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1、精品学习资源技术背景1制造系统地组成是复杂地,它地各个环节相互藕合引, 某一环节中地决策往往会波及其他言,从而使这一决策对整个制造系统地作用复杂化. 例如对零件材料地选择必定对产品性能、制造工艺、加工设备、原料供应、成本伯算等多方面产生影响 .因此,如何在决策时综合考虑整个系统,使之趋于全局最优,是现代制造技术中地重 要问题. 过去,产品总是从一个部门递交给下一部门,每次都依据各自需要进行修改.“新产品在各部门间地抛接”是早期电子工业地生动写照. 在产品设计完成后 ,接着将进行产品地可制造性改造,修改零件图和公差 , 更新零件表、配置和装配图等文件.然后重组产品 ,向供应商再次订货.下一步由市
2、场和现场保护部门提交用户使用产品后反应地报告 , 以及产品性能与产品广告宣扬对比地报告. 这些部门地技术保护人员仍将提交关于保修期内返修率、零部件损坏率、故障猜测难易度及修理后产品性能地报告.（图示为这种串行地产品开发过程）但是, 由于产品设计和开发部门没有准时吸取后续工序各部门对新产品地改进看法, 或由于企业部门之间缺乏必要地治理制度和和谐解决措施, 致使产品设计缺陷、产品制造质量和售后服务等问题难以准时得到解决. 因而使公司产品在市场上地占有份额逐步削减, 有时严峻到导致公司破产倒闭.总之, 这种方式地缺陷是设计与制造地严峻分别. 设计师只负责依据功能要求把产品设计出来, 至于如何加工生产
3、 , 就是工艺师地事 , 这被一些国外学者形象地称为“扔过墙”Over the wall式地设计. 随着现代制造业地进展 , 这种设计方式地弊端越来越多地暴露出来：出于设计没考虑工艺, 设计出地产品制造成本高 , 没有竞争力；出于各环节串行, 生产预备只能在设计完全终止后起动, 延长了产品开发时间, 丢失了占据市场地机会；更为常见且很严峻地情形是：一些设计要求在制造时很难实现甚至根本无法实现, 由此导致地返工既铺张了人力 , 又延误了工期 .欢迎下载精品学习资源全球性地猛烈竞争迫使制造行业重新注视现有地设计与生产过程, 寻求一种新地设计思想与生产模式来实现他们“短周期、高质量、低成本”地抱负.
4、 面对制造地设计 Design for Manufacturing, DFM正是在这种需 求下进展起来地 , 并且已经成为很多企业用以提高竞争力地重要手段.2 DFM概念及其重要性DFM是一种设计方法 , 其主要思想是：在产品设计时不但要考虑功能和性能要求, 而且要同时考虑制造地可能性、高效性和经济性 , 即产品地可制造性 . 其目标是在保证质量地前提下缩短周期、降低成本. 在这种情形下, 潜在地制造性问题能够及早暴露出来, 防止了很多设计返工；而且, 对设计方案依据加工地时间和费用进行优化 , 能显著地降低成本 , 增强产品地竞争力 .讨论说明 , 虽然在产品成本中设计成本只占很少一部分,
5、但是, 产品成本地大部分 70 80 却是在设计阶段打算地 , 只有少部分 20 30 是在制造过程中打算地 . 由于 DFM方法地引入 , 可能会导致设计阶段成本地增加和时间地延长. 但是, 在产品开发过程中 , 错误发觉得越晚 , 由这个错误引起地一系列修改、返工与治理和谐所花费地时间越长, 费用越高 . 因此, DFM 在设计阶段出于考虑工艺而多花地时间费用能够在下游地制造阶段得到补偿 , 而从总体上达到了缩短开发周期和降低生产成本地目地.进入 80 岁月以来 , 制造性设计 DFM地三字母缩写形式 , 频繁显现在商业和制造业地出版物中. 正如我们所知道地 , 可制造性设计 DFM地优点
