研究生现代设计之面向“X”的设计
10页1、2010级研究生现代设计方法课程提纲(六) 面向“X”的设计(DFX)1、概述面向“X”的设计最初是以DFM(面向制造的设计)和DFA(面向装配的设计)出现的DFM技术强调在设计过程中考虑加工因素,即可加工性和加工的方便性 DFA技术强调在设计过程中考虑装配因素,即可装配性、装配的方便性和减少装配价格 DFX技术中的“X”是将面向制造的设计和面向装配的设计进一步扩展到产品寿命周期的所有领域,并逐渐形成一个技术族,力图设计好造、好修、好用的产品。DFX包括的内容:面向制造的设计 面向装配的设计面向维修的设计 面向回收的设计面向质量的设计 面向成本的设计面向环保的设计 面向可靠性的设计面向包装运输的设计面向均衡寿命的设计面向操作(好用)的设计2、 面向制造的设计 面向制造的设计(DFM)是最常用的DFX方法,贯穿产品的整个开发过程,有效的DFX可以在 图1不降低产品质量的情况下降低制造成本2 .1面向制造的设计思想、原理 典型的DFM模型(图1) 2.2 面向制造的设计方法概述DFM方法如图2所示,主要包括:v 估计制造成本v 降低部件成本v 降低装配成本v 降低辅助生产成本v 考虑DFM
2、决策对 其他因素的影响 图2 从图2可以看出,DFM方法是从估计选定方案的制造成本开始的,估计制造成本可以帮助开发组判断出部件、装配和辅助生产中哪一个成本最高.使开发组在以后的开发过程中采取措施降低成本,不断地改进产品设计直到它达到一定的程度为止.2.3估计制造成本 图3所示为一个简单的制造系统输入与输出模型,其中输入包括原材料、外购件、工人的劳动、能量与设备;输出包括加工出的产品与废物。制造成本就是系统输入花费与处理废物的花费之和。制造成本的构成下图所示为制造成本的构成。制造成本主要由:部件成本、装配成本和间接成 本组成 图3(1)估计标准件成本 估计标准件成本有两种方法: 将部件与公司已制造或购买的相似部件相比较来确定其成本,该方法主要用于小部件的成本估算。 询问供货商或卖主。该方法主要用于大部件的成本估算。(2)估计定制件成本 定制件是由制造者或卖主提供的,为某产品专门设计的部件 当定制件是一个单独部分的时候,是把原材料、加工和工装成本相加来得到其成本当它是由几个部分组成时,就把它当一个产品,将其部件成本、装配成本和间接成本相加 原材料成本通过计算原材料量获得加工成本包括设备操作
3、工的工资和设备消耗工装成本则由刀具、模具和夹具的设计和装配费构成(3)估计装配成本大部分的装配都是由手工完成的手工装配成本可由装配操作的时间乘以劳动率估计出根据部件尺寸,操作难度和部件数量的不同,装配操作时间为至在大量生产中,可利用工具以辅助生产()估计间接成本大部分公司使用间接率来计算间接费用间接率是由一个或两个成本驱动因素来确定的间接成本是根据驱动因素大小,由直接成本按一定比例计算出来的除了上述的分类方法,另一种分类方法是分为固定成本和变动成本,固定成本是指不随产量而变化的成本可变成本是指与产量成比例增长或减少的成本,如原材料的成本,加工时间和工人劳动2.4 减少部件成本 了解生产制约条件和成本驱动因素 生产制约条件和成本驱动因素对于部件的成本有很大的影响. 生产制约条件在某些情况下可以以设计规律的形式准确地把信息传递给设计者,设计出易于加工的产品,降低部件的制造成本. 对于各种机械产品常有一个主要参数,即加工过程的成本驱动因素,对其成本有较大的影响,控制这个参数,即可控制成本的增长.改进设计部件以简化加工过程通过对已有方案的简化,可以使产品结构简化,降低产品的生产成本.为了实现简
4、化设计,应注意的基本原则:(1)尽可能减少产品组成部分的数量及其相互间的联结.可以通过把过去要求很多零部件装配成的复杂部件实行整体加工及整体铸造,成为一个部件 ,来简化设计.(2)尽可能实现零、组、部件的标准化、系列化与通用化,控制非标零、组、部件的比率.(3)尽可能采用经过考验的可靠性有保证的零、组、部件以至整机v 为加工过程选择适当的经济规模产品产量升高时,单位产品的制造成本就会下降,这个现象称为“规模经济”,规模经济产生的原因:()规模越大,摊在单位产品上的固定成本就越少()规模越大,公司能选用高效的加工过程和设备,这样句就可降低变动成本制造成本可分为固定成本和变动成本,一旦开始生产,固定成本就形成了,不随产品产量而变化;变动成本则是由产量决定低固定成本高变动成本的加工过程适合小量生产;高固定成本低变动成本的加工过程适合于大量生产v 部件和加工过程标准化标准部件是多个产品中共有的,产品中提高标准件的数量可以使部件产量提高,这样部件的单位成本就会降低,也就降低了制造成本v 用“黑匣子”法获得部件在该方法中,开发组只提供部件的功能描述,而不告诉供货商如何去生产这个部件,这样供货商就可
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