1、DFMA第2部分：面向裝配的設計指南Design for Assembly GuidelinesDFA鐘元135642277952013/05/23內容：1. DFA 介紹2. 減少零件數量3. 減少緊固件的數量和類型4. 零件標準化5. 模塊化產品設計6. 設計一個穩定的基座7. 設計零件容易抓取8. 避免零件互相纏繞9. 減少零件裝配方向10.設計導向特征DFMA11.先定位后固定12.避免零件裝配干涉13.為輔助工具提供空間14.為重要零部件提供止位特征15.防止零件欠約束和過約束16.寬松的零件公差要求17.裝配中的人機工程學18.電纜的設計19.防錯的設計20.重要提示2DFMA1.

2、 DFA的介紹A.裝配的三層含義：零件組裝在一起實現相應的功能產品質量的載體對裝配的不正確看法：裝配就是把零件組裝在一起，裝配就是鎖螺絲而已對裝配不重視，輕視裝配3DFMA1. DFA的介紹B. 一個零件裝配的詳細步驟（裝配工序）：放置好基座零件識別零件抓取零件移動零件到裝配位置零件調整到正確位置零件被固定功能測試4最好的裝配工序最差的裝配工序1.零件很容易識別1.零件很難識別2.零件很容易被抓起和放入裝配位置2.零件不容易被抓起，容易掉到任何位置3.零件能夠自我對齊到正確的位置3.零件需要操作人員不斷的調整才能對齊4.在固定之前，零件只有一個唯一正確的裝配位置4a.在固定之前零件能夠放到兩個

3、或者兩個以上的位置4b.很難判斷哪一個裝配位置是對的4c.零件在錯誤的位置可以被固定5緊固件很少，快速裝配5.螺釘、螺柱、螺母牙型多種、長度多種、頭型多種，令人眼花繚亂6.不需要工具或夾具的輔助6.需要工具或夾具的輔助7.零件尺寸超過規格，依然能夠順利裝配7.零件尺寸在規格范圍之內，但依然裝不上8.裝配過程不需要過多的調整8.裝配過程需要反復的調整9.裝配過程很容易很輕松9.裝配過程很難很費力DFMA1. DFA的介紹C. 最好的裝配工序和最差的裝配工序：5DFMA1. DFA的介紹D. DFA概念：面向裝配的設計（Design for Assembly, 簡稱DFA）：是指在產品設計階段設計

4、產品使得產品具有良好的可裝配性，確保裝配工序簡單、裝配效率高、裝配質量高、裝配不良率低和裝配成本低。E. DFA目的：簡化產品裝配工序縮短產品裝配時間減少產品裝配錯誤減少產品設計修改降低產品成本提高產品裝配質量提高產品裝配效率降低產品裝配不良率提高現有設備使用率6DFMA1. DFA的介紹7減少成本減少零件數量減少裝配時間減少零件數量提高零件的易識別性減少裝配過程的調整裝配時間=金錢！DFMA2. 簡化產品設計，減少零件數量 KISS原則（Keep It Simple, Stupid）:產品的設計越簡單越好，簡單就是美，任何沒有必要的復雜都是需要避免的。 喬布斯傳Jonathan Ive：“只

5、要不是絕對必須的部件，我們都想辦法去掉”，“為達成這一目標，就需要設計師，產品開發人員，工程師以及制造團隊的通力合作。我們一次次的返回到最初，不斷問自己：我們需要那個部分嗎？我們能用它來實現其它部分的功能嗎？” 最完美的產品是沒有零件的產品； 把產品設計得復雜，是一件簡單的事情；把產品設計得簡單，是一件復雜的事情。8DFMA92. 簡化產品設計，減少零件數量產品開發中一個零件的生命周期CAE分析DFMA檢查DFMEA分析公差分析詳細 工 零設計修改樣品制作料號申請零件報價模具討論圖紙發行概念設計概念討論樣品驗證設計修改模具設計模具制作零件驗證設計修改工程變更模具承認零件承認圖紙更新模具修改零件

