第2部分：面向装配的设计指南

零件A
零件B
零件A
DFMA
焊接
原始的设计
优化的设计
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2. 简化产品设计，减少零件数量
B. 把相邻的零件合并成一个零件. 合并的原则：
相邻的零件没有相对运动
DFMA
相邻的零件由一种材料组成 相邻零件的合并不会阻止其他零件的固定、拆卸和维修等 相邻零件的合并不会造成零件制造复杂、产品整体成本增加
最完美的产品是没有零件的产品；
把产品设计得复杂，是一件简单的事情；把产品设计得简单， 是一件复杂的事情。
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2. 简化产品设计，减少零件数量
产品开发中一个零件的生命周期
概念设计
DFMEA分析
样品验证
模具设计
DFMA
模具修改
概念讨论
公差分析
设计修改
模具制作
零件再次试模
其中任意一个环节的错误都可能对产
对装配的不正确看法：
装配就是把零件组装在一起，装配就是锁螺丝而已 对装配不重视，轻视装配
DFMA
3
1. DFA的介绍
B. 一个零件装配的详细步骤（装配工序）：
放置好基座零件 识别零件 抓取零件 移动零件到装配位置 零件调整到正确位置 零件被固定 功能测试
DFMA
4
1. DFA的介绍
减少装配过程 的调整
7
2. 简化产品设计，减少零件数量
DFMA
KISS原则（Keep It Simple, Stupid）:产品的设计越简单 越好，简单就是美，任何没有必要的复杂都是需要避免的。
《乔布斯传》Jonathan Ive：“只要不是绝对必须的部件， 我们都想办法去掉”，“为达成这一目标，就需要设计师， 产品开发人员，工程师以及制造团队的通力合作。我们一次 次的返回到最初，不断问自己：我们需要那个部分吗？我们 能用它来实现其它部分的功能吗？”
原始的设计
DFMA
优化的设计
44
9. 减少零件装配方向
DFMA
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
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9. 减少零件装配方向
B. 零件的装配方向从上至下最好
11.先定位后固定 12.避免零件装配干涉 13.为辅助工具提供空间 14.为重要零部件提供止位特征 15.防止零件欠约束和过约束 16.宽松的零件公差要求 17.装配中的人机工程学 18.电缆的设计 19.防错的设计 20.重要提示
2
1. DFA的介绍
A.装配的三层含义：
零件组装在一起 实现相应的功能 产品质量的载体
1. 零件很难识别
2. 零件不容易被抓起，容易掉到任何位置
3. 零件需要操作人员不断的调整才能对齐 4a. 在固定之前零件能够放到两个或者两个以上的
位置 4b. 很难判断哪一个装配位置是对的 4c. 零件在错误的位置可以被固定 5. 螺钉、螺柱、螺母牙型多种、长度多种、头 型多种，令人眼花缭乱 6. 需要工具或夹具的辅助
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6. 设计一个稳定的基座
A. 设计一个稳定的基座；
DFMA
原始的设计
优化的设计
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6. 设计一个稳定的基座
DFMA
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
DFMA
C. 最好的装配工序和最差的装配工序：
最好的装配工序
最差的装配工序
1. 零件很容易识别 2. 零件很容易被抓起和放入装配位置 3. 零件能够自我对齐到正确的位置
4. 在固定之前，零件只有一个唯一正确的装 配位置
5．紧固件很少，快速装配 6. 不需要工具或夹具的辅助 7. 零件尺寸超过规格，依然能够顺利装配 8. 装配过程不需要过多的调整 9. 装配过程很容易很轻松
五金零件例如螺钉、螺柱、导电泡棉等选用供应商的标准零件
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4. 零件标准化
DFMA
零件的定制会带来时间、成本的增加，以及零件质量的不可控 制。
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5. 模块化产品设计
产品
DFMA
零件1
零件2
零件3
零件4
零件5
零件6
零件7
零件N
非模块的设计
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5. 模块化产品设计
DFMA
模块化产品设计是指把产品中多个相邻的零件合并成一个子组 件或模块，一个产品由多个子组件或模块组成。
金字塔式装配
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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：
DFMA
原始的设计
优化的设计
40
7. 设计零件容易抓取
