先進制造系統第1章先進制造系統總論第2章先進制造系統基本原理第3章先進制造模式

第4章先進設計技術第5章先進制造裝備及技術

第6章先進制造工藝技術第7章綠色設計與制造第8章典型產品的制造系統第9章制造系統展望∨∧先進制造系統第1章先進制造系統總論∨∧∧第4章先進設計技術4.1先進設計技術的定義、內容與特點4.2計算機輔助X（CAX）4.3面向X的設計（DFX）

4.4模塊化設計（MD）4.5產品數據管理（PDM）∨∧第4章先進設計技術4.1先進設計技術的定義、內面向制造的設計（DesignForManufacturing，DFM）調在設計過程中考慮可加工性和加工的方便性；面向裝配的設計（DesignForAssembly，DFA）在設計過程中考慮可裝配性、裝配的方便性和減少裝配價格；面向成本的設計（DesignForCost，DFC）在設計階段綜合考慮產品的加工制造、裝配、檢測、維護等多種成本因素，并及時設計修改，降低產品成本。面向質量的設計（DesignForQuality，DFQ）在設計階段進行質量控制，保證產品滿足顧客質量要求。面向環境的設計（DesignForEnvironment，DFE）消耗的資源最少，對環境的污染最少，對操作者的危害最低，產品可以回收利用，節約資源，保護環境。DFE也稱為生態化設計ED。

4.3面向X的設計的涵義∧∨面向制造的設計（DesignForManufacturi4.3面向X的設計（DFX）4.3.1面向制造的設計（DFM）4.3.2面向裝配的設計（DFA）

4.3.3面向成本的設計（DFC）

4.3.4面向質量的設計（DFQ）

∧∨4.3面向X的設計（DFX）4.3.1面向制造的設4.3.1面向制造的設計（DFM）1.DFM的發展2.DFM的基本原理

3.產品可制造性的評價∧∨4.3.1面向制造的設計（DFM）1.DFM的發展DFM是在20世紀80年代后期先進制造設備的優點無法得到發揮時誕生的。零件DFM重點考慮最小材料費用和加工工藝性，而且主要考慮精加工工序。4.3.1面向制造的設計（DFM）1.DFM的發展

∧∨DFM的主要原則有：①簡化零件的形狀；②盡量避免切削加工（因為切削加工成本高）；③選用便于加工的材料；④盡量設置較大的公差；⑤采用標準件與外購件；⑥減少不必要的精度要求。DFM是在20世紀80年代后期先進制造設備的優點無法得到發任務提出產品概念、產品計劃和設計目標圖4-15典型的DFM過程工程工具包·零件繪圖·零件目錄·裝配圖·過程設計優化產品/工藝概念優化產品結構簡化產品設計確保產品/工藝一致性4.3.1面向制造的設計（DFM）2.DFM的基本原理

∧∨任務提出產品概念、產品計劃和設計目標圖4-15典型的DFDFM包括的基本內容與“制造”的定義有關：狹義DFM主要是零件的可加工性評價。其中的M（制造）是指構成產品的單個零件的切削、鑄造、焊接、沖壓等加工過程。4.3.1面向制造的設計（DFM）2.DFM的基本原理

∧∨廣義DFM既包括產品結構的設計，又包括零件結構的設計。前者被稱為面向裝配的設計DFA，后者被稱為面向加工的設計DFM（此處M應為Machining）。廣義DFM包含下列內容：①零件的可加工性。②部件和整機的可裝拆性。③零部件加工和裝配質量的可檢測性。④零部件和整機性能的可試驗性。⑤零部件和整機的可維修性。⑥零部件及材料的可回收性等。DFM包括的基本內容與“制造”的定義有關：4.3.1面4.3.1面向制造的設計（DFM）表4-1

產品可制造性評價內容評價指標評價內容技術性裝配工藝性裝配自由度、模塊化結構、多功能復合結構、對稱結構、自定心結構、定位與聯接、結構與裝配匹配、利于裝配的輔助結構零件標準化、裝配標準化、結構工藝性熱處理性、鍛造性、焊接性、鑄造性、切削性、制造資源約束、模塊化結構、多功能復合結構、對稱結構、功能與結構匹配、結構與加工方法匹配、結構繼承性、結構與批量匹配、結構標準化、產品系列化加工可行性精度與功能匹配、精度與加工方法匹配、精度與粗糙度匹配、形位精度與尺寸精度匹配、材料與加工方法匹配、加工方法與批量匹配、材料與刀具匹配、工藝繼承性、滿足裝夾定位基準規則、裝夾穩定性結構、易裝夾結構材料標準化、工藝標準化、輔助工具標準化、經濟性成本材料成本、外協成本、加工成本（毛坯、熱處理、勞動、機床、刀具、工裝成本）、裝配成本、運輸成本、倉儲成本、管理成本時間加工時間、裝配時間、工裝準備時間∧∨3.產品可制造性的評價

