第2部分 面向装配的设计指南-DFA-钟元

DFMA第2部分：面向装配的设计指南Design

for

Assembly

GuidelinesDFA钟元2013/05/23第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA9

2.

简化产品设计，减少零件数量产品开发中一个零件的生命周期

CAE分析DFMA检查DFMEA分析

公差分析详细

工

零

设计修改

样品制作料号申请

零件报价

模具讨论图纸发行概念设计概念讨论样品验证设计修改模具设计模具制作

零件验证

设计修改工程变更

模具承认

零件承认图纸更新

模具修改零件再次试模第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA减少零件数量对产品的质量、成本和开发周期具有非常大的帮

助：更少的零件需要进行设计更少的零件需要进行制造更少的零件需要进行测试更少的零件需要进行购买更少的零件需要进行存储更少的零件需要进行运输更少的产品质量问题出现可能性更少的供应商更少的装配工具或夹具更少的装配时间102.

简化产品设计，减少零件数量第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA原始的设计优化的设计182.

简化产品设计，减少零件数量设计多功能塑胶件代替束线带或线夹第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA优化的设计2.

简化产品设计，减少零件数量

原始的设计利用塑胶的弹性特性来代替弹簧

19第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA优化的设计2.

简化产品设计，减少零件数量

原始的设计指甲刀的进化

20第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA优化的设计2.

简化产品设计，减少零件数量

原始的设计接线盒的进化

21第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA2.

简化产品设计，减少零件数量手机的进化

22第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA3.

减少紧固件的数量和类型B.使用卡勾代替紧固件实例：每台设备节省20个螺栓螺母，公司每年该设备出货量1000台，总共有10个类

似机型，一套螺栓螺母成本3元；1.成本节省：螺栓螺母成本：20

X

1000

X

10

X

3

=

￥600，000.00装配成本：

20

X

1000

X

10

X

2

X

20/60

=

￥

133,333.002.装配效率：装配时间节省：20

X

1000

X

10

X2

=

400,000.00分钟另外，由于装配更为简单，装配效率大大提高；3.装配质量由于装配更为简单，出现质量问题的几率就变小了；

28第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA4.

零件标准化

标准化的好处：零件标准化能够减少定制零件所带来的新零件开发时间和精力的浪费，缩短产品开发周期零件标准化能够带来零件成本的优势避免出现零件质量问题的风险标准化的实施：制定常用零件的标准库和零件优先选用表，并在企业内部不同产品之间实行标准化策略，鼓励在产品开发中从标准库中选用零件，鼓励重复利用之前产品中应用过的零件五金零件例如螺钉、螺柱、导电泡棉等选用供应商的标准零件30第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA4.

零件标准化零件的定制会带来时间、成本的增加，以及零件质量的不可控制。

31第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA5.

模块化产品设计产品零件1零件2零件3零件4零件6零件5零件7零件N非模块的设计

32第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA5.

模块化产品设计模块化产品设计是指把产品中多个相邻的零件合并成一个子组

件或模块，一个产品由多个子组件或模块组成。

产品模块1模块2模块3模块N购买自供应商

33第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA5.

模块化产品设计

好处：缩短产品总装配工序，提高总装配效率提高装配灵活性，在不同的模块合理使用人工或机械装配质量问题尽早发现，提高产品质量互换性设计，避免因质量问题而造成整个产品返工或报废提高产品的可拆卸性和可维修性（可靠的零件或模块最先装配，把较容易出现问题的零件模块最后装配）按单定制

34第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA5.

模块化产品设计汽车座椅的模块化设计

35第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元

DFMA

面板模块光驱支架模块

硬盘支架

模块

主板模块

侧盖模块（图中未显示）

台式计算机的模块化设计

365.

模块化产品设计

电源模块

散热模块

机箱模块第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA6.

设计一个稳定的基座

A.

设计一个稳定的基座；产品装配中一个稳定的基座能够保证装配顺利进行，同时可以简化产品

装配工序，提高装配效率，减少装配质量问题一个稳定的基座应当具备：基座必须具有较大的支撑面和足够强度以支撑后续零件，并辅助后续零件的装配在装配件的移动过程中，基座应当支撑后续零件的固定而不发生晃动以及脱落基座应当包括导向或定位特征来辅助其他零件的装配37第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元6.

设计一个稳定的基座

A.

设计一个稳定的基座；

原始的设计优化的设计DFMA

38第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA6.

设计一个稳定的基座

B.

最理想的装配方式：最理想的装配方式是金字塔式装配方式，一个大而且稳定的零件充当产品基座放置于工作台上，然后依次至上而下装配较小的零件，最后装配最小的零件；同时基座零件能够对后续的零件提供定位和导向功能

金字塔式装配39第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA6.

设计一个稳定的基座

C.

避免把大的零件置于小的零件上装配：原始的设计优化的设计40第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA7.

设计零件容易抓取

A.

避免零件太小、太滑、太热和太软

B.

避免零件锋利的边和角

C.

设计零件抓取特征原始的设计优化的设计抓取特征41第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA8.