6、是加快产品开发周期、缩短投放市场时间TTM和降低制造成本 . 由于缩短投放市场时间 TTM 地压力不断增加 , 设计师和产品工程师不再有时间用对原型样品反复试验地方法以精确谐调一个新设计 . 另外, 新产品开发周期题短 , 以任何缘由引入一个设计修改方案地困难就越大. 所以, 在设计过程地早期阶段起用可制造性设计DFM原就 , 就可以防止产品性能要求和制造才能之间地不匹配.DFM 原就地运用 , 也能降低制造成本 . 图说明白做为在正确成本下获得更高性能地方法, 工艺改进相对于产品改进地影响 . 曲线说明白产品制造成本和设计复杂度地关系.欢迎下载精品学习资源DFM对这条曲线有不同地影响. 采纳
7、 DFM 能在产品性能不变时 , 降低设计地复杂度 , 同样在不转变制造地条件下也能够降低成本. 而且 DFM仍能帮忙产品设计师最充分地利用现有地制造技术.3 DFM与并行工程并行工程 Concurrent Engineering, CE是针对传统地串行产品开发过程而提出地. Winner在 1988 年对CE给出地定义为：“并行工程是对产品及其相关过程 包括制造过程和支持过程 进行集成化并行设计地一种系统化方法 . 这种方法力图使开发者从一开头就考虑到产品整个生命周期 包括质量、成本、进度及用户需求 中地全部因素” . 其要点为：多项工作同时并行进行, 做每项工作时尽量考虑相关地各种因素.从
8、对产品串行设计过程地分析可知, 传统地制造过程存在着严峻地缺陷. 为了转变这种状况 , 很多公司开发了制造后改善系统 . 在产品提交制造部门后地再设计中引入了成本降低方案和价值工程, 以降低成本和提高质量, 并且为此开发了培训程序. 新产品地开发仍主要集中在讨论和开发部门, 但是制造部门、营销保护部门对零件、部件地设计提出了符合公司制造才能地制造工艺要求, 和装配、修理便利性要求和准就. 这种新地运作方式和系统促进了世界性大公司之间地激竞争, 促使各公司把竞争策略转向以在产品质量上取得全球性地有利竞争位置为中心. 而这又是通过采纳并行工程CE 、可制造性设计 DFM等方法来实现地 . 在这过程
9、中 , 面对制造地设计（ DFM）成为并行工程地核心技术. 有地学者甚至把两者作为同一个概念来论述. DFM和 CE 地关系可以从以下几方面来看：1. DFM是 CE 地思想核心 .设计与制造 , 是产品生命周期中最重要地两个环节. 所谓并行工程 , 最重要地是 产品设计与制造过程地并行 . 在设计阶段就考虑可制造性是CE 最基本地优势所在 .2. DFM是 实现 CE地关键技术 .CE只是一种生产哲理 , 要应用到实际生产 , 必需要有诸多地支撑工具.在 CIMS 中, 最主要地工具是 CAx 技术, 而在 CE 中, 最核心地工具是 DFx 技术.3. CE是 DFM（DFX）在产品生命周
10、期上地拓展.自从 DFM地概念被提出以来 , 又相继显现了很多 DFx 地概念 , 例如 DFQDesign for Quality,DFRDesign for Reliability,DFDDesign for Disassembly等等, 这些概念逐步掩盖了从设计、制造、使用到回收地整个产品生命周期, 这实际上已经拓宽了DFM 地概念 , 形成了CE地思想 .进展简况进展历史DFM设计方法运算机帮助 DFM运算机帮助 DFM地实现技术总结 -DFM 地真正作用1 进展历史早在七十岁月 , 就有学者提出了 DFM 地概念 , 但是始终都停留在方法论 methodology地阶段：只是提出一
11、些定性地指导原就 , 但很难运用到实际设计工作中去. 近几年来 , 随着 CE 成为国际性地讨论热点 , DFM 作为CE地关键技术受到了广泛地重视, 而当今地信息技术就使DFM地真正实施成为可能 . 这些因素促使 DFM 向应用阶段进展 , 显现了一些运算机帮助DFM系统. 但是其中大多数都是原型系统, 很多关键技术尚未解决 , 离有用化仍有相当地距离 .因此, 有关 DFM地讨论经受了两个重要阶段 , 一个是以大量地与制造有关地设计准就指导设计地DFM设计方法阶段 , 另一个就是所谓地运算机帮助DFM阶段. 我们现在所说地 DFM就是以运算机和信息技术作为帮助工具阶段 .欢迎下载精品学习资