A. 避免零件太小、太滑、太热和太软 B. 避免零件锋利的边和角 C. 设计零件抓取特征
DFMA
抓取特征
原始的设计
优化的设计
41
8. 避免零件互相缠绕
A. 避免零件本身互相缠绕
原始的设计
优化的设计
43
9. 减少零件装配方向
A. 零件的装配方向越少 越好
零件装配方向越少越好， 装配方向过多造成在装配 过程中对零件进行移动、 旋转和翻转等动作，降低 零件装配效率，使得操作 人员容易产生疲惫，同时 零件的移动、旋转和翻转 等动作容易造成零件与操 作台上的设备碰撞而发生 质量问题
DFMA
原始的设计
优化的设计
接线盒的进化
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2. 简化产品设计，减少零件数量
DFMA
手机的进化
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2. 简化产品设计，减少零件数量
F. 去除标签
标签
DFMA
通过模具成型
原始的设计
G. 减少紧固件的数量和类型 H. 减少电缆的种类和数量
优化的设计
23
3. 减少紧固件的数量和类型
A. 使用同一种类型的紧固件
产品装配中一个稳定的基座能够保证装配顺利进行，同时可以简化产品 装配工序，提高装配效率，减少装配质量问题
一个稳定的基座应当具备：
基座必须具有较大的支撑面和足够强度以支撑后续零件，并辅助后续零 件的装配
在装配件的移动过程中，基座应当支撑后续零件的固定而不发生晃动以 及脱落
基座应当包括导向或定位特征来辅助其他零件的装配
更少的零件需要进行设计 更少的零件需要进行制造 更少的零件需要进行测试 更少的零件需要进行购买 更少的零件需要进行存储 更少的零件需要进行运输 更少的产品质量问题出现可能性 更少的供应商 更少的装配工具或夹具 更少的装配时间
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2. 简化产品设计，减少零件数量
A. 考查每个零件，考虑去除每个零件的可能性：
实例： 每台设备节省20个螺栓螺母，公司每年该设备出货量1000台，总共有10个类
似机型，一套螺栓螺母成本3元； 1.成本节省： 螺栓螺母成本：20 X 1000 X 10 X 3 = ￥600，000.00 装配成本： 20 X 1000 X 10 X 2 X 20/60 = ￥ 133,333.00 2.装配效率： 装配时间节省：20 X 1000 X 10 X2 = 400,000.00分钟 另外，由于装配更为简单，装配效率大大提高； 3.装配质量 由于装配更为简单，出现质量问题的几率就变小了；
如果零件缠绕在一起，在装 配时，操作人员在抓取零件 时，不得不耗费时间和精力 把缠绕的零件分开，而且还 可能造成零件的损坏。如果 产品是自动化装配，那么零 件互相缠绕在一起会造成零 件无法正常进料
DFMA
原始的设计
优化的设计
42
8. 避免零件互相缠绕
DFMA
B. 避免零件在装配过程中卡住
不合适的零件形状可能造成零件在装配过程中卡住，降低装配效率和产 生装配质量问题
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
DFMA
原始的设计
优化的设计
24
3. 减少紧固件的数量和类型
螺柱M3L6
原始的设计 钣金
螺柱M3L7
螺柱M3L6
DFMA
第2部分：面向装配的设计指南 Design for Assembly Guidelines
DFA
内容：
DFMA
1. DFA 介绍 2. 减少零件数量 3. 减少紧固件的数量和类型 4. 零件标准化 5. 模块化产品设计 6. 设计一个稳定的基座 7. 设计零件容易抓取 8. 避免零件互相缠绕 9. 减少零件装配方向 10.设计导向特征
易出现问题的零件模块最后装配） 按单定制
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5. 模块化产品设计
DFMA
汽车座椅的模块化设计
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5. 模块化产品设计
电源模块 散热模块
Hale Waihona Puke Baidu机箱模块
侧盖模块 （图中未显示）
台式计算机的模块化设计
DFMA
面板模块 光驱支架模块
硬盘支架 模块 主板模块
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6. 设计一个稳定的基座
DFMA
A. 设计一个稳定的基座；
零件B
零件A
零件A
零件C
DFMA
原始的设计
优化的设计
使用钣金件代替机械加工件
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2. 简化产品设计，减少零件数量
不锈钢弹片 或导电布
塑胶件
压铸件
DFMA
原始的设计
优化的设计
压铸件代替塑胶件和不锈钢弹片的组合
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2. 简化产品设计，减少零件数量
DFMA
定位柱 钣金件
衬套
压铸件