4.3.1面向制造的設計（DFM）表4-1產品可制4.3.2面向裝配的設計（DFA）1.DFA的發展2.DFA的主要內容

3.基于準則的DFA∧∨4.3.2面向裝配的設計（DFA）1.DFA的發展

裝配是將零件結合成完整產品的生產過程，DFA的產生可追溯至20世紀60年代初。當時大多數裝配任務依靠手工完成，裝配所耗的時間約占整個生產周期的50%。4.3.2面向裝配的設計（DFA）1.DFA的發展

∧∨圖4-17可制造性設計指南的誤導

a）單個功能零件b）功能由多個零件實現a）b）裝配是將零件結合成完整產品的生產過程，DFA的(1)產品裝配模型的信息描述(2)產品的可裝配性分析(3)產品的可裝配性評價(4)產品的可裝配性再設計4.3.2面向裝配的設計（DFA）2.DFA的主要內容

∧∨(1)產品裝配模型的信息描述4.3.2面向裝配的設計（信息組成包括六個方面（圖4-18）①管理信息是與產品及其零部件管理相關的信息。②幾何信息是與產品的幾何實體構造相關的信息。③拓撲信息包括兩類：層次結構與幾何配合約束。2.DFA的主要內容

4.3.2面向裝配的設計（DFA）(1)產品裝配模型的信息描述∧∨④工程語義信息反映工程師的設計及制造意圖。⑤裝配工藝信息是與產品裝/拆工藝過程及其具體操作相關的信息，包括各裝配元件的裝配順序、裝配路徑及裝配工具的介入、操作和退出等信息。⑥裝配資源信息主要是裝配系統設備的組成與控制參數。信息組成包括六個方面（圖4-18）2.DFA的主要內容產品裝配模型圖4-18產品裝配模型的信息組成幾何信息管理信息拓撲信息工程語義信息裝配工藝信息裝配資源信息4.3.2面向裝配的設計（DFA）2.DFA的主要內容

(1)產品裝配模型的信息描述∧∨產品裝配模型圖4-18產品裝配模型的信息組成幾何信息管理①基于圖形的表示方法如圖4-19所示，以節點表示產品裝配系統中的各種實體，以有向線弧表示實體與實體的裝配關系。其優點是直觀、容易理解；缺點是裝配信息描述不完整，難以表達節點存在多類型、多層次的相互關系。4.3.2面向裝配的設計（DFA）2.DFA的主要內容

(1)產品裝配模型的信息描述∧∨圖4-19基于圖形的表示方式1－箱體2－輪3－螺栓4－箱蓋5－軸6－套3214561314256②基于關系數據庫的表示方法采用關系數據庫存儲，可以方便地實現裝配系統實體及其關系等信息的組織和維護，但表達實體及其關系的語義困難。③面向對象的表示方法靈活自然地模擬現實的裝配工況，減少語義斷層。①基于圖形的表示方法如圖4-19所示，以節點表示產品裝配1)確定產品可裝配性類別產品有三種基本的裝配方法：手工裝配；專用機械（自動化）裝配；程序控制機械（包括機器人）裝配，還有三者的混合。4.3.2面向裝配的設計（DFA）(2)產品可裝配性分析的四項基本任務2.DFA的主要內容

∧∨2)確定產品可裝配性分析方法①實驗的方法②統計的方法③建模的方法3)分析影響產品的可裝配性的各種因素

4)考察各因素之間的相互作用和相互關系1)確定產品可裝配性類別4.3.2面向裝配的設計（D圖4-20廣義設計中的可裝配性影響因素（外因）產品·產品種類·產品結構·零部件裝配工藝·裝配策略·裝配結構·工藝過程產品可裝配性裝配系統·系統種類·系統配置·系統元件（外因）（內因）4.3.2面向裝配的設計（DFA）∧∨圖4-20廣義設計中的可裝配性影響因素（外因）產品裝配工T4.3.2面向裝配的設計（DFA）表4-2

產品可裝配性評價內容評價指標評價內容技術性進給性能（套疊、纏結）；元件抓取（尺寸、重量、對稱性等）；位置可達（倒角、圓角，裝拆順序）；定位可靠（自定位、預定位）；檢測可及工具利用（操作空間）；聯接方法（插裝、鉚接、焊接、膠接等）；合成方向（多向、單向、垂直向下）；位姿調整（裝拆便利、穩定性）經濟性裝配效率（生產綱領、作業方式）；資源利用（設備、工具、人力）；精度保證（公差分布、質量控制）；標準化（標準件比例、零件類數）；材料消耗社會性可拆卸（結構、操作、順序）；可再用（零件、子裝配）；可回收（材料再用）；環保（裝配、拆卸、報廢）(3)產品可裝配性評價1)可裝配性評價的三方面內容2.DFA的主要內容