12、源2 DFM设计方法长期以来 , 工程师和学者们就意识到在设计中考虑工艺地重要性 , 他们从方法学地角度 , 提出了很多反映DFM思想地设计方法 , 这些方法大多是定性地指导原就 , 对指导设计师地工作起了重要作用 , 可以认为是DFM技术进展地前期阶段. 其中比较典型地有下面几种：设计公理 Axiomatic Approach这种 DFM方法认为 , 良好地设计都符合肯定地原就或公理, 用这些公理去指导设计决策就可以得到工艺性好地设计 . 依据定义 , 公理必需适用于设计决策地全部范畴, 适用于设计过程地各个阶段和层次. 由于这些公理特别抽象 , 只有那些具有丰富体会地工程师才能对它们有深刻
13、地懂得, 因此, 设计公理地应用并不象它地表述形式那样简洁 .设计准就设计准就是从多年地设计和制造实践中总结提取出来地, 特别类似于我国传统地机械制造工艺学等书中地结构工艺性规章. 与设计公理相比 , 这些设计准就更为详细化, 易于在设实践中对比料用 . 成组设计采纳成组设计技术 , 可以使得新地设计地可制造性得到基本地满意. 由于新设计方案是从成熟设计中（数据库）中得来地 . 更重要地是成组设计可以有效地掌握零件种类地繁衍, 削减没有必要地设计.尽管 DFM地设计方法很多 , 但是要真正运用到实际生产中却有很多障碍. 主要表现在以下两方面 .1. 对跨领域地特地学问地需要. 要实现 DFM,
14、 要求设计者既有相当地设计技能, 又有丰富地工艺学问,仍要对本企业地设备资源情形有充分地明白, 这样地“全能型”设计工程师在企业中几乎找不到.2. 为了便于各部门之间地信息沟通, DFM 方法通常建议成立跨职能地协同工作组. 这种小组包含来自设计、工艺和工装等部门地人员, 大家在一起办公 , 以保证设计与下游工作相匹配. 但是企业内部人事组织结构是协同工作组地最大障碍 . 由于诸多缘由 , 小组成 员很难在这种暂时组织中高效地工作.3 运算机帮助 DFM由于上述地两方面困难 , DFM 很难在传统地手工设计中得到贯彻并取得成效. 到了八十岁月后期 , 出于运算机技术地突飞猛进 , DFM 才得
15、到了真正地进展机会：1. 运算机可以担负 DFM 中地大量运算工作 . 这既包括复杂地数学运算 例如针对零件地几何推理 ,又包括繁琐地数据检索 例如工艺参数地查询 , DFM 地工作效率因此而大大提高.2. 运算机帮助设计 Computer Aided Design, CAD和运算机图形学 Computer Graphics, CG己从简洁地二维绘图进展到三维地实体造型. 利用三维实体模型 , 运算机可以实现在二维图纸上难以进行地几何推理 , 从而有才能对零件地势状进行评判和优化.欢迎下载精品学习资源3. 运算机网络和通讯技术地进展, 使得不同职能部门地沟通变得便利又快捷. 设计部门和工艺部门
16、通过网络相连后 , 两者无需见面即可沟通信息. 这样, 很多设计中潜在地问题都会由于设计和制造地准时沟通而得到解决.4. 人工智能与专家系统技术地进展, 使得既懂设计又懂工艺地“全能设计师”成为可能, 这就是 DFM专家系统 . 利用工艺专家地工艺学问和车间层地资源数据, 专家系统地推理机可以实现对设计结果地评估 .正由于如此 , 运算机帮助 DFM正在成为 DFM地主要形式 . 可以认为 , 运算机帮助 DFM是 DFM进展地新阶段 . 依据制造工艺地不同 , 目前地 DFM讨论主要集中在以下领域：铸造和注塑 钣金加工 印刷电路板 粉末冶金 切削加工4 运算机帮助 DFM地实现技术（1） 基
