制造业设计概述：面向生产的方法

1.面向制造的设计的概念

新产品开发的成功率是衡量企业产品开发和创新的重要标志之一，直接决定了企业的市场竞争能力。我国企业往往有大量设计成果不能或难以有效地转化为有竞争力的商品，其中的重要原因之一是方案图样上的产品不可能按设计要求制造出来，或不得不用很高的成本才得以制成。面向制造的设计是改变这一现状、提高企业市场竞争能力的关键之一。

面向制造的设计的核心思想就是把产品的设计和制造工艺相结合，使产品易于加工和装配，保证产品质量，在满足客户需求的前提下缩短产品开发周期，降低产品生产成本，提高产品竞争力。在通常的产品开发过程中，设计者主要考虑的是怎样实现产品的功能和性能指标，而较少考虑产品的可制造性和经济性。这可能是由于在设计工作完成以前，产品的可制造性和经济性信息不够全面，进行可制造性和经济性的评价有难度；但更多的情况是设计者对产品的制造工艺及其技术经济性缺乏足够的了解。事实上往往只需对零件的结构稍加改动，就能用另一种更容易保证精度，同时也更便于实施的方法来加工或装配；或者即使仍然用原来的加工方法和装配工艺，其工艺性和经济性也有显著改善。另外，产品设计的标准化、通用化程度，产品各部分的精度等级分配等方面都与产品的可制造性和经济性直接相关。为解决这个问题，面向制造的设计要求设计者不仅要考虑产品的功能和性能的要求，而且还必须同时考虑其可制造性、经济性，使制造成本尽可能降低。

2.基于规则的面向制造的设计

基于规则的面向制造的设计，也称为公理化方法（Axiomatic Method）。该方法给予一系列设计指南，这些指南来源于实际的设计制造经验和装配实践。归纳和建立一系列便于产品加工和装配的设计规则是重要的，可用来评价产品的设计方案。在产品的初始设计阶段和再设计阶段，正确运用这些设计规则，将能达到面向制造的设计的基本目标。

面向制造的设计分为面向加工的设计和面向装配的设计，面向制造的设计规则相应地也包括了面向加工和面向装配的设计规则。通常采用的规则有：

1）产品中尽量采用标准件、通用件，这样可以降低产品的设计制造成本，而且易于保证质量，便于维修。(www.xing528.com)

2）尽量减少产品中的零件数，这样就直接减少了装配工作量，也提高了产品的可靠性。

3）尽量采用模块化设计，不但可以明显减少工作量，同时由于产品的最终装配是面向模块，装配工作量也将大大减小。模块化设计还可以扩大生产批量，降低生产成本，提高产品对市场的应变能力。

4）尽量采用少、无切削加工。成形技术正在从为工件切削加工阶段制造“毛坯”向着直接制造“工件”的方向发展，即精确成形或称净成形、近净成形技术。这对于简化产品加工过程、降低产品成本有重要的意义。

5）对于加工工艺性，在满足产品性能要求的前提下应选用便于加工的材料；按照“经济精度”的原则制定合理的精度要求，产品零件上的结构要合理，便于夹具安装，保证刀具能自由地进、退刀。

6）装配工艺性则需考虑装配尽量在外部进行，以便于观察和装配的便利，尽量减少装配工作面；装配在一起的零件应有互锁特征，如设计时增加一些凸凹特征，以便使零件保持原位；尽量使产品所需的装配方向最少，各零件应尽量在同一个方向进行装配，且最好是垂直方向，以便保证效率和质量；装配过程的重要特点之一是使被包容特征的形体进入包容特征的形体，为使零件易于装配，端口处需设立倒角、锥度或引导面等。