原始的设计
优化的设计
压铸件代替钣金件和五金件的组合
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3. 减少紧固件的数量和类型
C. 避免分散的紧固件设计
DFMA
原始的设计
优化的设计
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4. 零件标准化
DFMA
标准化的好处：
零件标准化能够减少定制零件所带来的新零件开发时间和精力的浪费， 缩短产品开发周期
零件标准化能够带来零件成本的优势 避免出现零件质量问题的风险
标准化的实施：
制定常用零件的标准库和零件优先选用表，并在企业内部不同产品之间 实行标准化策略，鼓励在产品开发中从标准库中选用零件，鼓励重复利 用之前产品中应用过的零件
品的质量、成本和开发周期带来灾害！ 详细设计
设计讨论
工程图出图
零件试模
FAI /CPK检测
CAE分析
设计修改
零件报价
零件验证
模具承认
DFMA检查
样品制作
模具讨论
设计修改
零件承认
料号申请
图纸发行
工程变更
图纸更新
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2. 简化产品设计，减少零件数量
DFMA
减少零件数量对产品的质量、成本和开发周期具有非常大的帮 助：
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2. 简化产品设计，减少零件数量
DFMA
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 18
2. 简化产品设计，减少零件数量
DFMA
原始的设计
优化的设计
利用塑胶的弹性特性来代替弹簧
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2. 简化产品设计，减少零件数量
DFMA
原始的设计 指甲刀的进化
优化的设计
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2. 简化产品设计，减少零件数量
7. 零件尺寸在规格范围之内，但依然装不上
8. 装配过程需要反复的调整
9. 装配过程很难很费力
5
1. DFA的介绍
DFMA
D. DFA概念：
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。
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2. 简化产品设计，减少零件数量
C. 把相似的零件合并成一个零件：
零件A
零件A
DFMA
零件B
原始的设计
优化的设计
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2. 简化产品设计，减少零件数量
D.把对称的零件合并成一个零件：
零件A
零件A
DFMA
零件B
原始的设计
优化的设计
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2. 简化产品设计，减少零件数量
E.合理选用零件制造工艺、设计多功能的零件
E. DFA目的：
简化产品装配工序 缩短产品装配时间 减少产品装配错误 减少产品设计修改 降低产品成本 提高产品装配质量 提高产品装配效率 降低产品装配不良率 提高现有设备使用率
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1. DFA的介绍
减少成本
DFMA
减少装配时间
减少零件数量
装配时间=金钱！
减少零件数量
提高零件的易 识别性
产品
模块1
模块2
模块3
购买自 供应商
模块N
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5. 模块化产品设计
DFMA
好处：
缩短产品总装配工序，提高总装配效率 提高装配灵活性，在不同的模块合理使用人工或机械装配 质量问题尽早发现，提高产品质量 互换性设计，避免因质量问题而造成整个产品返工或报废 提高产品的可拆卸性和可维修性（可靠的零件或模块最先装配，把较容
优化的设计
DFMA
1mm高 度 凸包
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3. 减少紧固件的数量和类型
B. 使用卡勾代替紧固件
DFMA
螺钉
螺栓螺母
装配效率
拉钉
卡勾
螺栓螺母是最后的选择！！
成本
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3. 减少紧固件的数量和类型
DFMA
B. 使用卡勾代替紧固件
折边
原始的设计
优化的设计
27
3. 减少紧固件的数量和类型
DFMA
B.使用卡勾代替紧固件
DFMA
原始的设计
优化的设计
46
9. 减少零件装配方向
B. 零件的装配方向从上至下最好
避免从下至上的装配方式，避免与重力做斗争
DFMA
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10. 设计导向特征
DFMA
A.设计导向特征