∧∨T4.3.2面向裝配的設計（DFA）表4-2產品可2)可裝配性評價方法：①定性評價

②定量評價

4.3.2面向裝配的設計（DFA）圖4-21技術上不可行的裝配2.DFA的主要內容

∧∨2)可裝配性評價方法：①定性評價②定量評價4.3.2通過產品的可裝配性再設計，改善產品的可裝配性。①再設計建議，即系統根據可裝配性分析和評價，給出再設計建議，以改進產品的可裝配性。②再設計工具，在系統支持下，實現產品裝配設計的改進、補充和完善，如改變設計參數、改變裝配條件、改變裝配結構等。4.3.2面向裝配的設計（DFA）(4)產品可裝配性再設計2.DFA的主要內容

∧∨通過產品的可裝配性再設計，改善產品的可裝配性。①再設計建議，(1)DFA的常用準則3.基于準則的DFA①所使用的零件數最少。②產品所有零件的裝配方向最少。所有零件應盡量在同一個方向進行裝配，以便保證效率和質量。③盡量采用模塊化設計。④盡量減少裝配工作面。⑤盡量減少使用緊固件。⑥裝配盡量在外部進行，以便于觀察和裝配的便利。⑦盡量使零件易于識別。⑧須避免設計的零件相互干涉、纏結，優化零件的抓取。⑨裝配在一起的零件應有互鎖特征。如設計時增加一些凸凹特征，以便使零件保持原位。⑩使零件易于配合。如采用增加導角、引導面等措施引入柔性環境。4.3.2面向裝配的設計（DFA）∧∨(1)DFA的常用準則3.基于準則的DFA①所使用的零圖4-22原始設計的油缸1－左端蓋

2－缸筒

3－密封圈4－螺栓

5－螺母6－活塞

7－密封圈8－墊環9－活塞桿10－密封圈11－右端蓋

12－螺母12345678921011124.3.2面向裝配的設計（DFA）(2)案例：基于準則的DFA在油缸設計中的應用3.基于準則的DFA∧∨圖4-22原始設計的油缸1234512345678圖4-18DFA再設計后的油缸1－密封圈2－活塞桿3－缸筒4－端蓋5－密封墊6－墊圈7－密封圈8－螺釘4.3.2面向裝配的設計（DFA）(2)案例：基于準則的DFA在油缸設計中的應用3.基于準則的DFA∧∨123454.3.3面向成本的設計（DFC）1.DFC的發展2.DFC系統的關鍵問題

3.案例：DFC系統的結構

∧∨4.3.3面向成本的設計（DFC）1.DFC的發展1.DFC的發展

通常產品設計費用只占產品總成本的5%~10%，卻決定了產品成本的70%~80%。設計不合理所引起的產品性能和經濟性方面的先天不足是生產過程中質量和成本控制措施所無法挽回的。4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨基于回歸分析的產品成本估計通過對產品描述，比較公司以前生產過的相似訂單，建立產品成本模型，實現快速成本估算。產品成本建模試圖通過建立產品的成本模型，在設計階段實現產品制造成本的估算。基于價值工程的產品成本分析在產品開發階段，運用價值工程的分析方法，通過選擇新穎設計概念和優化工藝過程達到降低產品成本的目的。1.DFC的發展通常產品設計費用只占產2.DFC系統的關鍵問題

(1)包含成本信息的數字化產品建模方法

建立包含產品設計、加工、裝配、檢測等成本預算所需信息的數字化模型是在設計階段進行產品成本估算的基礎。產品數字化模型分兩個層次：①零件特征模型它為零件制造成本估算提供信息；②裝配特征模型它為產品裝配成本估算提供信息。4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨2.DFC系統的關鍵問題(1)包含成本信息的數字化產品建圖4-24產品成本信息模型產品模型產品零件制造加工資源使用成本工裝資源工裝準備制造時間制造資源裝配資源制造方法制造工藝制造特征加工時間裝配方法裝配特征裝配工藝產品成本特征成本基本幾何形狀幾何模型零件成本檢測特征檢測成本產品BOM物料成本4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨圖4-24產品成本信息模型產品模型產品零件制造加工資源使①優化設計方案，用最少的零件實現產品的功能；②優化零件尺寸和工藝參數，降低零件的加工成本；③尋找高成本零件的代用品，降低材料成本；④采用優化設計技術降低材料用量；⑤實現零件標準化、部件通用化、產品系列化設計；⑥應用DFM/DFA的分析、評價方法，選擇新的設計概念，改進結構設計；⑦簡化復雜零部件結構，改善零部件的制造和裝配性能，降低加工成本和裝配成本。4.3.3面向成本的設計（DFC）(2)面向成本的產品結構優化方法

2.DFC系統的關鍵問題

∧∨①優化設計方案，用最少的零件實現產品的功能；4.3.3(3)產品成本估算

①產品裝配成本估算取決于零部件的裝配難易程度，而零部件的裝配難易程度取決于零部件的裝配特征。②零件制造成本估算取決于零件的材料成本和制造成本。零件制造成本取決于零件的制造過程。③特征制造成本估算取決于特征的制造過程。(4)零件的分類方法及相似度比較方法應用成組技術將組成產品的零件根據其特征進行分類編碼。通過基于特征的零件相似度比較，快速從產品數據庫中檢索出與所設計零件相似的零件，實現同類零件的成本類比。4.3.3面向成本的設計（DFC）2.DFC系統的關鍵問題