17、于学问地系统这种形式是通过学问库中地工艺学问, 数据库中地制造资源数据, 对 CAD地设计结果给出可制造性评判, 对不同地设计方案进行优劣评佑, 更进一步就可以对制造成本和生产时间进行猜测.基于学问地系统是是目前国内外采纳最多地DFM 模式. 其优点在于： DFM 系统比较独立 , 便于摸块化 . 系统有较好地柔性 , 易于进展和保护 . 但在处理复杂地零件地几何问题时就显得不是特别有效.（2） 基于几何推理地系统：这种系统主要用于对零件结构工艺性地评判. 其主要信信息来源是零件地实体模型 如 Pro Engineer, I- Deas 等 CAD 软件地几何模型 ,通过几何推理方法 , 可以
18、对零件集合约束方面地结构工艺性问题进行检查. 这类系统具有如下优点：可以直接利用：零件地全部几何拓扑信息, 再辅以工艺参数信息 , 因此它具有全面地信息来源 , 与基于学问地系统相比更具潜力. 由于几何推理是直接对零件地几何托扑信息进行分析, 因此它在运算复杂地几何量, 识别复杂地几何问题时具有优越性 , 而且零件越复杂这种优越性越明显. 缺点在于几何推理运算复杂, 难度大 . 而且系统地功能不易拓展 .（3） 面对并行工程地 CAPP系统DFM地实质就是把产品设计和工艺规划集成到同一活动中.在 CAPP中显现地任何制造性问题能够随时反馈到 CAD, DFM 和 CAPP 在功能和进程上融为一
19、体 .这种系统地优点在于：并行性好, 产品设计与工艺设计能够几乎同时完成；由于有CAPP供应工艺信息地支持 , DFM 地难度有所减轻 . 缺点是：由于 CAD、CAPP并行交互 , 肯定程度上延长了设计阶段地时间； CAPP与 CAD 并行进行 , 随时交互 , 对网络系统地要求较高；两者并行地进程掌握特别复杂, 需要功能强大地集成框架地支持 .（4） 制造特点设计造型系统这种方法与前三者地区分在于它不是后验式地, 而是直接对设计决策起作用, DFM 过程融于 CAD系统中 . 详细地说 , 第一依据工艺方法 铸、 锻、切削等 和制造资源建立特点元库 , 这些特点元在规定地制造环境中都是可制
20、造地 Manufacturable, CAD地造型过程以库中地特点元为“原料”进行, 以保证设计出地零件有较好地可制造性 .这种系统地优点在于：直接约束零件地造型过程, 而不是事后评判 , 因此作用更加直接 , 削减了反馈环节： 由于设计本身是基于制造特点地, 因此,CAD与下游零件地信息从一开头就是一样地, 防止了特点提取和识别过程 . 但这种方法只能解决简洁地可制造性问题欢迎下载精品学习资源5 总结 -DFM地真正作用最终, 有一点需要指出地是： DFM只是从零件是否易于加工地角度对零件进行分析, 也就是说 DFM系统地任务和功能只限于对设计进行评判, 并反馈相应地改进建议 , 至于是否真
21、正修改设计 , 就要出设计师综合考虑功能要求、工艺要求, 以及其他因素来打算 . 究竟, 在零件地设计过程中,DFM 只是一个决策支持系统 , 其目标是为 CE 地群决策供应支持 .可制造性设计原理设计公理设计准就1 设计公理设计公理是一种结构化方法, 它从一系列地功能要求动身, 完成产品地设计 . 这是由麻省理工学院MIT 地Nam Suh教授提出来地 , 并在其著作设计原理中作了概述. 它是一种数学表达 , 区分了胜利产品地属性并显示了不能制造地失败设计. 把设计过程看做功能要求地开发, 把这些要求通过设计矩阵映射成设计参数,然后再映射为制造过程变量. 功能要求和设计参数是层次性地, 应将
22、其分解为于要求和予参数.设计函数由两类约束条件限定：输入约束, 由产品说明描述打算；另一类是系统约束, 由产品地使用环境打算. 这些约束条件作用到设计参数上形成实现从设计到物理参数地边界条件.设计公理可用于开创性地产品设计, 设计地实现是在起步或增长阶段. 有两条设计公理：独立性公理 , 保持功能要求 FRs 地独立性 .信息公理 , 使设计地信息量最小. 它是 KISS 即“保持浅显易懂” 地数学表述 .公理地推论 , 由设计公理所得地推论和制造公司开发地很多设计准就特别相像.设计准就和设计公理推论地分类相同：耦合设计地去耦；功能要求地最小化；物理部件地集成、标准化； 对称性；最大地公差等
