浅谈产品设计的工艺性.doc
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浅谈产品设计的工艺性及工艺设计评审
关键词:
产品设计工艺性审查评审
传统习惯上,产品开发人员在产品设计时,主要关心和考虑的是产品的功能、作用、先进性和稳定性,较少考虑设计过程和制造过程之间的约束,甚至还不同程度存在“我们设计产品,你们生产产品”和“产品设计精度越高越好”的思想。
如果设计没有考虑行业和生产厂家的实际制造环境,这样的设计,对企业优质高效的生产会带来困难,因为产品设计工艺性的好坏,直接关系到加工难易程度、合格率、成本等因数。
因此产品设计后,进行工艺性审查和工艺设计评审很有必要。
1.产品设计的工艺性
设计决定产品的固有质量,据有关资料提供:
产品设计费用仅占总成本的5%,但产品70%成本受设计的影响。
因此先进的工业国家十分重视产品设计的工艺性,把产品设计的工艺性作为衡量产品先进性的一项重要指标。
工艺性良好的设计在一定生产条件下,采用合理的生产组织、正确的工艺技术方法就能充分显示出产品设计的良好经济效果,反之,如果工艺性差的设计,纵有良好的生产条件也无济于事。
因此,产品完整的设计工艺性概念可以归纳为:
在一定的生产规模和生产条件下,具有用“优质、高产、低消耗、经济效益大”的工艺技术方法制造出合格产品。
实质上产品设计的工艺性,是产品本身所具备的性质,产品的整个质量和可靠性取决于组成产品的每一个零部件和元器件,它反映出设计与制造的普遍联系又互相制约的关系。
2.工艺性审查的必要性
为了保证产品的设计工艺性,切实可行的办法就是对产品图样进行工艺性审查、分析,这也是产品结构和工艺在工作上的具体结合。
提供新的工艺技术、新的工艺成果,推荐经过生产验证、工艺性良好的结构,使之能够在预定的生产规模和生产条件下具有合理的结构工艺性,使结构设计更切合工艺加工,其目的是加快工艺技术准备和防止生产中可能产生的不良后果,达到“先有好的结构设计,然后有好的生产工艺”。
3.工艺性审查的基本要求
工艺性审查、分析是一项综合性强、涉及面广、产品结构和工艺在工作上具体结合的工艺技术工作。
因此必须充分发挥设计与制造各方面的技术力量,仔细消化图样,审查设计要求是否符合生产条件,应用本单位已有的技术成果,综合考虑工艺性、经济性和合理性等等,认真提出意见,及时协调矛盾,统一认识。
基本要求有五点:
(1)材料的选用审查
材料费用要占产品成本的很大比例,因此必须重视怎样节约原材料。
经工艺性审查后,应保证常规材料尽可能是本单位成批生产使用的材料,要注意提高原材料的综合利用率,材料牌号、品种、规格要少。
例如:
钣金件设计的尺寸大小要考虑原材料三种标准规格1000×2000、1219×C、1250×C,尽量进行套裁,提高材料利用率。
(2)零部件结构审查
零件结构图样是编制工艺文件的依据,设计基准要满足工艺要求,避免基准误差;零件几何参数选择力求简洁,便于加工制造,提高标准件所占比重;主要零部件要既具有先进性,又具有继承性。
零件的结构图形应便于刀具运动,减少加工面,避免盲孔等等。
下面简单举例我公司热水器设计中应注意几个事项:
加工
类型
注意事项
图示
钣金件
面底盖长边和上下板折弯边宽度不能太小,否则上下边刚性不够,热水器两侧容易起鼓。
螺纹预翻孔的高度h∠d/2。
(d∠6时)
底盖拉伸沉孔边与折边距离a≥5。
为了防止拉丝膜开裂,拉丝板成形深度h≤2mm。
焊接
面底盖与上下板焊接式结构,要设计焊接定位点,否则焊后会出现错位。
机加工
