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面向制造及装配的设计(DFMA)

作者:欧朗电子   发布日期:2022-01-13 10:13:00   阅读量:

面向制造及装配的设计DFMA®是在产品设计时同时考虑制造和装配的可实现性的一种方法论,强调对产品的量化分析,找出装配环节的问题,并同时评估零部件的制造工艺和成本。在设计时尽量简化产品结构,从而提高产品的生产效率,降低整体成本,同时提高产品的质量。

DFMA®的“前世今生”

早在1960年代,在英国萨尔福德大学任教的Boothroyd教授就开始了对产品零件设计对装配方式的影响的研究,并出版了手工装配零件设计手册。

后来牛津大学的Knight教授在美国的马萨诸塞大学的研究项目提供了零件制造工艺尤其是锻造的影响分析,成为面向制造的设计的开始,并与Boothroyd教授的装配工作研究合并,使得面向制造及装配的设计DFMA®由此诞生。

1970年末,Boothroyd教授来到马萨诸塞大学继续相关研究,并得到了美国科学技术基金的资助,在1980年对产品制造成本有深入研究的Dewhurst教授加入团队,使得DFMA®方法论更加完善。

而Boothroyd教授和Dewhurst教授也成立了BoothroydDewhurstInc.(简称BDI),将DFMA®方法论推广应用。随着第一款DFA软件在1983年的推出,DFMA®迅速在美国制造业得到大量应用,很多企业都因为运用了该方法取得了产品设计上的突破,提高了产品竞争力。

面向制造及装配的设计(DFMA)(图1)

1991年,BDI公司两位创始人因为DFMA®方法论的成功推广赢得了美国国家技术奖章,时任总统的老布什亲自在白宫为两位教授颁奖。

DFMA®的“降本秘籍”

DFMA®在帮助产品开发人员实现更低的产品成本上有三层方法:

通过设计降本-产品简化设计(DFA)

通过分析装配环节,寻找零件数量减少的最大机会,通过简化设计减少零件数量,同时减少生产工艺环节,实现全面成本降低。

通过材料及工艺选择降本–产品工艺和材料优选(DFM)

通过选择不同的工艺和/或材料可以找到材料成本节省的机会,直接通过生产环节降本。

商务降本–供应商应该成本计算(DFM)

通过计算供应商零部件的制造成本(应该成本),取得与供应商谈判价格时的主动权,通过更合理的采购价格降本。

DFMA®的“提速神器”——帮助产品缩短开发周期

面向制造及装配的设计(DFMA)(图2)

美国塑料产品论坛曾经做过的一项调查显示,运用DFMA®方法论开发产品的企业相对于那些用传统设计流程的企业,通常都会在产品概念设计阶段增加几倍时间上的投入。

这样做的主要目的是在产品概念设计时,充分量化分析现有产品,并提出多个设计方案,从可制造性和装配性,以及综合成本方面比较不同的方案,从而选出最优方案进行后续分析。

这样,可以最大程度避免后续生产装配过程中会出现的问题,从而大大减少了设计变更的机会。反而在后面的开发环节在时间投入上显著减少,而总体的开发时间平均缩短了40%。

DFMA®应用案例

面向制造及装配的设计(DFMA)(图3)

本案例来自麦格纳公司在开发座椅时运用DFMA®方法进行的简化设计方案。我们可以看到,原始设计的座椅有大量的零件,通过两轮的简化概念设计,零件数量从105个减少到了9个,相应的装配时间也从1145秒较少到了少于100秒。可以看到,不管是零件的成本的降低还是装配效率的提升都是非常显著的。

小贴士:

◆DFMA®不是FMEA,也不是DFMEA

◆DFMA®是Design For Manufacture and Assembly, 面向制造及装配的设计

◆FMEA是Failure Mode and Effect Analysis, 失效模式及影响分析

◆DFMEA是Design Failure Mode and Effect Analysis,设计失效模式及影响分析

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