避免零件互相缠绕

A.

避免零件本身互相缠绕如果零件缠绕在一起，在装配时，操作人员在抓取零件时，不得不耗费时间和精力把缠绕的零件分开，而且还可能造成零件的损坏。如果产品是自动化装配，那么零件互相缠绕在一起会造成零件无法正常进料原始的设计优化的设计42第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA8.

避免零件互相缠绕

B.

避免零件在装配过程中卡住不合适的零件形状可能造成零件在装配过程中卡住，降低装配效率和产生装配质量问题原始的设计优化的设计43第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA9.

减少零件装配方向

A.

零件的装配方向越少

越好零件装配方向越少越好，装配方向过多造成在装配过程中对零件进行移动、旋转和翻转等动作，降低零件装配效率，使得操作人员容易产生疲惫，同时零件的移动、旋转和翻转等动作容易造成零件与操作台上的设备碰撞而发生质量问题原始的设计优化的设计44第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA9.

减少零件装配方向

B.

零件的装配方向从上至下最好45利用零件自身的重力，设计零件的装配方向从上至下，零件就可以轻松地被放置到预定的位置，然后进行下一步的固定工序重力是装配时最好的助手

装配方向第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA

469.

减少零件装配方向

B.

零件的装配方向从上至下最好

原始的设计优化的设计第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA9.

减少零件装配方向

B.

零件的装配方向从上至下最好避免从下至上的装配方式，避免与重力做斗争47第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA10.

设计导向特征

A.设计导向特征导向特征能够使得零件能够自动对齐到正确的位置，从而可以减少装配过程中零件位置的调整，减少零件互相卡住的可能性，提高装配质量和效率；对于盲装，更应该使用导向导向特征；盲装：指视线受阻的装配如果零件没有设计导向特征，遇到操作人员野蛮装配的情况，就很有可能造成零件发生碰撞而损坏；48第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA最差的设计较好的设计最好的设计或10.

设计导向特征

A.设计导向特征49第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA10.

设计导向特征没有导向，后果很严重！

50第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA10.

设计导向特征A.设计导向特征：连接器的导向特征设计：

斜角导向

导向柱

51第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA10.

设计导向特征

B.导向特征应该是装配最先接触点52原始的设计优化的设计

在装配时，导向特征应该先于零件的其它部分与对应装配件接触，否则，

不能起导向作用导向柱第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA导向特征越大越好10.

设计导向特征

C.导向特征越大越好导向特征越大，导向效果越好53原始的设计优化的设计第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA原始的设计优化的设计11.

先定位后固定

先定位后固定：零件的装配如果先定位后固定，在固定之前零件自动对齐到正确位置，这能够减少装配过程的调整，大幅提高装配效率。特别是对那些需要通过辅助工具如电批、拉钉枪等来固定的零件，在固定之前零件先定位，能够减少操作人员手工对齐零件的调整，方便零件的固定，提高装配效率54零件B零件B零件A

零件A第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA11.

先定位后固定PCB的定位方法：A.

四周增加限位

四周限位

55第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA11.

先定位后固定PCB的定位方法：B.

使用定位柱

定位柱

56第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA12.

避免零件装配干涉

A.避免零件在装配过程中干涉避免零件在装配过程中发生干涉，在产品的装配路线上应当没有零件阻挡装配过程的完成；这是产品设计最基本最简单的常识，但这是机械工程师最容易犯的错误之一可以在三维软件中进行动态模拟B.避免零件在运动过程中干涉很多产品包含运动零件，运动零件在运动过程中需要避免发生干涉，否则这会阻碍产品实现相应的功能，造成产品故障甚至损坏可以在三维软件中进行动态模拟57第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA12.

避免零件装配干涉发生干涉，后果很严重！

58第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA原始的设计优化的设计13.

为辅助工具或设备提供空间

为辅助工具或设备提供空间在产品设计中需要为辅助工具或设备提供足够的空间，使得辅助工具和设备能够顺利完成装配工序，如果产品设计提供的空间不够大，阻碍辅助工具的正常使用，势必会影响装配的质量，严重的情况下使得装配工序无法完成59第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA14.

为重要零部件提供止位特征

A.重要零部件装配到正确位置后止位产品设计需要确保这些重要零部件在装配和使用过程中不被损坏。最容产品设计也需要阻止零件装配到正确位置后继续前进，防止损坏已经装配好的其他重要零部件60

易发生的失效方式是这些重要零部件装配到正确位置后，由于操作人员

或者消费者用力不当，使得零部件继续前进，碰到其他零件而损坏。在

产品中应当设计止位特征阻止重要零部件装配到正确位置后继续前进

U型止位槽

连接器B.其它零部件装配到正确位置后止位第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA15.

防止零件欠约束和过约束完全约束：如果零件在六个自由度上均存在约束，称之为零件完全约束。欠约束：如果零件在一个或一个以上的自由度上不存在约束，称之为零件欠约束。过约束：如果零件在一个自由度上有两个或者两个以上的约束，称之为零件过约束。

零件的自由度

61第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA15.