∧∨(3)產品成本估算4.3.3面向成本的設計（DFC圖4-25DFC系統的結構Y④產品裝配規劃產品設計①概念設計裝配建模②產品結構優化③詳細設計裝配建模⑤產品裝配成本估算⑥成本結果分析與評價DFA方法庫價值工程方法庫DFA方法庫成本信息模型存在相似零件？Y成本滿足要求？N檢索零件庫零件相似度比較產品數據庫N零件特征建模零件DFM評價零件制造成本估算特征庫特征制造過程庫成本信息模型4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨圖4-25DFC系統的結構Y④產品裝配規劃產品設計①概念4.3.4面向質量的設計（DFQ）1.DFQ思想的產生2.DFQ的基本概念

3.DFQ的工具

∧∨4.3.4面向質量的設計（DFQ）1.DFQ思想的1.DFQ思想的產生

傳統方法是在生產線上布置大量的檢測人員，人們認為“質量”是檢測出來的。后來人們開始發展和采用統計過程控制(SPC)技術來控制生產過程，保證在生產過程中獲得人們期望的質量。于是觀念轉變為“質量”是生產出來的。隨著工業生產的發展研究表明，“質量”首先是設計出來的。

4.3.4面向質量的設計（DFQ）∧∨2.DFQ的基本概念

質量分解為兩類：①外部質量，指顧客能感受到的質量，即最終產品體現的特性；②內部質量，指企業內部所進行的一切生產活動的質量，如采購、設計、生產、裝配等質量。1.DFQ思想的產生傳統方法是在生產圖4-26實現DFQ的過程模型a）串行設計的DFQ流程設計環境設計管理設計信息設計方法設計人員生產要求a）概念分析方案設計技術設計施工設計4.3.4面向質量的設計（DFQ）2.DFQ的基本概念

∧∨圖4-26實現DFQ的過程模型設計環境生產要求a）概圖4-26實現DFQ的過程模型b）并行設計的DFQ流程c）每一設計階段的過程設計環境設計管理設計信息設計方法設計人員生產b）時間軸概念分析方案設計技術設計施工設計要求c）質量分解與合成質量評價與決策確定質量目標4.3.4面向質量的設計（DFQ）2.DFQ的基本概念

∧∨圖4-26實現DFQ的過程模型設計環境生產b）時間軸概念3.DFQ的工具

(1)確定質量目標的工具——QFD

QFD的目標是確保以顧客需求來驅動產品的設計和生產，采用矩陣圖解法，通過定義“做什么”和“如何做”將顧客要求逐步展開，逐層轉換為設計要求、零件要求、工藝要求和生產要求，形成圖4-27所示的分解過程。4.3.4面向質量的設計（DFQ）∧∨3.DFQ的工具(1)確定質量目標的工具——QFD4產品總體設計零件設計工藝設計生產系統設計設計要求零部件要求工藝要求圖4-27質量功能展開示意圖設計要求零件要求工藝要求生產要求顧客要求設計要求零部件要求工藝要求4.3.4面向質量的設計（DFQ）3.DFQ的工具

(1)確定質量目標的工具——QFD

∧∨產品總體設計零件設計

QFD的基本工具是”質量屋”(HOQ)。利用一系列的相互關聯的質量屋，可以將顧客的需求最終轉移成零件的制造過程。一個產品計劃階段的質量屋由6個矩陣組成（圖4-28）：①反映顧客要求的列矩陣。②反映產品設計要求的行矩陣。③屋頂是個三角形，表示各個設計要求之間的相互關系。④表示設計要求與顧客要求之間的關系矩陣。⑤表示將要開發的產品的競爭能力的市場評估矩陣。矩陣中的數據都是相對于每項顧客要求的。⑥表示技術和成本評估矩陣，矩陣中的數據都是相對于每項設計要求的。4.3.4面向質量的設計（DFQ）(1)確定質量目標的工具——QFD

3.DFQ的工具

∧∨圖4-28質量屋的組成QFD的基本工具是”質量屋”(HOQ)。利用目錄設計與方法學設計通過系統的、結構化的設計將系統進行功能分解與綜合，尋求最佳設計方案，但缺乏有效的軟件支持。響應模型法應用統計模型，通過對設定的設計參數名義值及其偏差大小，對功能指標的響應及產品質量指標的精確分析來選擇方案。適應性分析預測零部件在生產、裝配過程的風險、質量成本影響，在設計階段及早發現解決潛在的加工能力問題，使設計方案切實可行。三次設計法又稱穩健設計法。應用正交表來安排試驗方案，通過誤差因素模擬各種干擾。失效模式和效應分析(FMEA)通過對系統各組成單元潛在的各種失效模式及對系統功能的影響與產生后果的嚴重程度進行分析。故障樹分析(FTA)根據產品或系統可能產生的失效，利用失效樹圖分析，尋找一切可能導致此失效的原因。4.3.4面向質量的設計（DFQ）(2)實現質量分解與合成的工具

