产品研发中如何做好产品可制造性设计

产品研发中如何做好产品可制造性设计
在当今竞争激烈的市场环境中，产品研发的成功不仅仅取决于其功
能和性能的卓越，还在于能否高效、高质量且低成本地进行制造。

产
品可制造性设计（Design for Manufacturability，简称 DFM）作为一种
前瞻性的理念和方法，旨在从产品设计的早期阶段就充分考虑制造的
需求和限制，从而最大程度地提高生产效率、降低成本、保证质量并
缩短产品上市时间。

那么，在产品研发过程中，如何才能做好产品可
制造性设计呢？
首先，深入了解制造工艺是做好产品可制造性设计的基础。

设计人
员需要对各种常见的制造工艺，如注塑成型、冲压、压铸、机加工、
3D 打印等，有清晰的认识和理解。

包括每种工艺的原理、特点、适用
范围、加工精度、成本构成等方面。

只有这样，在设计产品时，才能
根据产品的功能和性能要求，选择最合适的制造工艺，并根据工艺的
特点和限制来优化产品的结构和尺寸。

以注塑成型为例，如果产品设计不合理，可能会导致模具结构复杂、注塑周期长、废品率高。

例如，产品壁厚不均匀可能会引起收缩不均，导致产品变形；转角处没有足够的圆角可能会造成应力集中，影响产
品强度和外观。

因此，设计人员在进行注塑产品设计时，应尽量保证
壁厚均匀，转角处采用较大的圆角，并合理设计浇口和排气位置，以
提高注塑成型的效率和质量。

其次，简化产品结构是提高产品可制造性的重要手段。

过于复杂的产品结构不仅会增加制造的难度和成本，还会降低生产效率和产品的可靠性。

因此，在满足产品功能和性能的前提下，应尽量简化产品的结构。

比如，在机械产品设计中，减少零件的数量可以降低装配的复杂度和成本。

通过采用一体化设计或功能集成的方法，可以将多个零件合并为一个零件，从而减少装配工序和装配误差。

此外，采用标准件和通用件也可以简化产品结构，降低采购成本和库存管理成本。

标准件和通用件通常具有成熟的制造工艺和稳定的质量，而且供应充足，可以大大缩短产品的制造周期。

再者，设计时充分考虑装配的便利性也是至关重要的。

良好的装配设计可以提高装配效率，减少装配错误，降低装配成本。

在产品设计阶段，就应考虑装配的顺序、装配工具的使用、装配人员的操作空间等因素。

例如，设计合理的装配定位和导向结构，可以使零件在装配过程中快速准确地定位，减少装配时间和调整工作量。

采用易于抓取和操作的零件形状和尺寸，可以提高装配人员的工作效率。

对于需要经常拆卸和维修的产品，应采用易于拆卸的连接方式，如卡扣连接、螺纹连接等，避免使用难以拆卸的粘接或焊接方式。

另外，材料的选择对于产品的可制造性也有着重要的影响。

不同的材料具有不同的加工性能、成本和物理化学特性。

在选择材料时，不
仅要考虑产品的功能和性能要求，还要考虑材料的可加工性、成本、供应稳定性等因素。

对于一些大批量生产的产品，应选择成本低、加工性能好、供应充足的材料。

例如，在汽车零部件制造中，常用的钢材和铝合金具有良好的机械性能和加工性能，而且成本相对较低，适合大规模生产。

而对于一些对性能要求较高、产量较小的产品，可以选择一些高性能的特殊材料，但要注意这些材料的加工难度和成本可能较高。

同时，与制造部门的密切沟通与协作是做好产品可制造性设计的关键。

设计人员往往更关注产品的功能和性能，而制造部门则更了解生产过程中的实际问题和限制。

因此，在产品研发过程中，设计人员应与制造部门保持密切的沟通，及时听取他们的意见和建议。

制造部门可以提供关于工艺能力、设备状况、生产效率、质量控制等方面的信息，帮助设计人员优化产品设计。

例如，制造部门可能会根据现有的生产设备和工艺水平，提出对产品尺寸公差、表面粗糙度等要求的调整建议，以确保产品能够在现有条件下顺利生产。

设计人员也可以通过参观生产现场，直观地了解制造过程，从而更好地将制造因素融入到产品设计中。

此外，利用先进的设计工具和技术可以有效地辅助产品可制造性设计。

例如，计算机辅助设计（CAD）软件中的仿真分析功能可以帮助设计人员在设计阶段就对产品的制造过程进行模拟和分析，预测可能出现的问题，并进行优化。

如注塑成型仿真可以分析塑料在模具中的流动情况、温度分布、压
力分布等，从而优化浇口位置、流道设计和冷却系统，提高注塑成型
的质量和效率。

有限元分析（FEA）可以用于分析产品在受力情况下
的变形和应力分布，优化产品的结构设计，提高产品的强度和可靠性。

最后，建立有效的可制造性评估机制是确保产品可制造性设计得以
落实的重要保障。

在产品设计的各个阶段，都应对产品的可制造性进
行评估。

评估的内容可以包括产品结构的合理性、制造工艺的可行性、装配的便利性、材料的选择、成本的控制等方面。

评估可以通过专家评审、小组讨论、数值分析等方式进行。

对于评
估中发现的问题，应及时进行反馈和改进。

通过不断的评估和改进，
逐步完善产品的可制造性设计，确保产品在投入生产前达到最优的可
制造性状态。

总之，做好产品可制造性设计需要设计人员具备全面的知识和技能，包括对制造工艺的深入了解、创新的设计思维、良好的沟通协作能力
以及对先进设计工具和技术的熟练运用。

同时，企业也需要建立相应
的文化和机制，鼓励和支持设计人员在产品研发过程中充分考虑可制
造性因素，从而实现产品研发与制造的无缝对接，提高企业的竞争力，为市场提供更优质、更具性价比的产品。