防止零件欠约束和过约束

A.避免零件欠约束

B.避免零件过约束原始的设计优化的设计

零件都通过了检查，尺寸都在公差范围之内，为什么还是装配不上？

-----迷茫的工程师

零件A零件A

零件B零件B62第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA15.

防止零件欠约束和过约束

B.避免零件过约束原始的设计优化的设计原始的设计优化的设计63第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA15.

防止零件欠约束和过约束

B.避免零件过约束

长圆孔大孔小孔（定位孔）

多个螺钉固定时

64第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA16.

宽松的零件公差要求本的关系宽松的零件公差要求：零件公差越严格，零件制造成本就越高，产品的成本就越高。严格的零件公差要求意味着：更高的模具费用；更精密的设备和仪器；额外的加工程序；更长的生产周期；更高的不良率和返工率；要求更熟练的操作员和对操作员更多的培训；更高的原材料质量要求及其产生的费用。

机械加工件公差与成65第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元

DFMACommerical

66Fine16.

宽松的零件公差要求

注塑成型PC零件的

公差与成本的关系：

精密级公差约为普

通级公差的1.3倍

注塑成型PC零件的公差第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA16.

宽松的零件公差要求

A.设计合理的间隙设计合理的间隙，防止零件过约束，避免对零件尺寸的不必要的公差要对于重要的装配尺寸，在产品最初设计阶段就要重点加以关注，简化产品的装配关系，避免重要装配尺寸涉及更多的零件，从而减少尺寸链中尺寸的数目，达到减少累积公差的目的，产品设计于是能够允许零件宽松的公差要求67

求，不合理的零件间隙设计会带来对零件不合理的公差要求

合理间隙

零件A

零件B

零件CB.简化产品装配关系，缩短装配尺寸链第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA16.

宽松的零件公差要求

C.使用定位特征在零件的装配关系中增加可以定位的特征，例如定位柱等，定位特征能

够使得零件准确的装配在产品之中，产品设计只需要对定位特征相关的

尺寸公差进行制程管控，对其他尺寸就可以允许宽松的公差要求D.使用点或线或小平面与平面配合代替平面与平面配合使用点或线与平面配合的方式代替平面与平面的配合方式，避免平面的变形或者平面较高的粗糙度阻碍零件的顺利运动，从而可以对零件的平面度和粗糙度允许宽松的公差。原始的设计优化的设计68第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA17.

装配中的人机工程学

A.避免视线受阻的装配操作人员应当可以通过视觉对整个装配工序过程进行掌控，需要避免发生操作人员视线被阻挡的情况，或者操作人员不得不弯下腰、偏着头或者仰着脖子等非正常方式才能看清楚零件的装配过程，甚至通过触觉来感受装配过程、通过反复的移动调整才能对齐到正确的位置，这样的装配效率非常低，而且容易出现装配质量问题原始的设计优化的设计69第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA17.

装配中的人机工程学

B.避免装配操作受阻的装配在进行装配操作时，操作人员会有诸如抓取零件、移动零件、放置零件、固定零件等动作，产品设计应当为这些动作提供足够的操作空间，避免受到阻碍，从而造成装配错误甚至造成装配无法进行原始的设计优化的设计70第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA17.

装配中的人机工程学

B.避免装配操作受阻的装配在开阔的空间装配原始的设计优化的设计71第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA17.

装配中的人机工程学

C.

避免操作人员（或消费者）受到伤害在产品装配过程中必须保障操作人员（或消费者）的安全，不正确的产

品设计很可能给操作人员（或消费者）的人身造成伤害。例如，钣金机

箱中如果有锋利的边、角，就很容易刮伤操作人员（或消费者）的手指，

造成伤害。因此，对于机箱中操作人员（或消费者）容易接触的边、角，

在产品设计时必须增加压毛边工序，以保障操作人员（或消费者）的安

全D.

减少工具的使用种类、避免使用特殊的工具装配线上工具的种类过多会增加装配的复杂度，同时会造成操作人员使用错误的工具，引起产品装配错误特殊的工具会增加装配线的复杂度，同时操作人员熟悉特殊的工具也需要一定的时间72第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA17.

装配中的人机工程学

E.

设计特征辅助产品的装配操作人员的推、拉、举、按等施力动作都有一定的极限，当产品的装配所需操作人员的施力超出极限或者容易造成操作人员疲劳时，应当通过产品设计减少产品装配过程中所需的施力，辅助产品的装配

把手

内存插座73第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA18.

电缆的设计

A.

减少电缆的种类和数量74过多的电缆种类和数量不但增加成本，而且增加装配的复杂度，使得产品装配效率低，容易出现质量问题；产品结构优化；使用印刷电路板使用板对板连接器

装配效率第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA

7518.

电缆的设计

A.

减少电缆的种类和数量

原始的设计优化的设计第2部分面向装配的设计指南-DFA-钟元DFMA18.

电缆的设计

B.

合理的电缆布局在产品的设计阶段，合理规划电缆的走向和布局，可以大幅提高产品装配效率、同时避免复杂电缆布局引起机箱散