使用點或線或小平面與平面配合代替平面與平面配合

6.DFMA -?公差分析

1）公差分析：是指在滿足產(chǎn)品功能、性能、外觀和可裝配性等要求的前提下，合理定義和分配零件和產(chǎn)品的公差，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，以最小的成本和最高的質(zhì)量制造產(chǎn)品

2）公差分析的目的：

（1）合理設(shè)定零件和產(chǎn)品的公差，以降低產(chǎn)品制造和裝配成本

（2）判斷零件的可裝配性，判斷零件是否會在裝配過程中發(fā)生干涉

（3）判斷零件裝配后產(chǎn)品關(guān)鍵尺寸是否滿足外觀、質(zhì)量以及功能等要求

（4）優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計

7.DFMA -?公差分析

1）公差分析的常見錯誤方法：常見的是遇見可靠性問題就降低公差

案例：O形圈密封效果公差分析與調(diào)整

2）典型公差分析的錯誤做法示例：

（1）在產(chǎn)品詳細設(shè)計完成后才開始進行公差分析

（2）沒有縮短尺寸鏈的長度

（3）公差的設(shè)定沒有考慮零件制程能力

（4）計算模型采用極值法

（5）公差的設(shè)定沒有考慮到成本

（6）沒有通過優(yōu)化設(shè)計的方法，而是通過提高零件尺寸精度要求的方法

（7）對尺寸公差沒有進行制程管控

（8）零件制造后，沒有利用真實的零件制程能力來驗證設(shè)計階段的公差分析

8.DFMA -?公差分析的步驟

1）定義公差分析的目標尺寸及其公差

2）定義尺寸鏈：

（1）尺寸鏈是指在產(chǎn)品的裝配關(guān)系中，由互相聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接排列而成的封閉尺寸組

（2）尺寸鏈兩大特點:一是封閉性;二是關(guān)聯(lián)性，

3）判斷尺寸鏈中尺寸的正負

4）將非雙向?qū)ΨQ公差轉(zhuǎn)換為雙向?qū)ΨQ公差

5）公差分析的計算：

（1）極值法；

（2）均方根法

6）極值法與均方根法的差異：

（1）對計算模型的假設(shè)不同

（2）計算結(jié)果不同

（3）對設(shè)計要求不同

（4）局部與全局的差異

（5）適用范圍的差異

9.DFMA -?公差分析的三大原則

1）寬松的零件公差要求

2）公差的一致性：

（1）零件的制造工藝能力決定了公差分析中的公差設(shè)定，不是隨意設(shè)定的

（2）對公差分析中的尺寸進行制程管控

3）當(dāng)公差設(shè)計的結(jié)果不滿足要求時

（1）不推薦的做法：調(diào)整尺寸鏈中的尺寸公差大小/增加關(guān)鍵尺寸的公差

（2）推薦的做法：調(diào)整尺寸鏈中尺寸的大小/較少尺寸鏈的長度/使用定位特征

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