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《零件设计的9个DFM准则》

2022-07-29 阅读 2312

01

遵循特定工艺的设计准则


为每个工艺所制造的零件使用特定的设计准则是非常重要的,例如焊接、铸造、锻造、挤压、成型、冲压、车削、铣削、磨削、粉末冶金(烧结)、塑料成型工艺……


02

避免右手或左手型零件,或使用成对的零件


避免设计右手或左手型(镜像)零件。设计产品时应使得同一个零件能够同时在右手和左手模式中运作。如果零件无法在两种模式下工作,为右手和左手型零件添加功能,使它们一样。另一种方式是使用成对的零件,而不是为正面和背面、顶部和底部以及左侧和右侧分别使用不同的零件。




购买左/右皆可的零件或成对零件(加上所有的内部材料供应功能)会让公司拥有两倍的零件数和减半的零件种类。对于成对模制零件或定制模具制造的零件而言,该准则可以将模具成本减半。


将相似的零件合并为一种能够减少零件的种类,并且使采购杠杆提高数倍。

   

03

设计对称零件


设计从每一个“视角”(从草图的角度)都尽可能对称的零件,使零件不需要在装配中进行定向。对称零件不会被装反,这在人工装配过程中清除了一个重大的质量问题。在自动装配操作中,对称零件不需要特殊的传感器或机械装置对它们进行正确的定位。虽然制造对称零件有额外成本(额外的孔洞或任何其他必要的功能),但这将节约倍数成本,因为它避免了开发复杂的定向装置并且减少了质量问题。




关于毡尖签字笔有一个鲜为人知的事实,毡尖笔的毡头是两端对称的尖端,这样自动装配机在安装毡头的时候就不需要进行定向。


04

如果零件不能对称化,那么尽量夸大其不对称性


最容易装配的零件是对称的零件。最难装配的零件是仅在些微处呈现不对称的零件,因为工人或机器人容易识别不出零件的不对称性而导致安装错误。更差的是,工人可能强制将零件对准一个错误的方向(他可能认为不存在允差限制),而机器人在这方面并不会做得更好。




所以,如果无法实现对称性,要确保零件呈现极不对称的形态。这样工人才不太可能安装错误,因为零件不可能匹配在错误的方位上。自动化机械能够凭借较低廉的传感器和智能系统对零件进行定位。例如,极不对称的零件甚至可以用安装在传送带上的一个简单的静止导轨进行定向。


05

并行地进行夹具设计


运用几何尺寸与公差(GD&T)准则,充分了解制造工艺,从而设计能够正确装夹的零件和尺寸。


柔性操作需要整个零件族在不需要进行任何设置更改的前提下被定位在一个共同的夹具上。专门用于自动化或机械化的零件需要为装夹步骤设计配准特性。机床、装配站、自动转换和自动装配设备在执行每个操作时必须能够握紧或装夹零件到一个既定的位置,这需要确定零件在转换、加工、处理或组装时被装夹的配准位置(例如工具引脚或光学目标)。




并行地为焊接、装配和其他加工步骤设计夹具,以改进被装夹的零件和后续组装的成本、时间和质量。夹具对于大量生产的零件来说,可以是分离的。对于产品系列而言,夹具必须足够通用,可以适用于系列中的任何零件或部件。通用夹具也可以运用犁子或制动装置进行调整,或通过可编程的同服机制进行定位。

 

06

并行地设计加工设备以最小化其复杂性


对零件和加工设备实施并行工程,以减少加工设备的复杂性、成本和备货时间并且最大限度地提高吞吐量、质量和柔性。与预选的供应商/合作伙伴协作,这些供应商/合作伙伴应当让他们的工艺工程师和加工工程师加人设计开发团队,并尽早与设计工程师以及进行样式设计的人员展开工作。


07

确保不同的零件有明显的差异性


对于工人而言,材料或内部特征的差异性可能不明显。在快速组装时,工人需要处理很多不同零件的情况下,零件明显的差异性尤为重要。为独立包装的零件使用标记、标签、颜色或不同的包装进行区分。企业可使用不同(但在功能性上等价)的涂层来区分公制和英制的紧固件。




08

为一个稳健设计制订一个最佳的公差


通过实验设计可以确定各项公差的变化对零件或系统质量的影响。其结果是,所有的公差能够得到优化,使稳健设计能够以较低的成本实现较高的品质。


09

选择可靠的供应商,保证零件质量


由“10倍准则”(见下表)可知,在下一个装配阶段为了寻找和修复上一阶段的缺陷会让成本增加10倍。因此,在子组件装配阶段寻找一个有缺陷的零件会耗费10倍的成本;在最终装配阶段寻找一个有缺陷的子组件会让成本扩大10倍;在分销渠道又扩大10倍;等等。这里所要阐述的是,所有零件都应当质量可靠,从而确保所有的零件在质量上都有一致性。




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