3.DFQ的工具

∧∨目錄設計與方法學設計通過系統的、結構化的設計將系統進行功設計評審在設計的各個階段對設計進行評議審查，及早發現和消除設計缺陷，以便對設計提出改進或為轉入下一階段提供依據。多目標優化是同時考慮多個目標在某種意義下的最優化問題。模糊綜合評判利用隸屬度函數和權重來表達指標優劣的模糊性和相對重要性，從而對模糊多目標系統進行評價和決策。信息譜熵分析是用信息熵測量產品關鍵性能滿足顧客需求的不確定性，以此作為備選方案中擇優的依據。這些方法大部分都是用于詳細的、具體的產品模型產生之后，尚缺乏適用于設計早期的評價方法。4.3.4面向質量的設計（DFQ）(3)質量評價與決策的工具

3.DFQ的工具

∧∨設計評審在設計的各個階段對設計進行評議審查，及早發現和消4.3END∨∧4.3END∨∧第4章復習思考題（4.3）15.DFM有哪些主要原則？16.狹義DFM與廣義DFM有何不同？DFM的實質是什么？17.產品可制造性評價的基本內容是什么?18.產品可制造性的評價方法有哪些？19.DFA的主要內容有哪些？20.影響產品可裝配性的因素有哪些？21.產品可裝配性評價的基本內容是什么?22.DFA的實質是什么？∧∨第4章復習思考題（4.3）15.DFM有哪些主要原則？∧∨第4章復習思考題（4.3）23.DFC系統的出發點是什么？24.DFC系統的關鍵問題是什么？解決這些問題的關鍵技術是什么？25.DFQ的基本思想是什么？26.DFQ的實現策略是什么？27.QFD的應用過程一般有哪幾個階段？28.質量屋的組成是什么？29.什么是三次設計法?∧∨第4章復習思考題（4.3）23.DFC系統的出發點是Chapter4Section4.3END∧∨THANKEVERYONE!

Chapter4Section4.3END∧∨TH先進制造系統第1章先進制造系統總論第2章先進制造系統基本原理第3章先進制造模式

第4章先進設計技術第5章先進制造裝備及技術

第6章先進制造工藝技術第7章綠色設計與制造第8章典型產品的制造系統第9章制造系統展望∨∧先進制造系統第1章先進制造系統總論∨∧∧第4章先進設計技術4.1先進設計技術的定義、內容與特點4.2計算機輔助X（CAX）4.3面向X的設計（DFX）

4.4模塊化設計（MD）4.5產品數據管理（PDM）∨∧第4章先進設計技術4.1先進設計技術的定義、內面向制造的設計（DesignForManufacturing，DFM）調在設計過程中考慮可加工性和加工的方便性；面向裝配的設計（DesignForAssembly，DFA）在設計過程中考慮可裝配性、裝配的方便性和減少裝配價格；面向成本的設計（DesignForCost，DFC）在設計階段綜合考慮產品的加工制造、裝配、檢測、維護等多種成本因素，并及時設計修改，降低產品成本。面向質量的設計（DesignForQuality，DFQ）在設計階段進行質量控制，保證產品滿足顧客質量要求。面向環境的設計（DesignForEnvironment，DFE）消耗的資源最少，對環境的污染最少，對操作者的危害最低，產品可以回收利用，節約資源，保護環境。DFE也稱為生態化設計ED。

4.3面向X的設計的涵義∧∨面向制造的設計（DesignForManufacturi4.3面向X的設計（DFX）4.3.1面向制造的設計（DFM）4.3.2面向裝配的設計（DFA）

4.3.3面向成本的設計（DFC）

4.3.4面向質量的設計（DFQ）

∧∨4.3面向X的設計（DFX）4.3.1面向制造的設4.3.1面向制造的設計（DFM）1.DFM的發展2.DFM的基本原理

3.產品可制造性的評價∧∨4.3.1面向制造的設計（DFM）1.DFM的發展DFM是在20世紀80年代后期先進制造設備的優點無法得到發揮時誕生的。零件DFM重點考慮最小材料費用和加工工藝性，而且主要考慮精加工工序。4.3.1面向制造的設計（DFM）1.DFM的發展

∧∨DFM的主要原則有：①簡化零件的形狀；②盡量避免切削加工（因為切削加工成本高）；③選用便于加工的材料；④盡量設置較大的公差；⑤采用標準件與外購件；⑥減少不必要的精度要求。DFM是在20世紀80年代后期先進制造設備的優點無法得到發任務提出產品概念、產品計劃和設計目標圖4-15典型的DFM過程工程工具包·零件繪圖·零件目錄·裝配圖·過程設計優化產品/工藝概念優化產品結構簡化產品設計確保產品/工藝一致性4.3.1面向制造的設計（DFM）2.DFM的基本原理

