关于制造设计 (DFM) 的 3 件事

DFM 代表制造设计，是当您的设计从原型开发转向新产品推出时启动的产品开发流程的一部分。如果操作正确，它可以显着降低您的制造和生产时间和成本。在本文中，我们将讨论您需要了解的有关 DFM 的三个关键事项，以及它如何影响产品的可制造性。

什么是 DFM，为什么它很重要？

制造设计 (DFM) 是设计具有易于批量生产和组装的零件和组件的产品的实践。这是使产品生产经济化所必需的下一个产品设计水平。大多数经验丰富的工程师，由于多年的制造经验，会在早期阶段为制造工作构建一些设计，但是，整个过程非常详细，以至于它的工作需要自己的阶段。进行 DFM 的时机恰到好处，但如果在产品开发过程中太晚完成，成本可能会非常高。通常，制造设计的正确时间是在概念开发被冻结、构建几轮原型并在技术团队对设计充满信心的情况下完成足够的测试之后。

如何进行 DFM 分析？

• 审查并理解设计意图。
• 选择满足设计要求的材料，同时牢记所有增加成本的过程。
• 根据零件几何形状和预计体积确定每个零件的最终制造流程。
• 设计零件，使选定的库存尺寸最大限度地减少材料去除，从而缩短加工时间。
• 仔细检查公差以确保合适的配合、形状和功能，并确定尽可能松的公差。公差应考虑到能够使用所选制造方法生产的优质产品。
• 查看单个零件的复杂性（成本）与多零件装配体的装配时间。
• 对于注塑成型零件，检查壁厚、拔模、加强筋和纹理，以确保成型过程中的均匀性和一致性。
• 审查装配设计，仔细注意装配顺序、零件数量和所需装配时间。
• 尽量减少所需不同尺寸硬件的数量，从而减少所需工具。
• 尽量减少所需的装配夹具和夹具的数量。
• 公差部件便于在来料检验期间进行测量。尽量避免在测量时需要对零件进行切片
• 如果产品包含电子产品，请查看组装过程和客户最终使用的安全要求。
• 查看适当的产品标签，以最大程度地降低风险并遵守法规和行业要求。

影响制造设计的关键因素有哪些？

制造过程

对产品设计影响最大的一件事是制造所需的过程。如果您仔细设计加工零件以尽量减少设置次数，则可以保持低成本。例如，如果所有加工都发生在一侧，则无需松开夹具并重新定位到另一侧，从而减少时间和劳动力成本。可以最大限度地降低机加工零件成本的另一件事是生产它们所需的工具更换次数。例如，如果所有半径都相同且足够大，您可以使用相同的立铣刀去除材料并在拐角处生成圆角，从而无需换刀。此外，在整个零件上使用相同尺寸的孔或螺纹孔将最大限度地减少工具更换。 DFM 期间的另一个选择是消除需要将零件移动到另一台机器的二次操作。就像车床零件在铣床或 EDM（电火花加工）机器上完成的细节一样。随着 CNC 加工中心的进步以及第四轴或第五轴机床的增加，这一因素已变得不那么重要，尽管并非所有加工车间都拥有这些较新的机床。

零件数量

毫不奇怪，降低成本的最快方法是减少生产的不同零件的数量。根据功能和用户要求，这可能是不可能的，但有一些策略可以在不牺牲产品质量的情况下降低零件数量。某些部件可能能够从多个较小的部件组合成一个大型塑料部件。同样，模块化组件使您可以为不同的产品模型添加附加功能，而无需增加所有单元的零件产量。查看组件，看看您是否可以在多个地方使用相同的部件，例如将相同的部件用于外壳的两半。通过生产更大数量的一个零件而不是更少量的两个零件，您可以大大降低您的零件价格。它还会影响检查和组装成本，因为您不会对单独的零件进行文书工作和质量控制。

预计销量

预期销量在决定零件产量方面起着重要作用。如果产量足够高，考虑成型或铸造零件可能是有意义的。虽然这两个过程都涉及大量工具费用，但您可以通过在产品生命周期内摊销工具成本来降低零件价格。在某些情况下，最初可能会在最初几个月加工大批量零件，以使设计稳定。如果没有零件设计变更，生产方法可能会转变为模制或铸造作为降低成本的计划。

完成要求

零件的光洁度要求也会影响制造设计。根据材料和环境因素，有许多饰面可供选择。例如，金属零件将需要至少一次二次操作才能完成。最简单的选择是不锈钢，它只需要一个称为钝化的清洁过程。铝制零件的选择很多，其中阳极氧化有多种颜色，硬质阳极氧化、镀镍、喷漆和粉末喷涂是最受欢迎的。

要求的公差

公差列出了在损害产品功能之前允许的产品尺寸变化。检查公差是制造设计过程的一个必要方面。零件的公差不仅影响定价，还影响产品装配和功能。零件应具有公差，以确保它们装配在一起并在打印件上提供的范围内发挥作用。零件上过多的尺寸或非常严格的公差会导致检查时间更长，成本更高。更严格的公差也会增加制造成本并导致更高的零件余量。零件应具有公差，以便在检查时易于验证。如果公差需要专门的设备来生产或检查，也可能存在成本问题。好消息是随着 CNC 加工中心的出现，更严格的公差几乎是必然的。通常，+/- .005” 曾经是标准，但现在由于加工中心的精度，+/- .003” 不再那么昂贵了。

材料选择

材料选择不仅决定了原材料成本，还决定了加工进给率（时间）。由于当今许多产品都是机电产品，因此印刷电路板的设计和元件选择至关重要。仔细考虑组件的可用性；过时是一个代价高昂的问题。组件传热要求会影响许多电子板的性能和功能。热分析和安全性也是电子产品 DFM 审查的方面。有必要对产品性能验证进行审查，以确保组装人员的安全。虽然这与硬件有关，但软件的创建通常会得到仔细审查和一些更新。产品的测试和认证可能会对成本产生重大影响，但它们通常是一次性认证（CE 或 UL）。

组装过程

加上人工成本，您需要考虑所需的装配时间。如果简化零件将一个零件变成多个零件，需要组装，则需​​要权衡成本节约与增加的组装时间和必要的硬件。产品组装起来越简单，它的成本效益就越高。此外，如果不需要对齐固定装置或夹具，移动到单个复杂零件可能会节省资金。所有这些因素都需要在 DFM 期间进行评估。

在一篇文章中很难涵盖 DFM 过程的所有任务和细微差别。了解在您制作原型并进行充分测试之前，该过程无法开始，这是一个关键要点。另一个原因是该过程是严格的和多步骤的，需要由熟悉预期制造过程的工程师进行仔细的集成设计工作。在为制造进行设计时，经验是无可替代的。如果您不确定如何开始，或者想获得有关设计工具的专家建议，请联系我们，我们很乐意为您提供帮助。