面向制造和装配的设计指南
面向制造和装配的设计指南
3.4.3 超声波焊接超声波焊接时利用超声波振动频率，接触摩擦产生热能而使两个塑胶件焊接面熔融而固定。
超声波焊接是一种快捷、干净、有效的装配工艺，用于满足塑胶件塑胶件高强度装配的一种装配技术，适用于多种类型的塑胶件装配。
正常情况下，超声波焊接具有较高的拉伸强度。
1.导熔线设计正确的导熔线是提高超声波焊接强度和质量，缩短生产周期的关键。
导熔线是塑胶件接触面上的一条凸出材料，其基本作用是将振动能量聚集在三角形的尖端，其后累积的能量在整个焊接面形成均匀的塑胶榕流。
正确的导熔线必须具备的条件是最初的接触面积不可太大，典型的导熔线尺寸如图3-68所示。
（单位：毫米）尺寸H θ错误的导熔线设计以及无导熔线设计均不利于两个塑胶件之间的超声波焊接，如图3-69所示。
2.焊接面设计常用的焊接面包括平面式焊接面、阶梯式焊接面和沟槽式焊接面（1）平面式焊接面这种焊接方式属于普通的两平面焊接，在焊接平面上设计一条贯穿整个平面的锥形体，如图3-70所示。
这种焊接面设计的缺图3-68 典型导熔线的尺寸 点是焊接完成后接触后有毛边产生。
推荐 （2）阶梯式焊接面这种结构由于熔融材料易于流入垂直间隙，因此其拉伸强度高于平面焊接，而且具有很高的剪切强度，如图3-71所示。
相当于平面焊接面，由于焊接面积减小，沟槽式焊接面的溶解强度比平面式焊接面低。
阶梯面焊接面设计设计的最小壁厚要求为2mm。
图3-69 错误的导熔线设计图3-70 平面式焊接 a）错误的导熔线设计 b）无导熔线设计 a）焊接前 b）焊接后（3）沟槽式焊接面这种焊接采用间距式移位焊接，设计时凹凸面保持一定的间隙和斜度，适用于要求完全密封的焊接。
同时，沟槽式焊接面提供自定位功能，而且防止毛边产生，如图3-72所示。
沟槽式焊接面设计的最小壁厚要求是2mm。
无定型塑胶小零件0.3～0.460º～90º半结晶塑胶小零件大零件0.5～0.70.7～1.090º大零件0.5～0.6图3-71 阶梯式焊接a）焊接前 b）焊接后3.超声波焊接设计指南设计超声波焊接时，需要考虑以下原则：（1）正确的导熔线设计导熔线的设计必须保证接触面的初始接触区域较小，以降低超声波焊接过程所需的总能量，增加焊接强度，同时减少焊头与塑胶件的接触时间，以 图3-72 沟槽式焊接减少焊接面毛边的产生。
面向制造和装配的产品设计指南
第1版前言
产品开发如同奥林匹克竞技。更低的产品开发成本、更短的产品开发周期、更高的产品质量，永远是企业追 求的最高境界。在全球化的背景下，企业之间的竞争日益加剧，在产品开发中任何一个环节稍有落后，就可能被 竞争者超越，甚至被淘汰出局。企业如何才能以“更低的成本、更短的时间、更高的质量”进行产品开发呢？面 向制造和装配的产品设计正是这样的一个有效手段。它从提高产品的可制造性和可装配性入手，在产品开发阶段 就全面考虑产品制造和装配的需求，同时与制造和装配团队密切合作，通过减少产品设计修改、减少产品制造和 装配错误、提高产品制造和装配效率，从而达到降低产品开发成本、缩短产品开发周期、提高产品质量的目的。
借此再版之际，我结合对DFMA更深层次的理解，对本书做了以下主要修改：1.增加了Design ForX（面向各 种设计要求的设计，简称DFX）的内容。从产品设计全局的角度介绍DFX，指出DFMA在DFX中的地位及其重要性， 但同时不能忽略产品设计时需要考虑的其他要求，例如来自客户或消费者对产品的功能、外观、易使用性等方面 的要求，产品可靠性的要求，以及产品低成本的要求等。2.在塑胶件设计指南一章中增加了常用塑胶材料性能的 解读，这有助于工程师在选择材料时做出正确的选择，同时对塑胶件进行有针对性的零件设计。另外，更加详细 地介绍了塑胶件的超声波焊接，包括工艺介绍、焊接结构设计及指南等。3.增加了新的一章：机械加工件设计指 南。通过面向机械加工的设计，实现零件机械加工时的高效率、低成本和高质量等。4.重新调整了公差分析一章 的结构。以常见错误公差分析方法为入口，系统化地介绍了在产品开发过程中进行公差分析的具体步骤和具体指 南。