∧∨任務提出產品概念、產品計劃和設計目標圖4-15典型的DFDFM包括的基本內容與“制造”的定義有關：狹義DFM主要是零件的可加工性評價。其中的M（制造）是指構成產品的單個零件的切削、鑄造、焊接、沖壓等加工過程。4.3.1面向制造的設計（DFM）2.DFM的基本原理

∧∨廣義DFM既包括產品結構的設計，又包括零件結構的設計。前者被稱為面向裝配的設計DFA，后者被稱為面向加工的設計DFM（此處M應為Machining）。廣義DFM包含下列內容：①零件的可加工性。②部件和整機的可裝拆性。③零部件加工和裝配質量的可檢測性。④零部件和整機性能的可試驗性。⑤零部件和整機的可維修性。⑥零部件及材料的可回收性等。DFM包括的基本內容與“制造”的定義有關：4.3.1面4.3.1面向制造的設計（DFM）表4-1

產品可制造性評價內容評價指標評價內容技術性裝配工藝性裝配自由度、模塊化結構、多功能復合結構、對稱結構、自定心結構、定位與聯接、結構與裝配匹配、利于裝配的輔助結構零件標準化、裝配標準化、結構工藝性熱處理性、鍛造性、焊接性、鑄造性、切削性、制造資源約束、模塊化結構、多功能復合結構、對稱結構、功能與結構匹配、結構與加工方法匹配、結構繼承性、結構與批量匹配、結構標準化、產品系列化加工可行性精度與功能匹配、精度與加工方法匹配、精度與粗糙度匹配、形位精度與尺寸精度匹配、材料與加工方法匹配、加工方法與批量匹配、材料與刀具匹配、工藝繼承性、滿足裝夾定位基準規則、裝夾穩定性結構、易裝夾結構材料標準化、工藝標準化、輔助工具標準化、經濟性成本材料成本、外協成本、加工成本（毛坯、熱處理、勞動、機床、刀具、工裝成本）、裝配成本、運輸成本、倉儲成本、管理成本時間加工時間、裝配時間、工裝準備時間∧∨3.產品可制造性的評價

4.3.1面向制造的設計（DFM）表4-1產品可制4.3.2面向裝配的設計（DFA）1.DFA的發展2.DFA的主要內容

3.基于準則的DFA∧∨4.3.2面向裝配的設計（DFA）1.DFA的發展

裝配是將零件結合成完整產品的生產過程，DFA的產生可追溯至20世紀60年代初。當時大多數裝配任務依靠手工完成，裝配所耗的時間約占整個生產周期的50%。4.3.2面向裝配的設計（DFA）1.DFA的發展

∧∨圖4-17可制造性設計指南的誤導

a）單個功能零件b）功能由多個零件實現a）b）裝配是將零件結合成完整產品的生產過程，DFA的(1)產品裝配模型的信息描述(2)產品的可裝配性分析(3)產品的可裝配性評價(4)產品的可裝配性再設計4.3.2面向裝配的設計（DFA）2.DFA的主要內容

∧∨(1)產品裝配模型的信息描述4.3.2面向裝配的設計（信息組成包括六個方面（圖4-18）①管理信息是與產品及其零部件管理相關的信息。②幾何信息是與產品的幾何實體構造相關的信息。③拓撲信息包括兩類：層次結構與幾何配合約束。2.DFA的主要內容

4.3.2面向裝配的設計（DFA）(1)產品裝配模型的信息描述∧∨④工程語義信息反映工程師的設計及制造意圖。⑤裝配工藝信息是與產品裝/拆工藝過程及其具體操作相關的信息，包括各裝配元件的裝配順序、裝配路徑及裝配工具的介入、操作和退出等信息。⑥裝配資源信息主要是裝配系統設備的組成與控制參數。信息組成包括六個方面（圖4-18）2.DFA的主要內容產品裝配模型圖4-18產品裝配模型的信息組成幾何信息管理信息拓撲信息工程語義信息裝配工藝信息裝配資源信息4.3.2面向裝配的設計（DFA）2.DFA的主要內容

(1)產品裝配模型的信息描述∧∨產品裝配模型圖4-18產品裝配模型的信息組成幾何信息管理①基于圖形的表示方法如圖4-19所示，以節點表示產品裝配系統中的各種實體，以有向線弧表示實體與實體的裝配關系。其優點是直觀、容易理解；缺點是裝配信息描述不完整，難以表達節點存在多類型、多層次的相互關系。4.3.2面向裝配的設計（DFA）2.DFA的主要內容

(1)產品裝配模型的信息描述∧∨圖4-19基于圖形的表示方式1－箱體2－輪3－螺栓4－箱蓋5－軸6－套3214561314256②基于關系數據庫的表示方法采用關系數據庫存儲，可以方便地實現裝配系統實體及其關系等信息的組織和維護，但表達實體及其關系的語義困難。③面向對象的表示方法靈活自然地模擬現實的裝配工況，減少語義斷層。①基于圖形的表示方法如圖4-19所示，以節點表示產品裝配1)確定產品可裝配性類別產品有三種基本的裝配方法：手工裝配；專用機械（自動化）裝配；程序控制機械（包括機器人）裝配，還有三者的混合。4.3.2面向裝配的設計（DFA）(2)產品可裝配性分析的四項基本任務2.DFA的主要內容