23、.2 设计准就面对制造地一般设计准就主要有：简化零件地势状；尽量防止切削加工由于切削加工成本高； 选用便于加工地材料；尽量设置较大地公差； 采纳标准件与外购件；削减不必要地精度要求 , 等等.由于不同地加工方法存在较大地差异, 详细到面对不同加工地设计, 必定有不同地详细地设计准就.针对电子产品 . 这些准就可以归纳如下：（1） 耦合设计地去耦其一是模块地装配在总装时不需要调整就达到系统地功能. 这削减了装配成本 , 提高了自动化程度 , 有利于保护和整修 .很多电子产品正排除对总装调整地需要. 这可由鲁棒地 具有不需调整地可控地变更性 设计来实现 . 其它地方法有在子装配时进行调整, 例如阴
24、极射线管 CRTs 地对准是在总装配前进行地, 或者是由用户完成最终地装配调整 , 例如 IBM Proprinter打印头地张力机构；HP586 微机地无螺钉件用户装配等.欢迎下载精品学习资源其二是自诊断才能 . 它能供应帮助制造机器地故障定位和自动诊断才能, 仍能供应现场识别损耗、偏移或失效地部件组件地才能 .自诊断地示例有产品每次开机时由微处理器进行地自诊断；用损耗指示器 机器地或是光学地 指示替换损耗部件地时间；通过对主要产品子系统地周期性监测来指示问题所在区域. 这些技术在电子工业中得到了广泛地应用 , 有着不同地效率 .新产品开发者地重要选择之一是自诊断地问题识别层次. 有很多人尝
25、试在元件地层次上进行问题隔离, 大部分都未胜利 , 由于用于元件故障隔离地附加电路和规律所付出地代价远超过所得利益. 最通常地方法是在印刷电路板 PCB 装配层次地自诊断 , 各个 PCB 椭监测 PCB 功能状态地指示器 如 LED. 大多数电子自诊断由PCB上微处理器储备器中驻留地软件激活, 或者从远处传软件过来 , 如地区或国家服务中心 . 任何故障隔离诊断软件地用户和工厂共享对削减新测试软件地投资是很重要地.（2） 优化功能要求把电子产品按功能划分为积木式地子配件, 使模块测试更简洁 , 提高了总装时地产品开发性能. 抱负地电子产品不需要任何地装配工具或特殊装置. 部件应削减 , 是自
26、对准和紧扣地 . 更为重要地是随着部件和子装配件装配地改进 , 生产操作者或服务人员足以直接进行调整, 替换和修理子配件 . （ 3）集成物理部件部件数目地最少化：运用以下三个原就排除余外部件：部件在完成其功能时, 是否肯定要相对其余部件移动.部件是否肯定由不同材料组成. 强度、绝缘性等 部件是否肯定要从产品上拆下来. 修理、替换等 使用价值分析工具简化设计：确认每一部件地必要功能； 查找实现功能地最经济途径； 用检查表简化部件地设计 .设计工程师通常并不熟识新部件地费用. 它们包括确定部件地费用；选择供货宦费用；部件和供货商资格验证地费用；选购和保持适当库存地费用；报废地风险. 每月加部件使
27、产品出错地平均时间增加. 据估量 , 一个新部件地建立要花费超过4 万元. Boothroyd和 Dewhurst 在他们地著作产品装配设计中提出了关于新部件必要地三个问题. 建议通过对检查表地全面考察来提高新设计地集成和功能. 部件地削减要求制造更复杂地部件 . 因此, 设计者在集成部件时应当心, 由于削减装配时间会影响制造成本.应当明确地是 , 没有适用于全部产品地固定设计准就. 上述地检查表是为了使部件设计者致力于削减部件地数量, 假如不能 , 就集成部件提高装配效率井使它们和当前制造工艺相兼容. 可以把检查表做为开发工程师设计更有效部件和产品地指南. 4 标准化掌握标准部件数目地一个主
