第五章產品裝配設計技術

5.1產品裝配設計的地位與內容產品設計進程可以粗略地分作四個階段：產品規劃、方案設計、結構設計(又稱技術設計)和詳細設計(又稱施工設計)。結構設計——產品裝配設計或面向裝配的設計(DFA)一、裝配設計的重要性其重要性主要表現在以下幾個方面：(1)滿足功能要求的關鍵(2)設計計算的基礎(3)提高質量，降低成本(1)

概念設計到結構設計的映射(2)可裝配性分析與評價三、裝配設計在集成化產品設計中的作用與地位(1)

擬定結構方案，優化裝配結構(2)

改進裝配性能，降低裝配成本(3)

產品可制造性的基礎和依據(4)產品并行設計的技術支持和保障二、裝配設計的內容可裝配性就是產品及其裝配元件(零件和子裝配體)容易裝配的能力和特性，其評價應兼顧三個方面的特性：

技術特性—裝配必須合理、可行。技術上不可行的裝配經濟特性—保證質量的前提下應盡可能降低裝配成本從而降低總的生產成本。

社會特性—可維護性、材料的可回收性、環保等。5.2產品裝配設計的評價產品可裝配性評價的基本結構樹圖產品可裝配性技術特性經濟特性社會特性進給性能(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，焊膠接等)

合成方向(多向，單向，垂直向下)

位姿調整(裝拆便利，穩定性)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)

材料消耗可拆卸(結構，操作，順序)

可重用(零件子裝配)

可回收(材料重用)

環保(裝配，拆卸，報廢)成本分析法——是將評價指標折算成實施裝配操作所耗費的成本，通過成本分析量化產品或部件的可裝配性。加權評分法——是對各級評價指標賦予相應的權重，按一定標準打分，然后自底向上逐層加權匯總，進而得到可裝配性的總評分值。

從原理上講，可裝配性評價具體實現的量化方法有兩種：成本分析法和加權評分法。5.3DFA的方法及應用

5.3.1早期DFA方法1.DFA產生的背景在滿足技術條件下，從全局出發考慮產品成本，以簡化化產品結構為先決條件，首先考慮產品的可裝配性，其次才考慮零件的可加工性。“盡量將產品設計得易于裝配”

2.幾種早期的DFA方法AEM(assemblabilityevaluationmethod)，即可裝配評價方法。AEM符號與扣分示例零部件裝配操作AEM符號0扣分總計20S向下移動錫焊最早出現的兩種DFA方法：HitachiAEM方法和BoothroydDFA方法。

(1)

選擇裝配方法根據產品年產量及所含零件數確定裝配方法（手工方式、機器人方式或者機器自動裝配）。(2)

計算理論最少零件數根據三個基本判據以提問形式考察每一個零件存在的必要性，若滿足所有判據則為理論上必須存在的零件。(3)

估算實際裝配時間和成本根據專用裝配時間標準庫來計算。(4)

計算DFA指標具體指標為裝配效率，它是理論最少裝配時間與實際裝配時間的比率。(5)

在上述分析、計算的基礎上提出修改意見。

BoothroydDFA方法的內容和步驟為:(1)主要用作可裝配性的分析評價工具(2)對產品設計早期階段的影響甚微5.3.2廣義設計中的同步DFA方法1.產品開發過程中的廣義設計觀傳統的產品開發進程的五個基本環節：產品設計——生產規劃——樣機驗證——生產準備——產品制造。并行環境下的產品開發過程可以看成由信息處理和物質處理兩個子過程組成，前者強調產品的定義與表達，后者強調產品的物化過程。

廣義設計的概念如下：廣義設計是產品開發過程中按照并行工程哲理組織的拓廣了的設計過程，包括發生于真實制造之前為產品定義和表達而進行的所有信息處理活動。3.早期DFA方法的主要特點產品定義產品規劃方案設計結構設計詳細設計生產規劃加工工藝規劃裝配工藝規劃裝配系統規劃過程仿真加工過程仿真裝配過程仿真產品運行仿真生產準備制造資源準備裝配系統配置原料準備外協件購買產品制造零件加工部件裝配產品裝配質檢、包裝市場轉換投放信息處理過程物質處理過程并行工程環境下的產品開發過程需求

(1)全面設計(2)并行設計(3)群組工作(4)可操作的數字化模型(5)協同設計

2.基于廣義設計過程的同步DFA方法廣義設計過程中，影響可裝配性的因素主要表現在產品、裝配工藝和裝配系統著三個相互制約的方面。并行工程環境下的廣義設計具有如下特點：裝配系統系統種類系統配置系統元件(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(外因)(內因)影響產品可裝配性的主要因素其一，面向裝配的設計不僅進行產品自身的定義，同時還要擬定合適的裝配工藝和裝配系統。——裝配工藝規劃、裝配系統規劃與產品定義集成于設計過程之中，相對并行地開展；而裝配工藝過程能否實現，產品是否滿足與裝配有關的性能要求（如運動機構不與周圍環境碰撞干涉、質量質心的對中和動平衡等），則以仿真手段進行可視化和驗證。一種基于廣義設計過程的同步DFA方法。其核心思想在以下兩個方面：產品定義裝配系統規劃裝配工藝規劃裝配過程及有關性能仿真面向裝配的廣義設計過程①裝配性能良好的數字化產品模型；②合適的裝配工藝；③合適的裝配系統；④與裝配有關的過程及性能均可得到驗證。其二，同步DFA方法強調DFA活動與產品設計過程的同步遞進。

DFA活動總的來說包括兩個方面：可裝配性設計指南與可裝配性分析評價。前者是定性指導，是產品設計本身朝著裝配性能良好的目標方向發展；后者為量化評估，及時發現和糾正設計缺陷并提供改進意見。其設計結果具有以下特點：DFA設計指南產品種類—模塊化組織裝配結構—分解與縮減—統一與簡化結合部位—減少與統一—簡化零件結構—對稱與穩定—防止嵌套DFA分析評價技術特性分析—元件抓取—元件定位—工具操作……經濟特性分析—資源利用—材料消耗……社會特性分析—可重用—可回收……產品設計產品定義—產品規劃—方案設計—結構設計—詳細設計裝配工藝規劃—裝配策略—裝配結構—裝配工藝裝配系統規劃—裝配種類—系統配置—系統元件可裝配性DFA活動隨產品設計過程同步遞進設計活動DFA的作用和影響作用性質指南型評價型產品規劃需求分析明確地將便于裝配作為一種需求目標☆

可行性分析考察、分析裝配資源的充分利用☆☆方案設計確定子功能原理方案針對裝配技術因素(操縱、聯接等)選擇原理設計特征☆

選擇原理方案原理方案的可裝配性分析評

☆生成設計概念變型考慮尺寸、形狀、標準化等因素，限制概念變型范圍☆

選擇設計概念變型設計概念變型的可裝配性分析評價

☆結構設計總體結構具體化總裝配結構的分解，裝/拆優先順序和操作空間的安排☆

總體結構的改進總體結構的可裝配性分析評價

☆部件結構具體化部件裝配結構設計，材料匹配、模塊化、標準化的考慮☆

部件結構的改進部件結構的可裝配性分析評價

☆結構設計總評與決策產品結構設計的可裝配性綜合分析評價

☆詳細