Design for Assembly
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DFA
•本课的目的
– 将DFA放入文章中
– 学习装配设计的基本规则
– 理解背景和历史
– 理解它的优缺点
依照Ford和GM的多元化
或:为什么DFM/DFA重要
•对于每个产品部分,大约有1000制造装备零件
•或者,对于每一个关于产品部分的公差尺寸或性质,关于制造装备大约有1000的公差尺寸或性质。
•像“装备”包括固定设备、运输机、冲模、夹具、自动设备、机床元件等
*注释:Ford的评估是1000,GM的是1800。
两者都是不正式的评估。
一些引言
•仅仅因为你能制造一些东西不意味着你能制造它
•制造便宜的[低成本]原料—你会被自己的错误葬送
•我不了解为什么它不能装配。
它已经通过检查
•传下来这样一句话我们不能用螺丝钉。
所以我们用按扣装配。
然后有传下来这样一句话通过下降测试很难。
所以我们放弃了它并且它崩溃了…
DFM/DFA的目标
•在历史上,按着惯例
– 降低成本,简化工艺
– 在设计过程中提高对制造问题的了解
•更宽广(本课的目标)
– 为了一个大的目标对制作和装配方法排序
•自动化、系统化、提高质量、柔性化的能力
•有权使用驱动装配的商业方法像定时交货
•创新设计、外购(Siemens进口簇)
•不可避免的推动DFM/DFA更早的进入产品生产工艺中,在这里它混合了结构。
(参考AITL基本问题和产品结构课程)
完成外购部件
来自天堂的装配*
•能够被一个戴拳击手套的盲人用一个手装配
•是稳定的并且可以自动校准
•公差是自由的并且宽大
•几乎没有夹具
•几乎没有工具和固定设备
•零件出现在合适的方位上
•对于自由进给零件不对称
•零件容易加紧和插入
*Peter Will博士,ISI
来自地狱的装配
•与前面幻灯片所显示的每种情况都相反
DFA的历史
•在群组技术中有着深远的背景
– 分类计划
•欧洲设计传统
•工程经济学
– 每个零件必须调整合适
•Boothroyd
- 零件进给物理学 – 1960s
- 零件处理和插入实验 – 1970s
- 主张装配成本=制造成本的30-50%
- DFA方法学和软件 – 1970s-80s
- 转换到主张零件是主要的成本并且更少的零件=更少的成本,即使那些零件更加复杂
样品成本细目分类
•VCR:90%零件,5%劳动力
•汽车发动机:75%零件,7%劳动力,7%资产,7%消费品
•袖珍电脑:65%零件,25%劳动力
•战斗机:50%零件和工具,40%劳动力
•上面的大部分恰是粗略估计,因为对于大部分零件,公司不能确切的知道他们的成本
*数据来自27个发动机生产线,国际机动车辆计划
传统DFA的特性
•采用简单的来理解驱动节奏的方法(关于逾期费的节奏经历)
•采用相关成本和时间韵律
•小的DFA使每一个装配步骤单一化
–单一零件
–手工装配
–小零件
–采用很多自由联系的节奏来评估不同水平的进给和处理
•大的DFA强调零件计数缩减
–它实质是在产品结构方面的另一种影响
–高级的塑料使零件计数缩减更加吸引人
复杂模型零件
Poschmann AG允许。
许可使用。
DFA02.ppt 2/3/2004
家庭热水系统族零件
铸型花费$100K到$500K并且一直到一年来发展和完善Poschmann AG允许。
许可使用。
DFA02.ppt 2/3/2004
融化点技术
Poschmann AG允许。
许可使用。
DFA02.ppt 2/3/2004
零件折中计算
衰退模型对于模型成本和时间
• $成本= 22500 + .82*尺寸, cc + 30*#尺度+ 2940*#激励者 + 7630*高精度结果+ 5470* 高公差
• 时间(周) = 13 +0.000055*尺寸 +0.007*#尺度
参考A. Fagade 和D. Kazmer,“最优组成合并在塑料产品设计中,”
ASME DETC/DFM-8921, 1999
• Boothroyd的模型包括一个复杂的因素,那就是驱动成本C=(特征数)1.24
DFM战略
范围的问题
•什么时候DFA能应用?
•什么时候DFA应该应用?
•在DFA能应用之前什么信息是所需的?
•设计者的优先权是什么?
• DFA能/应该从产品设计的“其他”中被分离出来?
抽水机的重新设计•了解Redford 和 Chal ,pp 118-119
•在新旧设计之间的不同是什么?
– 从产品功能的POV
– 从装配的POV
•在这个例子中我们看到了什么?
Redford—Chal 抽水泵的重新设计
Alan Redford授权。
许可使用。
气胎活塞的重新设计
•原始功能被完全理解了吗?
•在重新设计中被禁止了吗?
*按照Boothroyd 和Dewhurst的产品装配设计,业务手册1991
B&D抽水泵重新设计
传统DFA
•问题是:(Boothroyd除了注释外)
–装配每个零件-估计和减少时间
•进给和提出
•处理/运输/进入位置(Sony开发观点)
•无损害、碰撞、摸索的插入
-减少零件计数(最初由局部经济分析驱动,现在由零件本身驱动)
•两个相同材料的相邻零件?
•装配后他们向对于每个零件移动吗?
•过后需要拆卸吗?
•零件是主要功能的传递者吗?(Fujitsu,Lucas(Pahl & Beitz))
•如果不是,考虑将他们结合(但是要了解结构等级)•有太多的紧固件吗?
-识别成本驱动(Denso)
Sony的DFA
•像Handicams应用于产品
• “我们的设计者及早的将装配纳入估计中。
”
•方法:
- 概念设计在开发见解中被勾画
- 每个概念都受制于DFA分析和刻画
- 概念选择标准包括DFA刻痕
•一个Sony的技师20分钟内制作一架拍立得照相机的完整的开发描绘图。
Denso的DFA
怎样实行DFA
•制作材料的结构清单
•鉴别每一个零件配合并了解它
•选择一个合理的装配序列
•利用表格来估计操作和配合的时间
•理论上将必要的零件标记,包括所有的紧固装置•计算3*#理论上必须的零件
装配效率=
预知整体装配时间
•这个变动范围从组装机的5%到好的设计的30%
处理时间
零件只需要一个手
零件需要两只手
(Boothroyd Dewhurst授权, Inc. © 1999.) 许可使用.
插入时间
零件插入但是没有立刻被保护没,或合适的扣住来保护
一些概念上的问题
•什么是“基础零件”?
-记住交流发电机 – 在唯一的装配序列家族中螺母是基础,这一族可以不用重新定位来达
装配。
- “产品结构”的不同类型存在(拱形类)
• “不同”的意义是什么?
- 对于手工装配,Boothroyd有一些以时间为基础的数据(最初起源于研究生)
•为什么避免螺孔?
-25年前的经验可能不在应用
-看Blonder视频
人工对自动装配DFA
•对于一个人什么是流畅的
-使适应装配
-采用像镊子这样的工具
•在进给轨道上零件堵塞发生的最经常
- Denso:完美的零件没有堵塞
-一个不同的平衡在总运动和纯粹的运动时间
•插入的不同方法
Hitachi装配评估方法
回收和再利用的设计
Greg Blonder视频(17分钟1:45)•在Bell Labs讲演,1900,1月16日
•已经精密分析客户产品,大约5年
•谈论一天来分析每一个
•分类~4000零件包括60螺钉(!)
•告诉它意味着什么来得到高装配领域
•试图解释它来达到一个高水平实行阶段
•讨论快门和闪光部件
•他后来成为美国朗讯科技公司的VP。