《现代设计法》讲义第五章2009(一)

总的来说，DFM 在设计阶段，由于考虑工艺而多出 的时间和费用，能够在下游的加工装配等阶段得到补 偿, 从而总体上达到了缩短开发周期，降低生产成本的 目的。
典型的DFM模型
2.2 面向制造的设计方法概述
DFM方法如下图所示:
评价体系
产品的可制造性评价，是一个综合性的 技术经济指标，其不但涉及到产品的工 艺路线、工艺装备、加工方法、结构设 计，而且涉及到企业管理、安全生产、 人机工程、人员素质等许多方面。因此， 评价体系的建立是很复杂的
使可回收零件和材料再次重用所需工作量大大减
少 产品结构模块化，统一化，使产品有较大预测能 力 拆卸操作简单快捷 拆下的零部件易于手工和自动处理 回收材料和残余废弃物易于分类和后处理 减少产品使用过程中的变化
3.2面向拆卸的设计准则
面向拆卸的设计准则就是为了将产品的拆卸性要 求及回收约束转化为具体的产品设计而确定的通 用或专用的设计原则。
3.2面向拆卸的设计准则
与结构有关的原则
结构尽量采用简单的连接方式，尽量减少紧固 件数量，统一紧固件类型，并使拆卸过程具有 良好的可达性及简单的拆卸运动。 易于拆卸原则 要求拆卸快、拆卸容易 易于分离原则 既不破坏零件本身、也不破坏回收机械 产品结构可预估性准则 避免将易老化或易腐蚀的材料与所需拆卸、回 收的材料零件组合； 要拆卸的零部件应防止被污染或腐蚀；
一个产品设计不具备可制造性，或者是不能迅
速地进行批量生产，那么，即使这个产品的性 能、功能、质量都是最好的，结构非常紧凑， 这个设计仍然是一个失败的设计。设计一个新 产品，如果在设计和制造之间没有沟通，可能 就是这个产品有没有竞争性的主要原因。设计 一个新产品，在设计开始的时候，在设计和制 造之间就必须有效地沟通，并在整个设计过程 中保持沟通，这包括有效地移交制造数据。
结论 市场对制造业高质量、低成本和快 速响应的要求，使得DFM 成为一种重要 的设计思想。 借助于计算机技术，DFM 得到真正的发展和应用。但计算机辅助 DFM 系统的理论模型还不成熟， 研究 方法也不完善， 有待于在实践中作深入 细致的探讨。深入研究DFM 无疑对提高 我国制向装配的设计(DFA:Design For Assembly)是 DFM的一个组成部分,它的目标是减少装配成 本,对大部分产品来说,装配成本只是总成本中 的很小一部分,但是减少装配成本会带来很大间 接效益。由于强调了DFA，而使部件数量、制 造复杂程度、辅助成本都下降。 辅助DFA决策的原则：
第五章 面向“X”的设计（DFX）
第一节 概述 第二节 面向制造的设计 第三节 面向拆卸的设计 第四节 面向回收的设计 第五节 面向质量的设计
第一节 概述
面向“X”的设计最初是以DFM（面向制造的设 计）和DFA（面向装配的设计）出现的。其中：
DFM技术强调在设计过程中考虑加工因素，
即可加工性和加工的方便性。
第二节 面向制造的设计
Design For Manufacturing
DFM是将产品的工程要求与全球制造能力相匹
配，以达到成本最低、产量最高并加快产品面 市时间的设计实践和流程。 DFM是一种与设计有关的功能，集中于新产品 导入(NPI)周期的设计阶段，而不是在制造实 现和生产阶段。 DFM工程师致力于在绘图板（物理、电子或其 它形式）上就确定并解决与设计相关的潜在的 制造问题，而不是等到制造阶段。由于设计较 少反复和产品质量的提高，从而加快了产品投 放市场的时间。
2.2 面向制造的设计方法概述 即DFM方法主要包括五部分: 估计制造成本 降低部件成本 降低装配成本 降低辅助生产成本 考虑DFM决策对其他因素的影响
2.3估计制造成本
下图所示为一个简单的制造系统输入与输出模 型,其中包括原材料、外购件、工人的劳动、能 量与设备；输出包括加工出的产品与废物。制 造成本就是系统输入花费与处理废物花费的和。
它是指零件的制造，是否在企业制造资 源能力范围内的问题。DFM 系统主要是 通过分析零件加工对资源的需求， 来考 察生产设备是否满足零件加工在尺寸范 围、精度特性等诸方面的要求。
3、零件的制造经济性问题
它要求DFM 在设计阶段，就对零件及其 加工特征的加工成本等进行粗略的相对 的估算， 用以指导设计者有针对性地修 改设计， 以及对不同设计方案进行评价 和取舍。这主要通过建立制造成本和加 工时间预估的数学模型来实现。
1 、与资源无关的结构工艺性问题
DFM 系统主要根据结构工艺性知识，对 零件的几何和精度信息进行分析， 对待 加工特征的加工可能性、加工容易程度 进行评估。结构工艺性问题又可分为两 种: 一种是常规方法根本无法加工的设计； 另一种是用常规方法加工困难的设计。
2、 与资源有关的可制造性问题
2.6 减少辅助成本
降低系统的复杂性:
