DFMA制造和装配设计

1、DFMA面向制造和装配的产品设计 2023 maxiaofeng=chishuiDFMA培 训 目 的抛砖引玉引导养成良好的面向制造和装配的设计的系统思维习惯学以致用据此持续优化现有开发流程，从研发端提高产品的竞争力课题落地选中具体的落地项目，按照面向制造与装配的产品设计的理念进行产品开发教学相长在培训过程中积极互动，提高培训效果DFMA目录第一部分总论设计的重要性DFMA概念DFMA的价值u宏观、微观方面的价值；u减少设计修改u缩短产品开发周期u降低产品成本u提高产品质量DFMA的实施u实施DFMA的关键步骤uDFMA与传统开发流程对比uDFMA检查表uDFMA实施uDFX附1：产品生命周期管理实例附2：参考文献第二部分塑胶件的设计定义与特性分类材料塑胶件设计u零件壁厚u避免尖角u脱模斜度u加强筋的设计u支柱的设计u孔的设计u提高塑胶件强度的设计u提高塑胶件外观的设计u降低塑胶件成本低设计u注塑模具可行性设计u塑胶件的装配u卡扣装配u卡扣的设计u机械固定，自攻螺钉u超声波焊接u塑胶件DFMA检查表第三部分钣金件的设计钣金概念钣金材料类型钣金设计u冲裁u折弯u拉深u凸包u止裂槽u飞边u

2、提高强度u降低成本u装配及对比第四部分压铸件的设计压铸件概念及优缺点材料类型压铸件设计u零件壁厚u最小孔u加强筋u脱模斜度和圆角u支柱u字符u螺纹u飞边和浇口u公差u简化设计u机械加工u简化产品结构，降低产品成本第五部分机械加工件的设计通用机械加工件的设计车削件的设计钻削件的设计铣削件的设计机械加工DFMA核查表第六部分公差分析公差的定义及产生公差的本质公差和成本公差分析的常见错误方法公差分析的步骤极值法与均方根法的差异公差设计的三大原则DFMA第一部分 总论DFMA一、设计的重要性设计材料劳动力管理0%10%20%30%40%50%60%70%80%5%50%15%30%75%15%5%5%产品开发投入成本对产品成本的影响2、产品设计决定了产品质量，质量从哪里来?质量是检验出来的?事后把关，挑出不合格;质量是制造出来的?仅仅是实现设计要求;质量是设计出来的?设计决定产品基因Taguchi:产品质量首先是设计出来的，然后才是制造出来的。德国人对质量的定义:优秀的产品设计加上精致的制造。二八原则:80%左右的产品质量问题是由设计造成的。1、设计决定了产品成本产品设计阶段的成本仅仅占整个产

3、品开发投入成本的5%。产品设计决定了75%的产品成本。产品设计在很大程度上决定了材料、劳动力和管理的成本，如果没有产品设计的优化，材料、劳动力和管理对于降低产品成本影响很小。3、产品设计决定了产品的开发周期面向制造和装配的产品开发相对于传统的产品开发在各个阶段的设计修改次数如图所示。两者最大的差异是前者将设计修改前置到设计阶段，通过设计阶段的方案创造、修改和优化，实现部件易制造，整机易装配，售后易维修，回收易拆解等。设计修改集中在产品设计阶段，追求一次就做对，同时降低修改的经济成本、时间成本和口碑损失成本等。设计,20%制造,80%产品质量问题产品设计 产品制造DFMA 设计：根据设计师Victor Papanek的定义设计是为构建有意义的秩序而有意识付出的努力。更详细的定义如下：第一步：理解用户的期望、需要、动机，并理解业务、技术和行业上的需求和限制。第二步：将这些所知道的东西转化为对产品的规划（或者产品本身），使得产品的形式、内容和行为变得有用、能用，令人向往，并且在经济和技术上可行。（这是设计的意义和基本要求所在）DFMA：面向制造和装配的产品设计(Designfor Manuf