28、要问题是设计者不清晰公司数据库中已有地相同或相像功能地部件. 虽然已有很多部件编号系统用来识别相同地组件和部件, 但仍不够 . 例如对一个设计者创立设计一个新地定位钢筋,比在已有地产品和部件数据库中去查找公司是否已用过相像部件要简洁得多.一个新地概念“成组技术”有助于设计者对标准部件地使用. 已有很多基于运算机地系统从数据库中检索出已有地部件 , 并把部件地 CAD图形显示给设计者 . 这些系统采纳特地地数据压缩和信息查询、检索技术来削减从数据库中识别和检索部件所需地时间及占用地运算机资源. 这些系统可以是独立地 , 也可以集成到公司地 CAE CADCAM体系中 . 这样地系统是特别昂贵地,
29、 但和整个产品生命周期中实现每一新部件地 4万元花费相比 , 为了削减整个开发费用 , 成组技术系统投资地回收率是比较好地.DFM地手段之一是设定一个积极地目标, 新设计使用指定数量地现有或标准部件,如 90. 这个目标看来达不到, 特殊是技术地进步不断地供应新地电子元件地现在. 认真考察一下 , 电子产品地很多组件已使用标准地基本部件 . 如电阻、电容、垫片和已有地规律器件, 因此, 这个目标是可以达到地 . 这一方案地优点是大大欢迎下载精品学习资源降低了新组件地开发成本 , 井提高了新产品地质量 . 既定地部件较少发生故障 , 由于它们地制造和装配过程已通过从前地便用而得到很好地验证.（5
30、）对称易处理地部件提高了装配效率, 对称部件使操作最简化 . 生产操作者和自动扮装配设备能更简洁地抓住对称部件进行下一步操作. 因而要尽可能地使用对称部件, 或者使他们地其余特性是单轴、双轴或全对称.如对称性不易达到 , 或制造对称部件地成本太高, 应增大非对称部件 , 使人工或自动方法抓取部件更简洁.使用非对称性地另一情形是扩大隐含地特点, 使抓取前地部件定位识别更简洁. 这样地设计特点有：附加地基座, 或用来特定表面或位置地特点, 如一个平面或某个特定边增加地台肩. （6）最大地公差部件地设计公差应包括最大可能容许偏差地自定位特点, 这有助于装配部件 . 制造公差对部件规格限制地关系称为工
31、艺才能指数. 工程师们应当有一个共同地目标：设计工程师能够把公差容限提高到最大, 同时仍保持产品地正确功能；而制造工程师应减小制造工艺地离散性, 可以采纳统计过程掌握 SPC 和其它一些质量提高工具达到 , 也可以通过更好地装备和工具更新和保护方案来实现, 仍可以采纳试验设计地方法. 它们共同作用地比率都计入进了工艺才能指数.可制造性设计地信息框架信息技术地作用支持 DFM地信息流DFM地信息技术要求从概念上讲 , 一个 DFM程序由三部分组成：人员及其组织, 设计和分析过程；以及支持这些组织和设计过程地信息技术 . 传统上各国企业地留意力集中在如何通过制造将材料 如零件 快速流畅地供应应用户
32、 . 现在, 投放市场地时间是由开发产品地才能打算地,DFM致力于把设计转化为高效地制造. 设计信息是设计转化到制造地“原料” . 信息技术能够有效地和谐、使用和转化设计信息, 并是促进和支持 DFM地催化剂 .1 信息技术地作用广义上讲 , 信息技术是为在全部不同层次上做出更佳决策, 供应信息 不仅是收集原始数据 地工具 , 是提高人员和组织在企业中作用地工具. 现代信息技术在企业中地重要作用可归纳如下：1. 信息系统供应企业有关员工解决问题地关键信息；2. 广泛获得有用地信息是有效地解决每个问题地唯独基础；3. 企业地信息共享可防止企业各级部门地互不通气；4. 可视化信息传递根本上加快了问
33、题地解决和方案地执行；5. 信息共享带来了竞争性；6. 有用地信息会产生更有用地信息.信息技术已经成为企业生产经营治理地必备技术. 这些信息地传递或准时信息沟通, 将在 DFM小组全部地参加部门之间发生：市场、工程设计、选购、生产、制造工艺、质量保证、原材料治理和工厂设备治理. 留意到大多数地公司运用DFM, 从一个工程到另一个工程地改进地周期标准来衡量自己地进步. 相反, 假如工程师和制造工准备采纳DFM方法取得投放市场时间地显著削减和开发成本地大幅降低, 及反馈给使用者地信息时 , 必需是接近即时地 .欢迎下载精品学习资源2 支持 DFM地信息流DFM地第一步是明白当前地设计和制造部门如何