第2版前言：
本书第1版自2011年出版以来深受广大读者的好评，前后印刷6次，累计销售余册。为答谢广大读者的厚爱， 同时使本书更符合大家的需求、更实用，我们根据近几年的技术发展和许多读者的反馈进行了修订再版。很多读 者对本书的评价是非常实用，不少企业把本书当作工程师必备的培训教材。承蒙广大读者和企业的厚爱，在过去 的5年中，我有机会从事有关面向制造和装配的产品设计（DFMA）的培训、咨询、应用和推广工作，服务对象包 括ABB、艾默生、欧普照明、北京阿奇夏米尔、旭东（中国）、康佳电子和特灵空调等各行业知名企业。这不但 让我获得了许多宝贵的实战经验，加深了我对DFMA的认识和理解，同时也让我更进一步意识到DFMA确实能给企业 带来实实在在的价值，包括降低产品成本和提高产品质量等。
DFA设计指南-钟元
9.减少零件装配方向
A. 零件的装配方向越少越好
原始的设计
优化的设计
9.减少零件装配方向
B. 零件的装配方向从上至下最好
利用零件自身的重力，设计零件的装配方向从上至下，零件就可以轻松 地被放置到预定的位置，然后进行下一步的固定工序
重力是装配时最好的助手
装配方向
47
9.减少零件装配方向
B. 零件的装配方向从上至下最好
B. 最理想的装配方式：
最理想的装配方式是金字塔式装配方式，一个大而且稳定的零件充当产 品基座放置于工作台上，然后依次至上而下装配较小的零件，最后装配 最小的零件；同时基座零件能够对后续的零件提供定位和导向功能
金字塔式装配
39
6.设计一个稳定的基座
C. 避免把大的零件置于小的零件上装配：
原始的设计
手机的进化
23
2.简化产品设计，减少零件数量
F. 去除标签
标签通过模具成型Fra bibliotek原始的设计
G. 减少紧固件的数量和类型 H. 减少线缆的种类和数量
优化的设计
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3.减少紧固件的数量和类型
A. 使用同一种类型的紧固件
好处：
减少在设计和制造过程中对多种类型紧固件的管控 对紧固件的购买带来批量上的成本优势 减少装配线上辅助工具的种类 减少操作员的培训 简化装配，提高装配效率 防错，防止产生装配错误
原始的设计
优化的设计
设计多功能塑胶件代替束线带或线夹 19
2.简化产品设计，减少零件数量
原始的设计
优化的设计
利用塑胶的弹性特性来代替弹簧
20
2.简化产品设计，减少零件数量
原始的设计 指甲刀的进化
优化的设计
面向制造和装配的产品设计指南
这一章讲述了如何利用计算机辅助设计工具进行产品设计建模和分析，包括结 构设计、性能分析、工艺性评估等方面的内容。
这一章介绍了如何通过优化产品设计，提高产品的性能、降低成本、提高制造 效率，为读者提供了优化设计的思路和方法。
这一章详细讲解了如何进行装配序列规划和生成，包括装配流程定义、装配路 径规划、装配顺序优化等方面的内容。
精彩摘录
《面向制造和装配的产品设计指南》是一本为设计师和工程师提供实用建议和 指导的书籍，旨在帮助他们创建具有优秀设计和高效装配的产品。这本书的内 容涵盖了从产品设计的基本原则到详细装配过程的所有方面，其中包含了许多 精彩摘录，以下是其中的一些：
“设计的过程不仅包括创新和决策，还需要有对细节的和解决问题的能力。”
这句话强调了设计师在产品开发过程中需要具备的能力，包括创新能力、决策 能力和解决问题的能力。同时，还需要对细节有足够的，以确保产品的质量和 性能。