4、acturingandAssembly 简称DFMA):在考虑产品外观、功能和可靠性等前提下通过提高产品的可制造性和可装配性，从而保证以更低的成本、更短的时间和更高的质量进行产品设计。可制造性:制造工艺对零什的设计要求，确保零什容易制造、制造成本低、质量高等。可装配性:装配工艺对产品的设计要求，确保装配效率高、装配不良率低、装配成本低、装配质量高等。二、DFMA概念乐高积木斯堪尼亚卡车军用航空发动机DFMA宏观方面，具有以下几方面的价值：l社会价值：推动社会的进步和发展。如人类社会最大的卫生贡献疫苗和清洁的饮用水，这两个是使人类寿命大幅提高的主要原因。这些都有人类有意识的努力。再如马斯克的移民火星计划等等。l经济价值：设计能够创造出品牌价值和形象价值，它们具有无法替代的经济价值，为国家在国际竞争中创造出得天独厚的无形的综合优势。l生态价值：绿色律令书中对“设计伦理”、“设计的精神”、“设计生态学”、“设计教育”等问题进行了深入的讨论，其中设计生态学接近今天的可持续发展理念。我们要崇尚简约、低碳和闭环循环的设计。践行循环经济模式。如海尔承建的“全国家电行业数字化回收平台”建设。实体灯塔工

5、厂可拆解家电200万台。（全球制冷、洗衣、空调及大型厨电年销量7亿件左右）l文化价值：设计文化作为文化载体是以创造物质文化为根本，并融合了精神文化和物质文化双重意义，同时可以超越人种和语言，全球传播。三、DFMA的价值希腊克里特岛科罗索斯王宫（公元前1900年，此时中国为夏代）遗址中手持水具的侍女壁画2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年0123456783.366.486.967.067.126.686.952015-20212015-2021年全球大家年全球大家电市市场销量量统计销量（量（亿件）件）DFMAl微观方面：面向制造和装配的产品设计充分考虑部件制造和整机装配的要求，第一次就把事情作对。具有四大优点：l案例：C品牌同一系列的产品共规划了2款外观，4个型号的产品。其中双模产品在快件样机开发阶段，各个环节评审共计38个问题，研发组内部评审62个问题。正是研发组的超高标准，严格要求，将问题在模具制作前全部找出，最终产品顺利量产。单模产品由于设计不合理，最终产品在量产后一次下线合格率太低，最终产品模具报废，重新设计开模，仅模具费就损失26

6、0万元。三、DFMA的价值0%10%20%30%40%50%60%70%80%缩短产品上市时间减少产品维修次数减少装配不良率减少单独的紧固件减少装配工序减少装配时间降低产品成品降低装配成本减少零部件数量DFMADFMA的价的价值DFMA制造和装配设计制造和装配设计对质量、成本、时间的影响对质量、成本、时间的影响1、减少产品设计修改3、降低产品成本2、缩短产品开发周期4、提高产品质量制造：20-30%设计：70-80%DFMA三、DFMA的价值1、减少设计修改：产品具有很好的可制造性和可装配性，产品制造和装配顺利，设计修改少把设计修改集中任产品设计阶段，第一次就把事情做对。产品设计阶段修改容易、灵活性高、修改时间短、成本低；越到产品开发后期，设计修改越难、灵活性越低、成本越高。传统设计DFMA设计制造装配量产设计修改的灵活性修改的灵活性DFMA传统设计修改次数DFMA三、DFMA的价值2、缩短产品开发周期：在产品设计阶段投入较多的时间和精力，第一次就把事情做对；第一次就把事情做对，相比传统产品开发周期缩短39%产品开发时间构成 其中面向制造和装配的设计时间在整个产品开发周期中起到了“牛鼻

7、子”的作用，这个阶段投入的时间长，工作做得细，能实现模具结构更简单，部件生产简单高效，整机装配更合理，降低生产引起的质量不良等，减少设计导致的实验不合格等。从整个环节，多个节点节省时间，缩短整个开发周期。在产品设计还没有完善前，匆匆忙忙进行模具设计和制造，结果智能是事倍功半、适得其反。节省39%时间周期（天）说明产品设计90-360模具开发及更改60-360由模具设计、机加工、装配及模具精细化等构成。样机制作取决于部件材质、制造设备及工装器具、制造工艺、组件装配工艺等因素。样机装配由组装工序（如焊接、喷粉、搪瓷）和复杂程度决定。实验测试包括外部强制认证、能效认证、节能认证和特殊认证及内部的型式试验和可靠性实验周期。试制转量产如手工样机、工艺样机、小批样机等各阶段时间。案例：（以家电行业为例）内资品牌：H品牌：2007年4月26日启动1000天流程再造，通常A类300天-540天；B类180天-240天M品牌：通常A类360天-540天；B类180天外资品牌：A品牌（美资）：正常产品开发周期A类540天-720天；B类240-360天（来源于第三方渠道）L品牌（日资）：正常产品开发周期A

