進階篇：2）DFMA方法的運用

本文轉載自查看原文 2016-12-07 08:34 1429 結構設計/ DFMA/ 優化設計/ 結構

本章目的：DFMA方法運用，引導后面的章節。(運用比只理解重要！)

1.DFMA概述

1.1 DFMA的由來

工藝粗略可分為裝配工藝和制造工藝。在這里，我們所講的“制造”是指產品或部件的某個零件的制造，“裝配”是指把零件相互連接以形成完整的產品。

而在上一個章節

進階篇：1）制造發展與對設計的要求；

中述說過，隨着機械行業的發展，對設計者的要求也越高了。工藝中有些知識是結構設計工作者必須掌握的，這些必須掌握的知識，稱之為面向xx的設計（DFX）。

制造工藝的知識是面向制造的設計（DFM），裝配工藝的知識為面向裝配的設計（DFA）。

1.2 DFMA定義

因此，術語“面向制造的設計”（DFM)指的是易於制造並組裝成產品的所有零件的設計，“面向裝配的設計”（DFA)指的是易於裝配的產品設計；而面向制造和裝配的設計（DFMA）則是DFA和DFM的結合產物，即上述兩種設計方法合並稱為DFMA：Design for Manufacturing and Assembly。

1.3 DFMA的作用

DFMA主要用於三項活動：
1)作為並行工程研究的基礎，為設計團隊在簡化產品結構，減少制造和裝配成本，並量化改進方面提供指導。
2)作為研究競爭對手產品的基准工具，可以量化制造和裝配的難度。
3)作為成本工具，控制成本，幫助協商達成供應合同。

1.4 DFMA的學習內容

DFA（面向裝配的設計）內容包括：kiss原則、防錯設計、公差分析等；

DFM（面向制造的設計）內容包括：塑膠、鈑金、壓鑄、機加工、粉末燒結等零件的設計指南；

1.5 DFMA的歸屬

DFMA的歸屬如下圖所示：

DFMA是DFX設計中比較老資格的設計方法，相對於其他的DFX方法而言，這兩個核心的方法更加值得優先遵守。

1.6 DFMA和DFMEA可不一樣

DFMA：Design for Manufacturing and Assembly 面向制造和裝配的設計；

DFMEA：Design Failure Mode Effect Analysis 設計失效模式及后果分析。

這是兩種不一樣的東西，很多資深的工程師都會搞錯，耐心一點的讀者可細細查看一下作者的博客，兩者皆有講述。

作者自己就多個產品實際使用過着兩種方法（沒有偷懶的那種）。作者的感受是：

重要程度是DFMEA為上，因為這是可靠性的體現。但對一個產品的優化提高還是DFMA比較好。

1.7 DFMA是個累活

DFMA是一件非常繁重勞累的活，和DFMEA是一回事。一個產品的DFMA的表格疊加起來可以有厚厚一疊，以后學習了具體方法的同學都會知道。

如果有人拿了一張紙說這就是一個產品所有DFMA表格，看看就可以了，不要把它當真。作者從來不認為只做幾個重要零件的DFMA會有大作用。

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。

DFMA與DFMEA都是要躬行的事情，拿一個項目慢慢的做吧。不要有敷衍項目或趕周期討好領導之類的，那樣對這兩種方法停留的表面的。

2.DFMA是投石器

各種機械設計的准則相當於板磚，DFMA的方法相當於投石器。

DFMA只是將原本就有的機械設計准則更完善地運用起來。

這是作者最近的感悟，也是對DFMA最好的比喻。

DFMA中的設計准則，機械設計手冊中就有，很老了。比如注塑件壁厚要均勻，機械設計手冊中就有，如下圖所示。

但怎么運用這些設計准則是有區別的！

通常高手能把板磚（設計准則）舞得虎虎生風固然值得敬佩。但是，板磚能造成的殺傷了有限的，哪怕多帶幾塊也一樣。

DFMA卻像是投石器，它能把很多板磚一起投出去，造成大規模的殺傷。這才是它值得學習的地方。

它是一種先進的設計工具，設計方法。

實際上，像是其他的機械設計方法，如QFD、DFMEA等，這些系統的方法，就是投石器一樣的先進工具，也是一樣的道理。

3.重視DFMA

3.1 事前遵循，事后補缺

不要把DFMA表格只當成事后檢查的checklist。在設計之前就應該對着DFMA表格，了解制造和裝配的設計准則，並盡最大可能遵守。
然后，再在設計完畢后運用表格查漏補缺。
如此施為，才能設計好一個盡可能完善的產品。