这句话提醒设计师不要只产品的外观和形式，而是要更加注重产品的功能和性 能。一个优秀的产品应该具备出色的功能，同时具备良好的用户体验。
这句话强调了在产品设计中使用标准零部件和标准接口的重要性。这样做可以 减少开发成本和时间，同时提高产品的可靠性和可维护性。
《面向制造和装配的产品设计指南》这本书无疑为设计师和工程师们提供了一 本宝贵的参考书。它强调了设计与制造之间的关系，教导设计师如何在满足用 户需求的同时，考虑到制造的可行性。通过学习这本书，设计师可以更好地理 解产品的整个生命周期，从设计到制造，再到装配和维护。这不仅可以帮助他 们提高设计的质量和效率，还可以降低成本，提高产品的竞争力。
这本书是由机械工业社于2016年，是一本面向制造和装配的产品设计指南。它 不仅涵盖了面向装配的设计指南，还深入探讨了塑胶件、钣金件和压铸件的设 计指南，为设计师提供了一套完整的设计思路和方法。
面向制造及装配的产品设计
精彩摘录
“现代产品设计软件和技术的发展，为面向制造和装配的设计提供了强大的 支持。”
随着计算机辅助设计（CAD）等软件的普及和应用，设计师可以更加方便地模 拟和分析产品的制造和装配过程。这些软件能够提供精确的零件模型、装配关系 和约束条件，帮助设计师在早期阶段发现问题并优化设计方案。
精彩摘录
同时，增材制造（3D打印）等先进技术的出现，也为设计师提供了更多的创 新空间和可能性。
精彩摘录
“在产品设计阶段引入‘装配约束’的概念，可以有效减少后期生产中的修 改和调整。”
装配约束是指产品在设计过程中需要考虑的装配关系和限制条件。通过明确 装配约束，设计师可以提前发现和解决潜在的设计问题，避免在生产阶段出现装 配困难或错误。这不仅可以减少生产成本和周期，还可以提高产品的质量和可靠 性。
阅读感受
书中详细介绍了如何选择面向制造和装配的材料和工艺，以及如何进行电气 连接和线束总成等。这些都是我之前从未考虑过的问题，但现在看来，它们却是 产品设计中不可或缺的一部分。同时，书中还提供了丰富的实用案例，让我更加 直观地了解了MBD在实际生产中的应用。这些案例使我深刻认识到，将制造和装 配纳入产品设计的考虑中是如此重要。
内容摘要
本书提供了在这些新技术环境中应用DFMA原则的实用指南。 《面向制造及装配的产品设计》是一本非常实用的书籍，对于工程师和设计师来说是一本不可或 缺的参考书。无论是在产品开发的初级阶段还是成熟阶段，本书都将帮助读者提高产品质量、降 低制造成本，并提高生产效率。通过理解和应用DFMA原则，设计师可以更好地将制造和装配需求 融入到产品设计中，从而实现更高效、更经济的产品开发。
精彩摘录
“良好的产品设计的目标是实现‘零装配’或‘少装配’。” “零装配”或“少装配”是指通过优化产品设计，减少在生产过程中所需的 装配步骤和时间。这需要设计师深入了解制造和装配过程，运用创新的设计理念 和方法，尽可能地简化产品的结构和装配关系。实现“零装配”或“少装配”不 仅可以提高生产效率，降低成本，还可以改善工作环境，减少人为错误。
面向制造和装配的产品设计指南第三版
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面向制造和装配的产品设计指南pdf
面向制造和装配的产品设计指南pdf面向制造和装配的产品设计指南一、制造及装配工艺的选择1. 复杂物件的制造针对复杂物件，需要进行多种加工方式，根据特性以及产品性能条件来确定整个制造及装配路线，重点考虑非标准件的可用性、成本和熟练程度。
2. 材料的选择产品的功能及性能要求决定了其用料方案，材料应考虑其可靠性、经久性、可制造程度、价格等因素。