34、和谐工作, 今日地信息是如何传递地, 需要哪些附加信息 , 以及它必需从哪儿流向哪儿. 这一步不只是把制造工作地结果传递回工程部门地事后工作. 为了更加有效 , 将对结果进行分析 , 并准时开发一些准就 , 以便让工程部门在当前进行地设计中运用它们. 工程部门从来没有一套明白其设计影响地一贯机制, 也没有提高设计可生产性地定量分析标准或工具. 以前, 这个分析地信息流通常仅在生产过程危险关头发生, 并且很少为了将来地运用进行定量地或适当地记录, 而是由一个高级制造人员审查或修正设计 , 使得它们可生产 . 当代企业不再拥有具备制造和工程学问及20 年以上地车间、现场工作体会地老工程师 , 而一
35、贯性地信息传递已经取代了他们位置置. 图所示是 DFM关键地工程信息流地示例.右图显示工程信息从DFM 学问库地流进流出情形欢迎下载精品学习资源当一个工程师需要选择一个零件时, 过去他将从供应商地产品目录中查找, 从以前地设计中查找或请教高级设计师 . 这将导致余外零件地激增和设计结果地宽偏差. 有了新地学问库 , 设计者输入零件需要地设计参数 例如, 一个故障率小于 100ppm地 25O 电阻 , 学问库将列出全部合格地零件和它们地故障率. 然后, 设计者可以选择满意设计目标地正确零件. 而且, 学问库是全部车间现场设计和指令地信息接收器, 并供应管道和安排机制 , 确保准时地信息流淌 .
36、 完善地学问库也包含进行设计生产率分析地评估工具. 学问库是由全部地部门所共享地 , 保证在做出设计、制造和选购决策时, 能得到一般地信息 .3 DFM地信息技术要求随着对公司情息需求地进展, 信息技术地要求也随之显现. 在信息技术新地作用中 , 显现了 DFM信息系统必需供应地几个关键属性：1. 柔性. 随着新要求地显现 , 能快速地转变信息流通路径和信息. 这种需求地转变将进展成在协作和信息共享中显现地成效 .2. 对用户地快速响应 . 人地特性更适合做已知结果地常见工作. 任何新地方法必需供应快速地用户响应, 以证明其价值超过了摸索法. 屏幕响应时间 , 需在数特别之一秒以内；分析程序需
37、在数秒到数分钟之内执行完毕 . 如能做到这样 , 结果令人中意 , 效益显著 .3. 一样性和易使用性 . 工程师、市场人员和制造部门需要采纳不同地申请, 这都是由不同地卖主填写地. 人机界面越一样 , 使用者就越简洁获得技术投资带来地好处. 使用者极少只使用一个申请, 因此, 那些申请应防止太复杂地用户界面, 以致于要频繁使用才能得到结果 如, 命令驱动 . 用户界面应足够简洁 , 以致只用几条命令就能使用户完成其任务.欢迎下载精品学习资源4. 为全部小组成员共享. 很多公司已开头关怀答应其成员广泛使用地成本. 他们也开头担忧专有信息地安全性 . 今日, 缺乏用户需求方面地信息和有关掌握成本
38、地制造参数, 数据地残缺是造成设计失败地主要因素 . 对于安全性 , 很多讨论说明多数地数据丢失是由于疏忽引起地, 任何信息系统或申请应至少要供应安全性口令, 不答应使用者越界申请 , 但不应引起使用者在多级或愚笨地安全性系统中地艰巨前进 . 这将阻碍使用并造成取得投资收益地失败.5. 成本- 成效模具面对制造地设计面对制造地设计 DFM（Design for Manufacturing ）是并行工程地重要内容 , 是实现模具并行工程地 关键技术 . 其基本思想是在模具设计地早期阶段, 充分利用模具制造地资源信息, 充分考虑产品制造过程中地制造相关性和制造约束 , 如结构工艺约束、装配工艺约束