∧∨2)確定產品可裝配性分析方法①實驗的方法②統計的方法③建模的方法3)分析影響產品的可裝配性的各種因素

4)考察各因素之間的相互作用和相互關系1)確定產品可裝配性類別4.3.2面向裝配的設計（D圖4-20廣義設計中的可裝配性影響因素（外因）產品·產品種類·產品結構·零部件裝配工藝·裝配策略·裝配結構·工藝過程產品可裝配性裝配系統·系統種類·系統配置·系統元件（外因）（內因）4.3.2面向裝配的設計（DFA）∧∨圖4-20廣義設計中的可裝配性影響因素（外因）產品裝配工T4.3.2面向裝配的設計（DFA）表4-2

產品可裝配性評價內容評價指標評價內容技術性進給性能（套疊、纏結）；元件抓取（尺寸、重量、對稱性等）；位置可達（倒角、圓角，裝拆順序）；定位可靠（自定位、預定位）；檢測可及工具利用（操作空間）；聯接方法（插裝、鉚接、焊接、膠接等）；合成方向（多向、單向、垂直向下）；位姿調整（裝拆便利、穩定性）經濟性裝配效率（生產綱領、作業方式）；資源利用（設備、工具、人力）；精度保證（公差分布、質量控制）；標準化（標準件比例、零件類數）；材料消耗社會性可拆卸（結構、操作、順序）；可再用（零件、子裝配）；可回收（材料再用）；環保（裝配、拆卸、報廢）(3)產品可裝配性評價1)可裝配性評價的三方面內容2.DFA的主要內容

∧∨T4.3.2面向裝配的設計（DFA）表4-2產品可2)可裝配性評價方法：①定性評價

②定量評價

4.3.2面向裝配的設計（DFA）圖4-21技術上不可行的裝配2.DFA的主要內容

∧∨2)可裝配性評價方法：①定性評價②定量評價4.3.2通過產品的可裝配性再設計，改善產品的可裝配性。①再設計建議，即系統根據可裝配性分析和評價，給出再設計建議，以改進產品的可裝配性。②再設計工具，在系統支持下，實現產品裝配設計的改進、補充和完善，如改變設計參數、改變裝配條件、改變裝配結構等。4.3.2面向裝配的設計（DFA）(4)產品可裝配性再設計2.DFA的主要內容

∧∨通過產品的可裝配性再設計，改善產品的可裝配性。①再設計建議，(1)DFA的常用準則3.基于準則的DFA①所使用的零件數最少。②產品所有零件的裝配方向最少。所有零件應盡量在同一個方向進行裝配，以便保證效率和質量。③盡量采用模塊化設計。④盡量減少裝配工作面。⑤盡量減少使用緊固件。⑥裝配盡量在外部進行，以便于觀察和裝配的便利。⑦盡量使零件易于識別。⑧須避免設計的零件相互干涉、纏結，優化零件的抓取。⑨裝配在一起的零件應有互鎖特征。如設計時增加一些凸凹特征，以便使零件保持原位。⑩使零件易于配合。如采用增加導角、引導面等措施引入柔性環境。4.3.2面向裝配的設計（DFA）∧∨(1)DFA的常用準則3.基于準則的DFA①所使用的零圖4-22原始設計的油缸1－左端蓋

2－缸筒

3－密封圈4－螺栓

5－螺母6－活塞

7－密封圈8－墊環9－活塞桿10－密封圈11－右端蓋

12－螺母12345678921011124.3.2面向裝配的設計（DFA）(2)案例：基于準則的DFA在油缸設計中的應用3.基于準則的DFA∧∨圖4-22原始設計的油缸1234512345678圖4-18DFA再設計后的油缸1－密封圈2－活塞桿3－缸筒4－端蓋5－密封墊6－墊圈7－密封圈8－螺釘4.3.2面向裝配的設計（DFA）(2)案例：基于準則的DFA在油缸設計中的應用3.基于準則的DFA∧∨123454.3.3面向成本的設計（DFC）1.DFC的發展2.DFC系統的關鍵問題

3.案例：DFC系統的結構

∧∨4.3.3面向成本的設計（DFC）1.DFC的發展1.DFC的發展

通常產品設計費用只占產品總成本的5%~10%，卻決定了產品成本的70%~80%。設計不合理所引起的產品性能和經濟性方面的先天不足是生產過程中質量和成本控制措施所無法挽回的。4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨基于回歸分析的產品成本估計通過對產品描述，比較公司以前生產過的相似訂單，建立產品成本模型，實現快速成本估算。產品成本建模試圖通過建立產品的成本模型，在設計階段實現產品制造成本的估算。基于價值工程的產品成本分析在產品開發階段，運用價值工程的分析方法，通過選擇新穎設計概念和優化工藝過程達到降低產品成本的目的。1.DFC的發展通常產品設計費用只占產2.DFC系統的關鍵問題