3. 构型的设计构型的优劣关系到零件的装配，构型的设计，有利于零件之间的融合，减少装配难度和装配操作量。
二、工艺设计1. 零件参数的确定材料、工艺加工参数、精度、表面等级、应力状态、成形状态等参数需经过综合计算，确定最适宜的零件参数，以满足整体性能要求。
2. 加工方式的选择用于加工零件的工具、装夹、机床，以及时序，加工方式除传统的滚车冲压，压缩弯曲，还有技术比较新的激光切割剥皮加工工艺，针对不同构型的零件，对加工选择有积极的作用，有利于提高产品的精度和质量。
3. 组装工艺的确定为了使产品具有一定的压力，实现装配要求，机械组装的确定，压缩弹簧的选择，安装位置的确定，表面处理的确定。
三、制造及装配控制1. 检验标准确定根据产品规格和需求，对每个零件和成品进行检测，确定过程检验参数，检验标准和抽样检验，根据合格鉴定的结果，控制产品的质量。
2. 质量控制建立质量控制策略，实施质量体系，依据国家标准，确定质量控制体系，建立成熟的质量控制体系，保证产品质量和客户满意度。
3. 制造及装配记录内容：产品及零件编号、工艺规程编号、生产批号、加工及装配方法、检查结果等，记录产品制造及装配过程，建立数据库，分析产品质量控制，保证产品的可靠性。
solidworks面向制造和装配的产品设计说明
与金属材料对比，塑胶材料优缺点见下表3-1
3.1.3 注射成型
3.2 塑胶材料选择
• 3.2.1 塑胶材料的分类 • 3.2.2 常用塑胶材料性能 • 3.2.3 塑胶材料选择原则
3.2.1 塑胶材料的分类
按照塑胶材料的力学性能，可分为7大类：
1. 通用塑料：综合力学性能较低，不能作为结构件，但成型性好、 价格便宜、用途广、产量大的塑料，包括PE、PP、EEA、PVC，广 泛应用于薄膜、管材、鞋材、盆子、桶和包装材料类。
2.避免孔与钣金折弯边或成型特 征距离太近钣金冲裁孔与钣金折 弯边或成型特征的距离最小为钣 金厚度的1.5倍加上折弯半径或成 型半径，即E>=1.5T+R，否则冲裁 孔极易在折弯或成型时发生扭曲 变形。
3.避免钣金折弯高度过低而引起的变形扭曲，折弯高度至少为钣 金厚度的2倍加上折弯钣金。
4.钣金折弯时需要保证折弯强度。长而窄的折弯强度低，短而宽 的折弯强度高，因此钣金折弯应尽量附着在比较长的边上。
酸洗、电镀及各种后处理制程后，即成为电镀锌产品。 3) 热浸镀锌钢板：将热轧酸洗或冷轧后的半成品，经过清洗、退火，
浸入温度约为460℃的熔融镀锌槽中，而使钢片镀上锌层，再经调 质整平及化学处理而成。 4) 不锈钢SUS304：最常用的不锈钢板。 5) 不锈钢SUS301：Cr的含量较SUS304低，耐腐蚀较差。
4.1.2 冲压简介
冲压是将冲压模具安装在压力机等设备上，对板材、带材、管 材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需 形状和尺寸的钣金件的一种成型加工方法。
4.1.3 常用钣金材料介绍
1) 普通冷轧板：钢锭经过冷轧机连续轧制成要求厚度的钢板卷料。 2) 镀锌钢板：底材为一般的冷轧钢板，在连续电镀生产线经过脱脂
DFM面向制造和装配的设计(第一章)
第一章 概论1.1 面向制造和装配的设计是什么？本书中所提的“制造”是指产品或者装配中的单独零件的制造，而“装配”是指增添或者连接若干零件来形成一个完整产品的过程。
这就是说，在本书中，装配并不作为一种制造过程加以考虑，而加工、模制等等是制造过程。
因此，术语“面向制造的设计”是针对零件装配成产品前，简化和方便产品零件制造设计；“面向装配设计”是指简化和方便装配的产品设计。
多年来，一直提倡设计人员应该对制造上可能有的问题给予更多的注意。
传统上，在机械设计课程之后，希望工科学生选取“车间制造”课程。