DFMA的做法就是事前遵循，事后補缺。

3.2 DFMA請做完整

如果你真的想要運用DFMA來提升產品，那么一整個產品所有的零件請用DFM優化一下，產品所有的裝配順序請用DFA優化一下。也就是說，請做完整的DFMA。這樣才能有顯著的提高。

如果只做所謂的幾個重要零件的DFMA，真的很難看出效果的。當然，作者知道工作量很大，這是代價。

機械設計的方法基本上都這幅樣子，要求做完整才有效果。

3.3 迭代的積累

DFMA還有一個重要的作用就是產品的設計積累。

DFMA表格可以書面上量化地反應出一代產品的設計不足。那么，在迭代產品設計時，就可以考慮從這些不足上加以提升。(更加方便取舍)
這樣的產品容易代代更強。

3.4 新手對DFMA的認知

如果你不知道DFMA，那么你在產品開發和設計中，70%以上需要模具修正等問題可以在這里找到答案，這個比例只多不少！（作者的實際體驗，特別是做一個完整產品的DFMA后）

DFMA可以讓各種設計的原則和知識點運用地更加全面（某種意義上，不靠腦子死記的工程師可以設計出更好的產品）。

還有，DFMA可以讓新手工程師養成良好的設計習慣，不至於重復犯一些簡單錯誤。（比如塑膠、鈑金件不打圓角等）

3.5 老手對DFMA的認知

如果你是設計老手，中級以上的工程師。也請不要去輕視DFMA中簡單易懂的設計原則。
所有DFMA的設計原則都做到完美是你的目標，這並不簡單。（就像保持良好的作息習慣一樣，這並不簡單）
特別是在你需要帶領一堆初級工程師的時候！這種方式可以大大減少后期錯誤的發生。所以就算你不用，你的手下，新來的菜鳥也有用。
因為中級以上的工程師可以保證自己設計的零件大部分合格能用，但你不能期待菜鳥工程師也有你一樣的零件設計水平。而你這一套方式（常被稱為經驗，腦內的），那些入門菜鳥無法短時間學會運用。
DFMA是呆瓜流程，卻可以，也實用。減少了后期審圖時不必要的錯誤和精力耗費。（很多外資企業把DFMA當做結構工程師必做流程，反而國內公司很少）

作者注重學以致用，所以干脆把用的方法在講解在設計指南前（以后的章節也會提示，因為“用”很重要）。

4.DFMA事后補缺的運用步驟（實踐）

1）准備DFMA設計檢查表格(如果你所在公司用的是DFMA專用軟件，請忽略)；

2）准備設計原則對應的資料書籍；

3）准備要產品中對應工藝制造的零件的3d模型，和2d圖紙；

4）按照DFMA檢查表欄中的內容，逐欄檢查零件中對應的特征，並在檢查表中評分；

5）優化結構，降低評價分數；

6）重新設計完畢，重復上面5個步驟，直到分數降到最低值。

4.1 准備DFMA設計檢查表格(如果你所在公司用的是DFMA專用軟件，請忽略)

下面分享中就有，作者也會不時更新的。

4.2 准備設計原則對應的資料書籍

1）《面向制造和裝配的產品設計指南》-鍾元著

鍾元老師的書最大好處是符合國人的閱讀習慣，淺顯易懂。作者的DFMA檢查表絕大部分內容就是根據此書的設計准則制成的。

書也不貴，所以有些錢可以去買本實體書的（作者也買了，用表格時會很方便）。

2）《面向制造及裝配的產品設計》-（美）布斯羅伊德著

這本書應該是原作，上面一本書的內容很多部分出自此書。

可以作為DFMA表格的補充，但外文的書籍翻譯內容多少和原文有些出入，閱讀起來會有一些難度，適合專業人士，否則容易出現一些錯誤的理解。所以作者建議先理解上一本書的內容后再看此書，也可以看看國外先進的設計理念。

3）《機械設計手冊》，第五版，第1卷

機械設計手冊從某種意義上來說，是最全面的DFM設計手冊。當然，它並不僅僅包括了DFM的內容。很多新手的機械工程師實際上並不會運用機械設計手冊，只是單純把它當做字典一般看待（實際上比字典厚多了）。但系統學習了DFM的內容，並理解DFM檢查表格的作用后，再去看機械設計手冊，就會有不一樣的感受，會覺得它很有指導的作用。