(1)包含成本信息的數字化產品建模方法

建立包含產品設計、加工、裝配、檢測等成本預算所需信息的數字化模型是在設計階段進行產品成本估算的基礎。產品數字化模型分兩個層次：①零件特征模型它為零件制造成本估算提供信息；②裝配特征模型它為產品裝配成本估算提供信息。4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨2.DFC系統的關鍵問題(1)包含成本信息的數字化產品建圖4-24產品成本信息模型產品模型產品零件制造加工資源使用成本工裝資源工裝準備制造時間制造資源裝配資源制造方法制造工藝制造特征加工時間裝配方法裝配特征裝配工藝產品成本特征成本基本幾何形狀幾何模型零件成本檢測特征檢測成本產品BOM物料成本4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨圖4-24產品成本信息模型產品模型產品零件制造加工資源使①優化設計方案，用最少的零件實現產品的功能；②優化零件尺寸和工藝參數，降低零件的加工成本；③尋找高成本零件的代用品，降低材料成本；④采用優化設計技術降低材料用量；⑤實現零件標準化、部件通用化、產品系列化設計；⑥應用DFM/DFA的分析、評價方法，選擇新的設計概念，改進結構設計；⑦簡化復雜零部件結構，改善零部件的制造和裝配性能，降低加工成本和裝配成本。4.3.3面向成本的設計（DFC）(2)面向成本的產品結構優化方法

2.DFC系統的關鍵問題

∧∨①優化設計方案，用最少的零件實現產品的功能；4.3.3(3)產品成本估算

①產品裝配成本估算取決于零部件的裝配難易程度，而零部件的裝配難易程度取決于零部件的裝配特征。②零件制造成本估算取決于零件的材料成本和制造成本。零件制造成本取決于零件的制造過程。③特征制造成本估算取決于特征的制造過程。(4)零件的分類方法及相似度比較方法應用成組技術將組成產品的零件根據其特征進行分類編碼。通過基于特征的零件相似度比較，快速從產品數據庫中檢索出與所設計零件相似的零件，實現同類零件的成本類比。4.3.3面向成本的設計（DFC）2.DFC系統的關鍵問題

∧∨(3)產品成本估算4.3.3面向成本的設計（DFC圖4-25DFC系統的結構Y④產品裝配規劃產品設計①概念設計裝配建模②產品結構優化③詳細設計裝配建模⑤產品裝配成本估算⑥成本結果分析與評價DFA方法庫價值工程方法庫DFA方法庫成本信息模型存在相似零件？Y成本滿足要求？N檢索零件庫零件相似度比較產品數據庫N零件特征建模零件DFM評價零件制造成本估算特征庫特征制造過程庫成本信息模型4.3.3面向成本的設計（DFC）∧∨圖4-25DFC系統的結構Y④產品裝配規劃產品設計①概念4.3.4面向質量的設計（DFQ）1.DFQ思想的產生2.DFQ的基本概念

3.DFQ的工具

∧∨4.3.4面向質量的設計（DFQ）1.DFQ思想的1.DFQ思想的產生

傳統方法是在生產線上布置大量的檢測人員，人們認為“質量”是檢測出來的。后來人們開始發展和采用統計過程控制(SPC)技術來控制生產過程，保證在生產過程中獲得人們期望的質量。于是觀念轉變為“質量”是生產出來的。隨著工業生產的發展研究表明，“質量”首先是設計出來的。

4.3.4面向質量的設計（DFQ）∧∨2.DFQ的基本概念

質量分解為兩類：①外部質量，指顧客能感受到的質量，即最終產品體現的特性；②內部質量，指企業內部所進行的一切生產活動的質量，如采購、設計、生產、裝配等質量。1.DFQ思想的產生傳統方法是在生產圖4-26實現DFQ的過程模型a）串行設計的DFQ流程設計環境設計管理設計信息設計方法設計人員生產要求a）概念分析方案設計技術設計施工設計4.3.4面向質量的設計（DFQ）2.DFQ的基本概念

∧∨圖4-26實現DFQ的過程模型設計環境生產要求a）概圖4-26實現DFQ的過程模型b）并行設計的DFQ流程c）每一設計階段的過程設計環境設計管理設計信息設計方法設計人員生產b）時間軸概念分析方案設計技術設計施工設計要求c）質量分解與合成質量評價與決策確定質量目標4.3.4面向質量的設計（DFQ）2.DFQ的基本概念

∧∨圖4-26實現DFQ的過程模型設計環境生產b）時間軸概念3.DFQ的工具

(1)確定質量目標的工具——QFD

QFD的目標是確保以顧客需求來驅動產品的設計和生產，采用矩陣圖解法，通過定義“做什么”和“如何