这是因为对于一个有能力的设计人员来说，如果他熟悉制造过程就可以在设计期间避免增加不必要的制造成本。
不过很遗憾的是，早在60年代，有关车间制造的课程就已经从美国的大学课程表中消失：人们认为它们不适合于工程理论教学学分的要求。
事实上，一般并不认为具有工程学位的人就能适合设计职位的。
当然，“设计”这个词有许多不同的意义。
有些设计是指产品的外形美学设计，比如汽车的外形，开罐头刀的颜色，纹理以及外部形状等。
有一些大学课程表中就是把这些称为“产品设计”的。
另一方面，设计可以认为是解决系统的基本参数的过程，例如，在考虑细节之前，我们说“设计”一家电厂，可以认为是确立电厂各种各样的部件诸如发电机、泵、锅炉以及连接管道等等的特性。
目前，设计的另一种解释是确立产品各独立零件的材料、形状以及公差的细节，本书中所说的产品设计主要是指这个意思。
它从零件和装配的草图开始，在图板或者计算机辅助设计工作站上完成详尽的零件图和装配图这样的一些工作。
然后，这些图通过制造和装配工程师优化生产工艺以便得到最后产品。
通常正是在这个阶段遇到制造和装配的问题，并且要求对设计作出变化。
有时，这些设计变化量相当大，使得产品推延相当长时间以后才能最后发布。
此外，在产品设计和开发周期中，修改得越晚，代价越大。
因此，不仅要在产品设计期间考虑制造和装配，而且必须在设计周期中尽早地考虑这些事项。
《面向制造和装配的产品设计指南》读后感
《面向制造和装配的产品设计指南》读后感1. 引言1.1 概述在制造和装配的过程中，产品设计起着至关重要的作用。
一个好的产品设计能够满足制造和装配的要求，提高生产效率、降低成本并保证产品质量。
因此，这篇文章将着重探讨面向制造和装配的产品设计指南，旨在引导设计师根据实际情况进行合理选择并优化产品设计。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分。
首先，在引言部分我们将介绍文章的背景和目的。
然后，在第二部分中，我们将详细论述制造和装配中的产品设计考虑，包括制造可行性分析、装配性设计原则以及成本优化原则。
接下来，在第三部分中，我们会分享一些实践案例，展示一些具体的应用实例以及制造工艺改进案例和装配流程优化探讨。
第四部分将讨论持续改进与创新发展观念如何融入产品设计中，包括追随市场需求变化、技术创新与产品升级策略以及环保理念融入产品设计步骤等。
最后，在第五部分中，我们将总结回顾关键要点，并展望未来的发展趋势，同时提出一些建议和思考方向。
1.3 目的本文的目的是为了帮助读者更好地理解面向制造和装配的产品设计指南，并在实践中应用这些原则。
通过深入探讨制造可行性分析、装配性设计原则、成本优化原则以及持续改进与创新发展观念融入产品设计中的内容，读者将能够获得关于如何进行有效产品设计的有益知识和建议。
此外，通过分享一些实践案例，读者还可以从中汲取经验，了解不同场景下的应用情况。
最终，我们希望本文能够为读者提供一些有价值的指导和启示，在他们进行产品设计时做出明智的决策并取得良好的效果。
2. 制造和装配中的产品设计考虑2.1 制造可行性分析在产品设计阶段，制造可行性分析是至关重要的一环。
它涉及到对设计方案的评估，以确定其在实际生产过程中是否能够顺利进行，并且可以满足制造要求。
制造可行性分析需要考虑各种因素，包括材料选择、加工技术、设备和工艺流程等。
通过这种分析，可以预测潜在的生产问题和难点，并提前进行调整和优化。
2.2 装配性设计原则装配性设计是指在产品设计中考虑到产品组装过程的可操作性和效率。
装配设计指南(第1、2章)
