面向制造的设计DFM

MLXG · 发表于 2021-9-27 13:38

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1.DFM概念

DFM有两种描述是作者比较认可的。

①面向制造的设计（design for manufacturing简称DFM）:指产品设计需要满足产品制造的要求，具有良好的可制造性，使得产品以最低的成本、最短的时间、最高的质量制造出来。

②一个完整的面向制造的设计就是针对零件制造材料和工艺的组合进行系统的、早期的选择，然后根据各种准则排序；

前者国内的解释，后者国外，各有千秋。

作者感觉，DFM翻译成：面向不同制造工艺的零件设计，更好。

其一声明不止一种工艺，其二声明由该工艺制造的零件设计。

DFM目的之一是为了引出该工艺的最大制造能力（和中药配药一个道理）。

1.1 概念的区分

很多国内公司，甚至是大公司，只将DFM概念单纯将当成塑胶模具讨论评审。（真的很常见！）

但是这里的DFM是更为大的一个概念，是指面向所有制造工艺的设计技术，包括塑胶、钣金、压铸、机械加工等利于制造的设计方法。

详细的方法，请查看这两本书：

①《面向制造和装配的产品设计指南》-钟元著；

②《面向制造及装配的产品设计》-（美）布斯罗伊德著

特别是后者，是十分厚实的一本书，并非只专注于浇注口、分型面等模具讨论点。特注！
1.2 SolidWorks的DFM是的，SolidWorks2018已经有DFM分析功能了。尽管相对于现在的DFM的excel表格检查而言，只是一个非常粗糙的功能（作者试过）。
相对于国内机械行业很多的的停滞不前，无疑达索公司正一步一步实现模块化设计的步骤。（作者也想做类似的软件，可惜力有不足）
这也证明，DFM的设计方法是次时代机械发展的方向。

2.DFM的内容和划分
2.1 制造工艺的系统划分

这是作者依据自己对制造工艺的理解划分的，让大家做个参考。

图片后期增加

2.2 面向不同制造工艺的零件设计DFM

根据产品的制造工艺不同，面向制造的设计（design for manufacturing简称DFM）包括：
. \0 {3 ~( H* V1）DFM-注塑件设计；
. w! X2 t9 Y+ n) t2）DFM-钣金冲压件设计；: @3 J( E, d$ c
3）DFM-压铸件设计；
# D" m* U6 H) u7 M1 m/ @4）DFM-机械加工件设计；4 ^$ x1 T8 e. f$ \/ i/ V: ?; P
5）DFM-粉末冶金件设计；
7 R; X! B- [6 @8 \% ~0 t6）DFM-砂型铸造件设计；: i+ {6 \+ J% P, w: t, P" n- ^
7）DFM-熔模铸造件设计；' v: u, K5 U9 P% t6 ~
8）DFM-锻造件设计；! R& l" b$ y# {* `8 h7 v
9）DFM-3d打印件设计；
; x9 W4 q" g+ S% [0 b10）DFM-铝型材（铝挤）件设计；4 P7 A" A' _" C4 N3 w, Z" u
11）DFM-橡胶件设计；
9 f; X( [1 K7 ]+ q: t8 t9 R等~~~~

可以说半本机械设计手册的内容，都在DFM的范围内了。

有道是千工万材，千种工艺万种材料，随着时代的发展还会源源不断的冒出来，比如近期比较流行的碳纤维工艺等。某种意义上DFM是学不完的。

DFM其实是告诉我们：设计每个零件时都要依据其制造工艺的不同，遵循对应的设计准则。

这也是为什么，机械工程师被要求现场去看看。其实就是要了解这些工艺，知道这些工艺的限制。

这里作者发现两个沟通难点：①以前的工程师或管理者不知道，这些工艺的设计准则（被写在机械设计手册上的），有了进一步的系统化运用，叫做DFM（在DFMA总章中有写）；②叫新手工程师去现场，新手工程师常常不知道看什么，或者很多新手工程师被叫到现场变成了一种免费劳力，这点是不利于设计学习的。

2.1 DFM的表格式运用

依据各个常用工艺的不同，作者制成了对应的DFM检查表。

运用方法是：事前遵循，事后补缺。（见DFMA总章）

面向制造的设计检查表的对象是：产品中所有的零件；

3.面向制造工艺的设计DFM，其错误理解先简单说说错误的两种理解：
3.1 忽视制造工艺的要求这容易出现产品制造工艺不熟悉的人身上，拍脑袋做设计。如果是leader级别的话真是灾难性后果。
在各种课本、手册中可以找到大量一般制造工艺的信息。对于每一种工艺需要进行分析，以便确定它所生成零件的属性的性能范围。这些性能中包括：可以产生的形状特征、自然的公差范围、表面粗糙度等。这些性能决定了一种工艺是否可以用来生产相应的零件属性。
这就是不能忽视制作工艺的最大原因！
如果铁了心要做，样机阶段也许不会有问题，关键是量产阶段超高的不良率会非常头痛，甚至会推倒重来。请有此觉悟！
3.2 只关注制造工艺的要求

这容易出现hr身上（专业知识限制问题吧，同时也未必算是错的行为）。做产品设计只招其零件制作工艺出身的人，如塑胶件找设计塑胶模具的，钣金件找钣金模具设计的。这种行为很难说算是错的。

但其结果是发现符合要求工程师很少，且把很多优秀的设计师拒之门外。

请注意，产品结构设计和模具设计是两回事情，原因如下：

①制造工艺并非全部都和产品设计相关的，相关的那一部分知识就是DFM，即所有接下来的分章中需要学的的知识；

②产品结构设计除了面向制造的设计，还有面向装配的设计DFA和可靠性设计DFR，所以制造工艺就算学习完整也只是完成1/4产品设计；

③制作工艺随着时代、国家、公司的变化人而变化的，并非从一个制作公司出来之后，就能将经验用在别的公司上。国内外公司差别尤其大；

4.对面向制造工艺的设计正确理解
正确的理解，就是要不忽视，也不只关注面向制造工艺的设计！
5.DFM从工艺过程和设备入门

这其实是作者写给自己的。作者自己有一个FDM的打印机，所以对3d打印件的设计要求比较深刻。

但其他设备确是不可能属于个人的。所以学习DFM，可以从下面几点入手：

1）工艺过程

可以从图片、动图、视频和现场查看。

比较经典的加工视频过程可以加入博客，作为设计积累。