系统的复杂性随着输入、输出和转换过程的增 多而增加，系统的复杂性是由产品设计带来的， 可以通过改变设计方案的复杂性来降低系统的 复杂性。
错误预防:
DFM的一个重要方面就是预测系统可能发生 的错误并在开发过程中采取适当的措施。
2.7面向制造的设计决策对其他方面的影响 DFM对开发时间的影响
“X”的因素，但不强调“X”方面的专家 和设计人员共同工作。 面向“X”的设计只强调单个的“X”因素。 很难得到整体最优化设计。并行工程强 调各阶段的专家共同工作，可以随时将 意见反馈给设计者。
第一节 概述
DFX包括的内容：
面向制造的设计 面向装配的设计 面向维修的设计 面向回收的设计 面向质量的设计 面向成本的设计 面向包装运输的设计 ……
3.3产品拆卸信息描述
产品拆卸设计所需信息包括产品数据（零件图、 工艺文件、零件基本数据、零部件结构、功能 及所用材料等信息）和使用信息（产品使用条 件和场所、产品使用中的维修及零部件更换数 据）。如下图所示： 这些信息可归纳为三 个方面：
第三节 面向拆卸的设计
面向拆卸的设计及其特点 面向拆卸的设计准则
产品拆卸信息描述
面向拆卸的设计评价
3.1面向拆卸的设计和特点
废弃产品的零部件经过维修和废弃产品 的材料经过一定的再生技术都可以被再 利用，这就要求这些产品便于拆卸，面 向拆卸设计（DFD：Design For Dsiassembly）的设计思维和方法应运而 生。
DFM的发展趋势
应用人工智能、神经网络、计算机辅助
DFM等方法是比较先进的DFM方法，它 们是当今DFM研究的主流。现在， 由于 计算机和通讯技术的迅猛发展，DFM 才 得到了真正的发展机会。
趋势1
人工智能与专家系统技术的发展， 使得 既懂设计又懂工艺的“全能设计师”成 为可能， 这就是DFM 专家系统， 它是 以计算机辅助设计(CAD ) 系统为基础建 造的可制造性评估系统，
2.1 面向制造的设计的思想、原理 2.2 面向制造的设计方法概述 2.3 估计制造成本 2.4 减少部件成本 2.5 减少装配成本 2.6 减少辅助成本 2.7 面向制造的设计决策对其他方面的影 响
2 .1面向制造的设计思想、原理
DFM是在产品的设计阶段就尽早地考虑与产 品制造有关的约束（如可制造性）、全面评价 产品设计和工艺设计，同时提供产品设计的反 馈信息，在设计过程中完成可制造性预测，以 使产品的结构合理、制造简单、装配性好，并 实现全局优化从而缩短产品的开发周期。
备
制造成本的构成
制造成本：部件成本、装配成本和间接成本。
2.3估计制造成本
固定成本和变动成本
估计标准件成本 估计定制件成本
估计装配成本
估计间接成本
2.3估计制造成本
固定成本和变动成本
固定成本不随产量而变化的成本；例如：购买
新的模具 可变成本与产量成比例增长或减少；例如：原 材料的成本、加工时间等
开发时间是极其宝贵的,对于一个重要的开发项 目来说,一日抵万金,正是这个原因,在做DFM决 策时不仅要考虑对制造成本的影响,而且要考虑 对开发周期的影响。
DFM对成本的影响 开发成本与开发时间有紧密关系，因此， 若开发时间因DFM决策而增长，那么相 应地开发成本也会增加。
2.7面向制造的设计决策对其他方面的影响
3.1面向拆卸的设计和特点
拆卸的定义：从产品或部件上有规律地
拆下有用的零部件的过程，同时保证不 因拆卸过程而造成该零部件的损伤。 拆卸的目的有三类： 产品零部件的重复应用，元器件回收和 原材料回收 拆卸被分为三类： 破坏性拆卸，部分破坏性拆卸和非破坏 性拆卸
3.1面向拆卸的设计和特点
面向拆卸的设计与传统设计相比的优点：
趋势2
计算机网络和通讯技术的发展， 使得不 同职能部门的交流变得既方便又快捷。 设计部门和工艺部门通过计算机网络相 连后， 两者无需见面既可交流信息。 这样， 很多设计中的潜在问题都会得到 及时发现和解决。
趋势3
计算机强大的计算能力可以担负DFM 中 的一些繁琐的工作。这使设计者更容易 也更迅速地考虑大量的设计和工艺候选 方案。
利用评分
组合部件 使装配变得更容易 考虑用户的装配
2 .5 减少装配成本
1、利用评分
DFA系数：理论装配最小时间与实际装配时间
的比值 DFA系数＝（理论最小部件数）＊（3秒）／实 际装配时间
2、组合部件
如果一个部件在理论上没有限定是独立的，那
么就可以与其他一个或多个部件合成一个部件。
优点：
被组合的部件之间不需要装配 组合件成本通常比组合前部件成本低 在组合件中，被组合件的尺寸精度更高
2 .5 减少装配成本
3、使装配变得更容易 装配过程中，理想部件的特征： 部件从顶部装入； 部件有对准标志；部件不需要定向； 只需要一只手就可以装配；装配不需要工具； 部件以一种直线运动的方式装入； 部件一经装入就被加固； 4、考虑用户的装配 用户自己可以装配