对比零件原始设计图和成品图，可看出两者出现了极大偏 差，制造的零件完全不符合设计要求，这是由于设计与制造 脱节，设计时未考虑产品可制造性。 c)图是修改后正确的零件设计图。如果零件设计修改，注 射模具也要修改，大大增加了产品开发成本，产品开发周期 也加长。
三、面向制造和装配的产品开发模式
• 1.面向制造和装配的产品开发流程 • 2.面向制造和装配的产品开发优点 • 3.面向制造和装配的产品开发与并行工程
零件尺寸超过规格，依然能够顺利装配
装配过程不需要过多的调整 装配过程很容易、很轻松
零件尺寸在规格范围之内，但依然装配不上
装配过程需要反复的调整 装配过程很难、很费力
3.面向装配的设计定义
面向装配的设计（Design for Assembly, 简称DFA）：是指在产品设计阶段设计产 品使得产品具有良好的可装配性，确保装 配工序简单、装配效率高、装配质量高、 装配不良率低和装配成本低
6）面向制造和设计的设计讨论 当完成面向制造和装配的设计之后，机械工程师还需要同制造、装配 部门工程师一起合作，从制造和装配的角度对产品的可制造性和可装配 性提出改善意见。 7）样品制作 样品制作是指当产品设计完成后，需要通过简单快速的加工方式制作 样品来验证产品设计是否满足上述产品各种设计要求。 样品制作方法主要有：快速成型、数控加工和三维打印。 8）产品制造 制造工艺包括：注射加工、钣金冲压加工、铸造和机械加工等。 9）产品装配 一般来说，产品会经过小批量试产来发现和解决装配中出现的问题。 10）测试 安全性和可靠性测试，以及相关认证。 11）量产
最好装配工序 零件很容易识别 零件很容易被抓起和放入装配位置 零件能够自我对齐到正确的位置 最差的装配工序 零件很难识别 零件不容易被抓起，容易掉到某些位置 零件需要操作人员不断地调整才能对齐 1.在固定之前零件能够放到两个或者两个以 在固定之前，零件只有唯一正确的装配位 上的位置 置 2.很难判断哪一个装配位置是对的 3.零件在错误的位置可以被固定 螺钉、螺柱、螺母牙型、长度、头型多种多 快速装配，紧固件很少 样，令人眼花缭乱 不需要工具或者夹具的辅助 需要工具或者夹具的辅助
面向制造和装配的设计讲解
•竞争者是如何做的 •操作安全吗(没有尖角、锐边） •装配过程兼容吗 •可以采用别的操作顺序吗 •和别的部件相互影响吗 •坚固、耐用吗 •容易维修吗
面向装配的设计
• 没有适用于所有产品的固定设计准则。 • 上述只是为了致力于通过设计来提高装配
效率和产品的装配质量。
谢谢!
Thank You!
面向环境的设计
DFE
•评估产品报废时的拆卸时 间和成本，以及对环境的影 响
面向装配的设计
面向装配的设计指南
设计规则 减少零件数量
使用标准件 和通用件
模块化设计
包含内容
使产品或部件包含尽可能少的 零件
效益
减少装配工作量，降低在制品库 存，便于管理，提高可靠性，易 于维护
尽量使用标准件和通用件采用 减少设计、制造时间，降低设计
面向装配的设计
面向装配的设计 DFA
•评估装配时间和成本 •简化产品结构 •设计方案比较
面向维护的设计 DFS
•评估维护和维修过程的拆 卸时间和成本 •增加产品可维护性
•机加工 •注塑模 •钣金加工 •压铸模 •粉末冶金
面向制造的设计
DFM
•评估加工时间和成本 •指导设计师在零件设计 时进行不同材料和工艺的 选择
• 产品总成本 – 设计决定产品总成本的70%以上，而设计阶段占的费用仅 为产品成本的5%以下。 – Rolls Royce公司对2000个零件的可降低成本研究结果表
明：设计方案占50%，详细图纸占30%，加工占20%。
• 产品设计和工艺设计在产品开发中的重要性：占用了55%的 开发时间，决定了70%的成本。
设计规则
零件装配结构 工艺性设计
包含内容
•减少零件装配方向 •尽量在垂直方向进行装配
面向制造和装配的产品设计指南总结
.