6、再次試模DFMA減少零件數量對產品的質量、成本和開發周期具有非常大的幫助：更少的零件需要進行設計更少的零件需要進行制造更少的零件需要進行測試更少的零件需要進行購買更少的零件需要進行存儲更少的零件需要進行運輸更少的產品質量問題出現可能性更少的供應商更少的裝配工具或夾具更少的裝配時間102. 簡化產品設計，減少零件數量DFMA原始的設計優化的設計零件A焊接零件A112. 簡化產品設計，減少零件數量A. 考查每個零件，考慮去除每個零件的可能性：零件BDFMA相鄰的零件沒有相對運動相鄰的零件由一種材料組成相鄰零件的合并不會阻止其他零件的固定、拆卸和維修等相鄰零件的合并不會造成零件制造復雜、產品整體成本

7、增加122. 簡化產品設計，減少零件數量B. 把相鄰的零件合并成一個零件.合并的原則：DFMAC. 把相似的零件合并成一個零件：零件A零件A零件B優化的設計原始的設計132. 簡化產品設計，減少零件數量DFMAD.把對稱的零件合并成一個零件：零件A零件A零件B優化的設計原始的設計142. 簡化產品設計，減少零件數量DFMA原始的設計優化的設計2. 簡化產品設計，減少零件數量E.合理選用零件制造工藝、設計多功能的零件零件A零件B零件A零件C使用鈑金件代替機械加工件15DFMA原始的設計優化的設計壓鑄件代替塑膠件和不銹鋼彈片的組合162. 簡化產品設計，減少零件數量不銹鋼彈片或導電布塑膠件壓鑄件D

8、FMA原始的設計優化的設計壓鑄件代替鈑金件和五金件的組合17壓鑄件2. 簡化產品設計，減少零件數量定位柱襯套鈑金件DFMA原始的設計優化的設計182. 簡化產品設計，減少零件數量設計多功能塑膠件代替束線帶或線夾DFMA優化的設計2. 簡化產品設計，減少零件數量原始的設計利用塑膠的彈性特性來代替彈簧19DFMA優化的設計2. 簡化產品設計，減少零件數量原始的設計指甲刀的進化20DFMA優化的設計2. 簡化產品設計，減少零件數量原始的設計接線盒的進化21DFMA2. 簡化產品設計，減少零件數量手機的進化22DFMAG. 減少緊固件的數量和類型H. 減少電纜的種類和數量232. 簡化產品設計，減少零

9、件數量F. 去除標簽原始的設計優化的設計標簽通過模具成型DFMA3. 減少緊固件的數量和類型A. 使用同一種類型的緊固件好處：減少在設計和制造過程中對多種類型緊固件的管控對緊固件的購買帶來批量上的成本優勢減少裝配線上輔助工具的種類減少操作員的培訓簡化裝配，提高裝配效率防錯，防止產生裝配錯誤原始的設計優化的設計24DFMA原始的設計3. 減少緊固件的數量和類型螺柱M3L6螺柱M3L6螺柱M3L7鈑金1mm高度凸包優化的設計25DFMA成本卡勾3. 減少緊固件的數量和類型B. 使用卡勾代替緊固件拉釘螺釘螺栓螺母26裝配效率螺栓螺母是最后的選擇！DFMA原始的設計優化的設計折邊273. 減少緊固件的

10、數量和類型B. 使用卡勾代替緊固件DFMA3. 減少緊固件的數量和類型B.使用卡勾代替緊固件實例：每臺設備節省20個螺栓螺母，公司每年該設備出貨量1000臺，總共有10個類似機型，一套螺栓螺母成本3元；1.成本節省：螺栓螺母成本：20 X 1000 X 10 X 3 = ￥600，000.00裝配成本： 20 X 1000 X 10 X 2 X 20/60 = ￥ 133,333.002.裝配效率：裝配時間節省：20 X 1000 X 10 X2 = 400,000.00分鐘另外，由于裝配更為簡單，裝配效率大大提高；3.裝配質量由于裝配更為簡單，出現質量問題的幾率就變小了；283. 減少緊固件

11、的數量和類型C. 避免分散的緊固件設計原始的設計優化的設計DFMA29DFMA4. 零件標準化標準化的好處：零件標準化能夠減少定制零件所帶來的新零件開發時間和精力的浪費，縮短產品開發周期零件標準化能夠帶來零件成本的優勢避免出現零件質量問題的風險標準化的實施：制定常用零件的標準庫和零件優先選用表，并在企業內部不同產品之間實行標準化策略，鼓勵在產品開發中從標準庫中選用零件，鼓勵重復利用之前產品中應用過的零件五金零件例如螺釘、螺柱、導電泡棉等選用供應商的標準零件30DFMA4. 零件標準化零件的定制會帶來時間、成本的增加，以及零件質量的不可控制。31DFMA5. 模塊化產品設計產品零件1零件2零件3