尽量使铸件壁厚均匀,可利用筋减少壁厚,减少铸件气孔、缩空、变形等缺陷。
加强筋设计应对称分布,厚度均匀,厚度一般取压铸件壁厚的2/3~3/4。
压铸件的孔和槽应尽量铸出,铸孔最小孔径≥Φ2.5mm。
压铸件的表层是致密而均匀的,厚度0.5~0.8mm,加工余量一般选0.3~0.5mm。
应避免设计细长孔,螺纹孔应设计为通孔。
弯管
为了适用我公司弯管机加工,热水器盘管旋向应设计为左旋。
进、出水管弯管设计半径R≥1.5d(管径),长U管弯管设计半径R≥2d(管径)。
装配
有螺母紧固的地方,扳手转动空间角度不得小于60°。
(3)公差配合和表面质量审查
公差和表面质量在每个产品设计中都要确定。
公差中既有尺寸公差,又有形位公差,它们对工艺方案的确定和产品成本,也有重要影响。
稍加严密的公差和表面质量,也可能需要相当复杂的制造技术,并显著的提高了生产成本和不合格品率。
理论上讲,应该制定刚刚可接受的公差和表面质量要求,以便降低制造成本。
(4)继承性审查
继承性愈大,生产的经济效益也就愈高,在结构设计时已考虑了产品零件的继承性,以及产品零件的标准化、通用化、系列化,而工艺分析时也要考虑工艺装备的继承性。
在审查分析时,应考虑采用已有的通用工艺装备,以减少工艺装备制造数量,提高继承性,加快生产技术准备工作。
4.工艺设计及评审
工艺部门除协助结构设计部门做好设计工作外,更主要是做好自身的工艺性审查、分析等关键工作。
在确定产品设计方案后,工艺部门就要根据产品设计要求和生产规模,提出工艺准备具体任务和措施,编制项目设计方案,明确规定有关人员的职责范围及设计进度等,也就是工艺方案设计。
为了保证工艺设计方案的可行性、经济性,对一些全新的、与基本结构较已有产品有重大改变的产品,应进行工艺设计方案评审。
评审主要内容如下:
评审类别
内容
工艺方案评审
根据产品设计要求和生产规模,提出工艺准备具体任务和措施,编制项目设计方案,明确规定有关人员的职责范围及设计进度等。
主要内容如下:
①对产品结构工艺性的评价;
②对工艺工作量的大体估计;
③自制还是外协的初步意见;
④必备的专用工艺装备设计、制造意见;
⑤必须的设备购置或设计、改装意见;
⑥关键零部件的工艺规程设计意见;
⑦主要材料和工时的估算;
⑧有关新材料、新工艺的试验意见。
样机评审
验证产品设计的质量、考核产品结构、性能和修正图纸,同时也要验证产品结构的工艺性,审查工艺上存在的问题。
内容:
①零件加工工艺性;
②装配合理性:
结构是否有干涉;
③装配路线与方法能否保证产品精度;
④对结构、零件提出修改建议。
小批量
试产评审
主要是对工艺、工装、质量控制的可行性和经济合理性进行验证。
内容:
①小批试产工艺、工装验证情况;
②工艺文件的完整性;
③加工、装配、调试、工序能力、加工的经济性等试制总结报告;
④关键工序质量控制点设置要求。
批量生产评审
进一步对工艺、工装、质量控制、设计文件以及生产组织方式进行验证,发现问题,加以改进。
①工艺文件(工艺卡、材料消耗定额、工时定额等)改进(完善)并定型;
②工艺装备(模具、夹具、刀具、量具、检具、辅具、工位器具)的必要改进并定型;
③生产效率的提高;
④零件合格率的提高。
5.结论
通过严格的设计工艺性审查和工艺方案评审制度,可以促使产品设计人员越来越重视产品加工工艺性,更加了解企业的工艺流程和生产设备等,同时也是工艺人员学习和了解产品结构、性能的机会。
通过这样的互动,相互增长知识,会使新产品研发周期越来越短,经济性更强。
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