设计指南
1.减少零件数量
1.1 keep it simple,stupid(kiss原则) 考虑每个零件，考虑去除每个零件的可能性
1.2 把相邻的零件合并成一个零件。
1.3 把相似的零件合并成一个零件。
设计技巧：在三维模型中，机械工程师先设计好一个零件，然后把零件装配到相似零件的位置，再来设计相似零件所应该具备的特征。
合并后的零件包含了相似零件的所有特征。
1.4把对称的零件合并成一个零件
1.5避免过于稳健的设计
1.6合理选用零件制造工艺，设计多功能的零件
2.减少紧固件的数量和类型（无工具设计）
2.1使用同一种类型的紧固件
2.2使用卡扣等替代紧固件常用四种装配方式成本由低到高为：卡扣-拉钉-螺钉-螺栓和
螺母
2.3避免分散的紧固件设计
2.4把螺柱和螺母作为最后的选择
3.零件标准化
4.模块化产品设计
5.设计一个稳定的基座
6.设计零件容易被抓取
7.避免零件缠绕
8.减少零件装配方向
9.设计导向特征
10.先定位后固定
11.避免装配干涉
12.为辅助工具提供空间
13.为重要零部件设计装配至位特征
14.防止零件欠约束和过约束
15.宽松的零件公差要求
16.放错的设计
17.装配中的人机工程学
18.线缆的布局
'.。
第1部分：面向制造和装配的产品设计钟元
第1部分：面向制造和装配的产品设计钟元引言产品设计在制造和装配过程中扮演着至关重要的角色。
良好的产品设计可以简化制造和装配步骤，提高生产效率，减少成本，并确保产品的质量和可靠性。
因此，面向制造和装配的产品设计是现代工业中不可或缺的一环。
本文将介绍面向制造和装配的产品设计的重要性，针对此类设计的一些基本原则进行探讨，并举例说明如何应用这些原则来优化产品设计过程。
1. 制造和装配的产品设计原则1.1 简化部件在面向制造和装配的产品设计中，一个重要的原则是尽量减少部件的数量。
简化部件可以降低制造和装配成本，减少零件库存，并提高产品的可靠性。
设计师可以通过以下方式实现部件的简化：•合并多个功能相似的部件为一个部件，从而减少零件数量。
•采用模块化设计，将功能相似的部件组合为一个模块，从而简化装配过程。
•优化零件形状和结构，减少材料使用量。
1.2 优化制造工艺考虑到产品的制造过程是产品设计的一个重要环节，设计师应该重视优化制造工艺。
通过合理选择材料、工艺和加工方式，可以降低制造成本，提高生产效率，并确保产品的质量符合要求。
以下是一些优化制造工艺的方法：•选择易于加工的材料，避免使用难以处理的材料。
•设计合理的结构和形状，避免过多的加工步骤。
•使用先进的加工设备和工艺，提高生产效率。
1.3 考虑装配过程在产品设计过程中，设计师应该充分考虑装配过程。
良好的装配设计可以简化装配步骤，减少装配时间，并提高产品的可靠性。
以下是一些考虑装配过程的方法：•选择适合手工或自动化装配的零件和连接方式。
•设计易于取下和安装的零件，便于维修和更换。
•提供清晰的装配指导，确保装配过程顺利进行。
2. 例子：汽车发动机盖设计为了更好地理解面向制造和装配的产品设计原则的应用，我们来研究一个例子：汽车发动机盖设计。
汽车发动机盖是汽车的一个重要部件，它需要在制造和装配过程中考虑各种因素。
以下是一些关于汽车发动机盖设计的原则应用：1.简化部件：设计师可以通过将多个相似的零件合并为一个单一的零件来简化发动机盖的设计。
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3.4.3 超声波焊接
超声波焊接时利用超声波振动频率，接触摩擦产生热能而使两个塑胶件焊接面熔融而固定。
超声波焊接是一种快捷、干净、有效的装配工艺，用于满足塑胶件塑胶件高强度装配的一种装配技术，适用于多种类型的塑胶件装配。
正常情况下，超声波焊接具有较高的拉伸强度。
1.导熔线设计
正确的导熔线是提高超声波焊接强度和质量，缩短生产周期的关键。
导熔线是塑胶件接触面上的一条凸出材料，其基本作用是将振动能量聚集在三角形的尖端，其后累积的能量在整个焊接面形成均匀的塑胶榕流。