12、零件4零件6零件5零件7零件N非模塊的設計32DFMA5. 模塊化產品設計模塊化產品設計是指把產品中多個相鄰的零件合并成一個子組件或模塊，一個產品由多個子組件或模塊組成。產品模塊1模塊2模塊3模塊N購買自供應商33DFMA5. 模塊化產品設計好處：縮短產品總裝配工序，提高總裝配效率提高裝配靈活性，在不同的模塊合理使用人工或機械裝配質量問題盡早發現，提高產品質量互換性設計，避免因質量問題而造成整個產品返工或報廢提高產品的可拆卸性和可維修性（可靠的零件或模塊最先裝配，把較容易出現問題的零件模塊最后裝配）按單定制34DFMA5. 模塊化產品設計汽車座椅的模塊化設計35DFMA面板模塊光驅支架模塊硬盤

13、支架模塊主板模塊側蓋模塊（圖中未顯示）臺式計算機的模塊化設計365. 模塊化產品設計電源模塊散熱模塊機箱模塊DFMA6. 設計一個穩定的基座A. 設計一個穩定的基座；產品裝配中一個穩定的基座能夠保證裝配順利進行，同時可以簡化產品裝配工序，提高裝配效率，減少裝配質量問題一個穩定的基座應當具備：基座必須具有較大的支撐面和足夠強度以支撐后續零件，并輔助后續零件的裝配在裝配件的移動過程中，基座應當支撐后續零件的固定而不發生晃動以及脫落基座應當包括導向或定位特征來輔助其他零件的裝配376. 設計一個穩定的基座A. 設計一個穩定的基座；原始的設計優化的設計DFMA38DFMA6. 設計一個穩定的基座B.

14、最理想的裝配方式：最理想的裝配方式是金字塔式裝配方式，一個大而且穩定的零件充當產品基座放置于工作臺上，然后依次至上而下裝配較小的零件，最后裝配最小的零件；同時基座零件能夠對后續的零件提供定位和導向功能金字塔式裝配39DFMA6. 設計一個穩定的基座C. 避免把大的零件置于小的零件上裝配：原始的設計優化的設計40DFMA7. 設計零件容易抓取A. 避免零件太小、太滑、太熱和太軟B. 避免零件鋒利的邊和角C. 設計零件抓取特征原始的設計優化的設計抓取特征41DFMA8. 避免零件互相纏繞A. 避免零件本身互相纏繞如果零件纏繞在一起，在裝配時，操作人員在抓取零件時，不得不耗費時間和精力把纏繞的零件分

15、開，而且還可能造成零件的損壞。如果產品是自動化裝配，那么零件互相纏繞在一起會造成零件無法正常進料原始的設計優化的設計42DFMA8. 避免零件互相纏繞B. 避免零件在裝配過程中卡住不合適的零件形狀可能造成零件在裝配過程中卡住，降低裝配效率和產生裝配質量問題原始的設計優化的設計43DFMA9. 減少零件裝配方向A. 零件的裝配方向越少越好零件裝配方向越少越好，裝配方向過多造成在裝配過程中對零件進行移動、旋轉和翻轉等動作，降低零件裝配效率，使得操作人員容易產生疲憊，同時零件的移動、旋轉和翻轉等動作容易造成零件與操作臺上的設備碰撞而發生質量問題原始的設計優化的設計44DFMA9. 減少零件裝配方向B

16、. 零件的裝配方向從上至下最好45利用零件自身的重力，設計零件的裝配方向從上至下，零件就可以輕松地被放置到預定的位置，然后進行下一步的固定工序重力是裝配時最好的助手裝配方向DFMA469. 減少零件裝配方向B. 零件的裝配方向從上至下最好原始的設計優化的設計DFMA9. 減少零件裝配方向B. 零件的裝配方向從上至下最好避免從下至上的裝配方式，避免與重力做斗爭47DFMA10. 設計導向特征A.設計導向特征導向特征能夠使得零件能夠自動對齊到正確的位置，從而可以減少裝配過程中零件位置的調整，減少零件互相卡住的可能性，提高裝配質量和效率；對于盲裝，更應該使用導向導向特征；盲裝：指視線受阻的裝配如果零

