可装配设计(DFA)的力量(下)

最近,在IDC为企业设计开发的部分新产品项目中,可装配设计成为产品开发的关键要素。
我们特地就此采访了IDC英国总部董事总经理Stephen Knowles博士,就如何获得“装配设计”最佳方案提出了建议及’秘诀’。
接下来将分享下半部分的采访内容。



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Stephen Knowles
IDC总部董事总经理


身为资深工程师,并具有机械工程专业博士学位,史蒂文是英国IDC的掌舵者。他在管理方面也具有丰富广泛的经验,负责过众多技术及非技术相关项目,对设计与生产的诸要素具有深入而详实的了解,对与医疗领域及产品设计开发领域,他的经验确保IDC能够为企业交付创新的优质产品,实现高竞争力。


分享以问答形式展开




问题1 :质量是如何在装配流程中体现的?



【Stephen Knowles】质量贯穿着整个过程。 开发产品时,我们通常会进行FMEA(失效模型分析)。 随后,也可以与制造商一起进行流程FMEA分析,检查流程中可能出现的问题。 审查设计的过程包括所有元件和它们可能失效的要素,也包括它们被错误装配的潜在可能性。

当产品由人工装配时,要确保它们每次以完全相同的方式装配,因为设备的可靠性和安全性取决于装配的正确性,这是一个非常重要的质量问题。 因此当我们从手工操作的角度考虑某一设计时, 要考虑哪些夹具和固定装置是必要的,以促成可重复且可靠的装配流程。

实际上,在我们为Venner开发电子可视喉镜时,我们就在IDC制作了首批50台样机。 在制作的过程中,为了在某些零件被固定住时将PCB卡在正确的位置,我们制造了许多夹具。 对于实现制造的精确性和高效性,夹具和固定装置可以是一种有效的方式。 夹具属于专业设备,为用于完成有助于零件装配的特定工作而专门设计的。


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为确保实际装配过程中的质量和可靠性,可以采用一些常见的设计技巧。

例如,使用防呆措施,帮助操作员在装配元件时避免出错。可以是任何类型的机械装置,在元件装配时,它们通过防止、纠正错误或引起对错误的注意,来消除装配错误。 防呆措施可以通过添加特征对称或圆形的元件中,操作员可以识别装配的正确位置,同时不能以任何其他方向装配。

或刻意地将零件设计成对称的,因此对齐方向便无关紧要,这对于加快装配流程非常有用。 将引入线插入孔和轴中可能会有所帮助,因此如果某些紧密配合的零件进入紧固阶段前就会有一个开口,可以在零件紧紧推入之前实现引导和自对准。

因此,考虑事情可能出错的方式并在设计中实际预测这些是一个关键原则。

在基于装配的设计中,原型制作也是一个重要阶段。 这意味着设计师可以在设计阶段进行产品装配,并在制作原型的过程中了解生产线上的工人可能遇到的一些困难。 原型制作意味着可以对设计和装配进行改进和测试,以找到最佳解决方案。 在设计转移到制造阶段时,我们通常制作试验用的夹具,并为之后的装配流程建模。



问题2: 减少元件数量和装配步骤会有什么影响?



【Stephen Knowles】如果你可以实现一件多用,那么你不仅减少了零件数量,也减轻了装配工作和装配错误的可能性。某些情况下,你可以通过注塑工艺合并结构件来减少所需元件。

我们曾为Strand开发过一个灯具项目 – 原始产品有49个元件,包括一些需要许多螺钉紧固在一起的耗时零件。这个项目的首要任务就是通过减少元件数量以提高制造速度。通过研究使用注塑工艺来合并零件的方法,IDC团队将零件数量减少到只有17件。 大大减少了装配时间并实现了质量缺陷的下降。

同样的案例还有IDC为Troowin设计研发的氢气燃料电池。


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问题3: 简单就是最好的吗?



【Stephen Knowles】对于大多数项目而言,元件的简单化是基于生产的设计的最佳方式。

部件少则耗时少,装配过程中出错率低,但是对于无法简化的极其复杂的设备来说,这种方法并不总是可行。 不过,这的确是理想原则。这类情况,借助夹具和固定装置的装配方案可以帮助加快装配流程并确保质量。

生产过程的原型制作和测试对于了解不同方案的影响至关重要。



设计技巧分享



最后,Stephen跟我们分享了五点基于装配设计的重要技巧:

  • 将制造与装配纳入产品设计最初的考量内容中,它必须与外观和用户需求一起成为设计流程的一部分;

  • 理解产品的产量、本质和装配要求:它是高产量、一次性使用的还是有维护和维修的需求?

  • 考虑可能的出错点并通过设计避免:粗心的装配会造成怎样的问题? 通过预测问题,可以设计出方案来避免错误装配;

  • 制作装配流程的原型并测试,检查并改进装配;

  • 不同的制造商有不同的偏向性与技能,制造商交流并协作,实现最佳装配流程与策略。



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