正确的导熔线必须具备的条件是最初的接触面积不可太大，典型的导熔线尺寸如图3-68所示。
（单位：毫米）尺寸
H θ
错误的导熔线设计以及无导熔线设计均不利于两个塑胶件之间的超声波焊接，如图3-69所示。
2.焊接面设计
常用的焊接面包括平面式焊接面、阶梯式焊接面和沟槽式焊
接面
（1）平面式焊接面
这种焊接方式属于普通的两平面焊接，在焊接平面上设计一
条贯穿整个平面的锥形体，如图3-70所示。
这种焊接面设计的缺
图3-68 典型导熔线的尺寸 点是焊接完成后接触后有毛边产生。
推荐 （2）阶梯式焊接面
这种结构由于熔融材料易于流入垂直间隙，因此其拉伸强度
高于平面焊接，而且具有很高的剪切强度，如图3-71所示。
相当
于平面焊接面，由于焊接面积减小，沟槽式焊接面的溶解强度比平面式焊接面低。
阶梯面焊接面设计设计的最小壁厚要求为2mm。
图3-69 错误的导熔线设计
图3-70 平面式焊接 a）错误的导熔线设计 b）无导熔线设计 a）焊接前 b）焊接后
（3）沟槽式焊接面
这种焊接采用间距式移位焊接，设计时凹凸面保
持一定的间隙和斜度，适用于要求完全密封的焊接。
同
时，沟槽式焊接面提供自定位功能，而且防止毛边产生
，如图3-72所示。
沟槽式焊接面设计的最小壁厚要求是
2mm。
无定型塑胶
小零件0.3～0.460º～90º半结晶塑胶小零件大零件0.5～0.70.7～1.0
90º大零件0.5～0.6
图3-71 阶梯式焊接
a）焊接前 b）焊接后
3.超声波焊接设计指南
设计超声波焊接时，需要考虑以下原则：
（1）正确的导熔线设计
导熔线的设计必须保证接触面的初始接触区域
较小，以降低超声波焊接过程所需的总能量，增加
焊接强度，同时减少焊头与塑胶件的接触时间，以 图3-72 沟槽式焊接
减少焊接面毛边的产生。
a）焊接前 b）焊接后
（2）设计定位特征
在两个塑胶件焊接面开始接触之前，在零件之间设计定位特征能保证两个塑胶件准确定位。
这有利于超声波焊接的质量和提高焊接的尺寸精度。
定位特征包括定位柱、孔、凸台和边等，如图
3-73所示，当然，也可以设计辅助夹具来增加定位，作者不推荐这种方法，因为从面向制造和装配的产品设计理论来看，辅助夹具会带来产品成本的增加，不是一个好的方法。
图3-73 超声波焊接的定位
a)没有定位的超声波焊接 b）使用定位柱定位的超声波焊接
c)使用凸台定位的超声波超声波焊接
（3）焊接面均匀一致并紧密接触
塑胶件的两个焊接面必须均匀一致并且紧密接触，尽可能保持在同一平面，从而使得能量均匀传导，有利于取得一致的焊接效果，并减少毛边产生的可能性。
（4）美工沟的设计
在塑胶件焊接面的四周额外增加0.25～0.64mm的间隙，可以避免焊接时产生的毛边外露于塑胶件外表面，同时可以使得塑胶件之间的变形不易被发现，从而提高塑胶件的外观质量。
具有美工沟的阶梯式焊接如图3-74所示。
（5）增加塑胶件焊接面与焊接头的接触面积
增加塑胶件焊接面与焊接头的接触面积有利于能量的传导，增加焊接强度，如图3-75所示。
图3-74 具有美工沟的阶梯式焊接 图3-75 增加塑胶件焊接面与焊接头的接触面积
a）焊接前 b）焊接后 a）原始的设计 b）改进的设计
（6）把近程焊接作为第一选择
近程焊接时指焊接面距离焊接头接触位置在6mm内，远程焊接是指焊接面距离焊接头接触面
置大于6mm。
在设计塑胶件超声波的焊接时，应当考虑到是否有足够的能量传达到焊接面。
大多数的塑胶材料的近程焊接性能均强于远程焊接性能，因此，因尽可能把近程焊接作为第一选择，远程焊接作为第二选择，如图3-76所示。
图3-76 把近程焊接作为第一选择
a）近程焊接 b）远程焊接
固定。
超配的一种装配技术是塑胶件接触面上量在整个焊接面形典型的导熔线尺寸
两个塑胶件之
面和沟槽式焊
平面上设计一
接面设计的缺
此其拉伸强度
71所示。
相当。
阶梯面焊接面设计时凹凸面保
密封的焊接。
同且防止毛边产生最小壁厚要求是
定位。
这台和边等，如图从面向制造和装
从而使得能量均匀的毛边外露于塑
所示。
焊接头接触面位焊接面。
大多数为第一选择，远程。