17、件沒有設計導向特征，遇到操作人員野蠻裝配的情況，就很有可能造成零件發生碰撞而損壞；48DFMA最差的設計較好的設計最好的設計或10. 設計導向特征A.設計導向特征49DFMA10. 設計導向特征沒有導向，后果很嚴重！50DFMA10. 設計導向特征A.設計導向特征：連接器的導向特征設計：斜角導向導向柱51DFMA10. 設計導向特征B.導向特征應該是裝配最先接觸點52原始的設計優化的設計在裝配時，導向特征應該先于零件的其它部分與對應裝配件接觸，否則，不能起導向作用導向柱DFMA導向特征越大越好10. 設計導向特征C.導向特征越大越好導向特征越大，導向效果越好53原始的設計優化的設計DFMA原始

18、的設計優化的設計11. 先定位后固定先定位后固定：零件的裝配如果先定位后固定，在固定之前零件自動對齊到正確位置，這能夠減少裝配過程的調整，大幅提高裝配效率。特別是對那些需要通過輔助工具如電批、拉釘槍等來固定的零件，在固定之前零件先定位，能夠減少操作人員手工對齊零件的調整，方便零件的固定，提高裝配效率54零件B零件B零件A零件ADFMA11. 先定位后固定PCB的定位方法：A. 四周增加限位四周限位55DFMA11. 先定位后固定PCB的定位方法：B. 使用定位柱定位柱56DFMA12. 避免零件裝配干涉A.避免零件在裝配過程中干涉避免零件在裝配過程中發生干涉，在產品的裝配路線上應當沒有零件阻擋

19、裝配過程的完成；這是產品設計最基本最簡單的常識，但這是機械工程師最容易犯的錯誤之一可以在三維軟件中進行動態模擬B.避免零件在運動過程中干涉很多產品包含運動零件，運動零件在運動過程中需要避免發生干涉，否則這會阻礙產品實現相應的功能，造成產品故障甚至損壞可以在三維軟件中進行動態模擬57DFMA12. 避免零件裝配干涉發生干涉，后果很嚴重！58DFMA原始的設計優化的設計13. 為輔助工具或設備提供空間為輔助工具或設備提供空間在產品設計中需要為輔助工具或設備提供足夠的空間，使得輔助工具和設備能夠順利完成裝配工序，如果產品設計提供的空間不夠大，阻礙輔助工具的正常使用，勢必會影響裝配的質量，嚴重的情況下

20、使得裝配工序無法完成59DFMA14. 為重要零部件提供止位特征A.重要零部件裝配到正確位置后止位產品設計需要確保這些重要零部件在裝配和使用過程中不被損壞。最容產品設計也需要阻止零件裝配到正確位置后繼續前進，防止損壞已經裝配好的其他重要零部件60易發生的失效方式是這些重要零部件裝配到正確位置后，由于操作人員或者消費者用力不當，使得零部件繼續前進，碰到其他零件而損壞。在產品中應當設計止位特征阻止重要零部件裝配到正確位置后繼續前進U型止位槽連接器B.其它零部件裝配到正確位置后止位DFMA15. 防止零件欠約束和過約束完全約束：如果零件在六個自由度上均存在約束，稱之為零件完全約束。欠約束：如果零件在

21、一個或一個以上的自由度上不存在約束，稱之為零件欠約束。過約束：如果零件在一個自由度上有兩個或者兩個以上的約束，稱之為零件過約束。零件的自由度61DFMA15. 防止零件欠約束和過約束A.避免零件欠約束B.避免零件過約束原始的設計優化的設計零件都通過了檢查，尺寸都在公差范圍之內，為什么還是裝配不上？-迷茫的工程師零件A零件A零件B零件B62DFMA15. 防止零件欠約束和過約束B.避免零件過約束原始的設計優化的設計原始的設計優化的設計63DFMA15. 防止零件欠約束和過約束B.避免零件過約束長圓孔大孔小孔（定位孔）多個螺釘固定時64DFMA16. 寬松的零件公差要求本的關系寬松的零件公差要求：