8、类360天-720天；B类240-360天（来源于第三方渠道）DFMA三、DFMA的价值3、降低成本竞争力大师迈克尔波特（Michael E.Porter）在其1980年出版的竞争战略（Competitive Strategy）一书中提出了三种卓有成效的竞争战略，它们是成本领先战略、差别化战略和专一化战略。其中，成本领先战略处于至关重要的首要地位。放眼全球商品及服务，随着时间的推移，绝大多数都最终归结为总成本领先战略。好的设计是全链条、全节点成本最优，是综合成本最优。成本构成修改成本制造成本材料成本模具成本人工成本回收成本装配成本维修成本在设计阶段进行成本分析，满足功能的前提下，选择合适的材料和最经济的制造工艺，降低成本；减少设计修改，降低成本。在开发周期里，设计修改的灵活性随着时间的推移越来越低，修改所导致的费用呈10倍增长；简化零件设计、减少零件数量，降低制造复杂度，降低成本；选择合适的装配工序、保证产品的可装配性，使装配简答、有效率、人性化，减少装配工序和装配时间，降低装配成本；降低产品不良率，减少成本浪费。DFMA三、DFMA的价值降低成本案例1：第一辆成品T型车诞生于1908

9、年9月27日，位于密歇根州底特律市的皮科特Piquette）厂。该车的价格降低到290美元/辆，福特工人日薪5美元，半年可以买一辆。依靠成本，福特汽车在美国的市占率超过60%。累计销量1500万辆。在20世纪世界最有影响力汽车（英文）的全球性投票之中，福特T型车荣登榜首。降低成本案例2：特斯拉也在干同样的事情，依靠简约、多功能集成化设计，将汽车零部件数量由传统的3万多个压缩到了1万多个，且还在持续下降。一体压铸技术使特斯拉原本需要70个零部件集成为1个。正是由于良好的设计，特斯拉才可以持续降价，以ModelY长续航版车型为例，从最初的48.8万元，降到目前的30.99万元，降幅达36.5%。特斯拉ModelY价格走势图（单位/万元）时间后轮驱动长续航高性能幅度时间后轮驱动长续航 高性能幅度2020.7.1348.82022.3.15-37.5941.79 涨1.8、2.02021.3.24/34.7937.79涨0.82022.3.1731.69-涨1.52021.9.11/-38.79涨1.02022.6.17-39.49-涨1.92021.11.2428.07-涨0.472022.

10、10.2428.8935.7939.79降2.8、3.7、22021.12.3130.18-涨2.12023.1.625.9930.9935.99降2.9、4.8、3.82022.3.10-35.7939.79涨1.02023.2.1026.19-涨0.22021年1月1日，据特斯拉中国官网：特斯拉ModelY长续航版起售价为30.99万元，此前为48.8万元，下调14.81万元。特斯拉ModelYPerformance高性能版起售价为36.99万元，此前为53.5万元，下调16.51万元。DFMA三、DFMA的价值4、提高产品质量：通过DFMA，产品具有很好的可制造性和可装配性，产品设计在产品开发阶段就得到了优化和完善，避免产品在后期制造和装配产生中的质量问题，大大提高了产品的质量。案例：在设计阶段充分考虑注射工艺对零件的设计要求，进行掏空设计，避免壁厚太大，保证了零件壁厚均匀，不出现缩水、变形、汽包等问题，零件质量更好。错误的设计：壁厚不均、缩水、变形正确的设计：合理避空、均匀壁厚DFMA四、DFMA的实施为提高产品质量、缩短开发周期、降低开发成本，实施DFMA的关键：1、转变思想

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