22、零件公差越嚴格，零件制造成本就越高，產品的成本就越高。嚴格的零件公差要求意味著：更高的模具費用；更精密的設備和儀器；額外的加工程序；更長的生產周期；更高的不良率和返工率；要求更熟練的操作員和對操作員更多的培訓；更高的原材料質量要求及其產生的費用。機械加工件公差與成65DFMACommerical66Fine16. 寬松的零件公差要求注塑成型PC零件的公差與成本的關系：精密級公差約為普通級公差的1.3倍注塑成型PC零件的公差DFMA16. 寬松的零件公差要求A.設計合理的間隙設計合理的間隙，防止零件過約束，避免對零件尺寸的不必要的公差要對于重要的裝配尺寸，在產品最初設計階段就要重點加以關注，簡化

23、產品的裝配關系，避免重要裝配尺寸涉及更多的零件，從而減少尺寸鏈中尺寸的數目，達到減少累積公差的目的，產品設計于是能夠允許零件寬松的公差要求67求，不合理的零件間隙設計會帶來對零件不合理的公差要求合理間隙零件A零件B零件CB.簡化產品裝配關系，縮短裝配尺寸鏈DFMA16. 寬松的零件公差要求C.使用定位特征在零件的裝配關系中增加可以定位的特征，例如定位柱等，定位特征能夠使得零件準確的裝配在產品之中，產品設計只需要對定位特征相關的尺寸公差進行制程管控，對其他尺寸就可以允許寬松的公差要求D.使用點或線或小平面與平面配合代替平面與平面配合使用點或線與平面配合的方式代替平面與平面的配合方式，避免平面的變

24、形或者平面較高的粗糙度阻礙零件的順利運動，從而可以對零件的平面度和粗糙度允許寬松的公差。原始的設計優化的設計68DFMA17. 裝配中的人機工程學A.避免視線受阻的裝配操作人員應當可以通過視覺對整個裝配工序過程進行掌控，需要避免發生操作人員視線被阻擋的情況，或者操作人員不得不彎下腰、偏著頭或者仰著脖子等非正常方式才能看清楚零件的裝配過程，甚至通過觸覺來感受裝配過程、通過反復的移動調整才能對齊到正確的位置，這樣的裝配效率非常低，而且容易出現裝配質量問題原始的設計優化的設計69DFMA17. 裝配中的人機工程學B.避免裝配操作受阻的裝配在進行裝配操作時，操作人員會有諸如抓取零件、移動零件、放置零件

25、、固定零件等動作，產品設計應當為這些動作提供足夠的操作空間，避免受到阻礙，從而造成裝配錯誤甚至造成裝配無法進行原始的設計優化的設計70DFMA17. 裝配中的人機工程學B.避免裝配操作受阻的裝配在開闊的空間裝配原始的設計優化的設計71DFMA17. 裝配中的人機工程學C. 避免操作人員（或消費者）受到傷害在產品裝配過程中必須保障操作人員（或消費者）的安全，不正確的產品設計很可能給操作人員（或消費者）的人身造成傷害。例如，鈑金機箱中如果有鋒利的邊、角，就很容易刮傷操作人員（或消費者）的手指，造成傷害。因此，對于機箱中操作人員（或消費者）容易接觸的邊、角，在產品設計時必須增加壓毛邊工序，以保障操作人員（或消費者）的安全D. 減少工具的使用種類、避免使用特殊的工具裝配線上工具的種類過多會增加裝配的復雜度，同時會造成操作人員使用錯誤的工具，引起產品裝配錯誤特殊的工具會增加裝配線的復雜度，同時操作人員熟悉特殊的工具也需要一定的時間72DFMA17. 裝配中的人機工程學E. 設計特征輔助產品的裝配操作人員的推、拉、舉、按等施力動作都有一定的極限，當產品的裝配所需操作人員的施力超出極限或者容易造成操作人員疲勞時，應當通過產品設計減少產品裝配過程中所需的施力，輔助產品的裝配把手內存插座73DFMA18. 電纜的設計A. 減少電纜的種類和數量74過多的電纜種類和數量不但增加成本，而且增