39、、设备资源约束等, 通过模具地可制造性评判来提高模具设计地一次胜利率. 本文以注塑模和压铸模地生产为应用背景, 提出了模具并行工程及模具DFM地框架结构 , 对其中地相关关键技术进行了深化地讨论. 部分讨论成果已应用到实际生产中, 取得了较好地成效. 在应用中通过建立模具制造资源模型和模具装配模型, 可以便利地生成模具结构BOM表. 依据资源约束模型和模具地交货期约束 , 仍可以对模具地制造工艺进行肯定地评判和询问, 实现模具设计（特殊是工艺设计）和生产规划地集成 , 缩短了模具地制造周期 .1 模具 DFM框架模具 DFM是实现模具并行工程地关键. 我们开发地模具 DFM系统是以注塑模和压铸
40、模地生产作为应用背景. 其总体框图如图1 所示. 系统包括用户掌握界面、建模、分析和反馈模块. 建模包括建立产品模型、制造资源约束模型和模具装配模型；分析模块包括模具结构分析、工艺分析、复杂型面设计地可制造性分析等；反馈模块为设计系统供应分析结果和修改建议.1. 1 建模模块建模包括建立产品模型、制造资源约束模型和模具装配模型. 产品模型采纳三维 CAD工具建立 , 用于数控编程和复杂型面可制造性分析. 制造资源模型包括多方面 , 本系统是先从制造设备模型着手. 制造设备模型是指用于模具制造地设备信息, 包括静态信息和动态信息 , 用于模具制造工艺分析和复杂型面可制造性分析. 模具装配模型即模
41、具装配树, 用于模具结构分析和生产调度. 例如, 可以从模具结构树得到模具地BOM而, BOM是模具生产治理地必要信息.1.2 模具结构分析模具结构分析在模具总体结构设计完成后进行. 可以完成模具设计方面地一些校验运算工作. 如在做注塑模地结构设计时 , 运算模具地开模行程、抽芯行程、锁模力和注塑机参数等. 仍可以进行模具结构干涉检查,欢迎下载精品学习资源由于注塑模地结构往往相当复杂, 同时存在很多抽芯机构 . 在开模时 , 这些机构或许会发生干涉或抽芯达不到目地等情形 . 通过检查可以排除隐患 , 削减返工和试模次数 .模具结构分析是在产品和零件模型以及装配模型地支持下进行地.1.3 模具制
42、造工艺分析模具制造工艺文件是进行模具生产治理和调度地重要文档之一. 合适地工艺有助于模具生产治理和调度. 因此, 进行模具工艺设计时, 要同时考虑模具生产情形. 也就是要考虑制造资源和交货期约束. 所以, 模具制造工艺分析模块是基于生产规划和制造资源约束地.该模块可以在模具制造设备地动、静态模型支持下, 完成相关工艺询问 , 仍可以进行多工艺方案地经济性分析. 例如, 由于模具加工地特殊性 , 对于某些型面即可以采纳数控加工, 也可以采纳电火花加工 , 而采纳电火花加工方案就仍要另外预备电极. 这样就会产生多种工艺方案. 究竟采纳哪套方案就要综合考虑设备状态、加工成本、交货期等因素 . 而在这
43、些因素中 , 交货期和加工成本地考虑是首要地. 其结构如图 2 所示1 4 模具复杂型面可制造性分析模具型腔往往由复杂曲面构成 , 特殊是注塑模型腔更是如此 . 这就给模具地设计和制造带来了很大地困难 . 对于具有复杂曲面地模具 , 分型面地设计是一项特别重要地内容 . 好地分型面可以简化模具地结构 , 缩短制造和装配地时间 . 分型面地设计采纳几何推理地方法来实现 .复杂曲面可制造性分析地另一重要内容是在现有制造设备和刀具资源地约束下曲面地可加工性和数控程序地校验 , 以及分析曲面是否需要采纳电火花设备才能加工出来等.该模块目前仍处于开发初期, 进一步地工作正在进行当中.1.5反馈模块模具结
44、构分析、工艺分析和复杂型面可制造性分析地结果和修改建议可以通过反馈模块供应应并行设计小组地各相关成员 , 让设计者打算是否作相应地修改. 这个设计分析反馈地过程可以反复进行, 直到得到中意地结果为止 .2 学问地表达方式和推理模型欢迎下载精品学习资源模具设计、制造学问所涉及地领域是特别广泛地. 以压铸模和注塑模为例 , 在报价方面就包括了模具总体结构设计、模具复杂程度分类、复杂型面加工费用确定等内容；在CAE方面就包括了浇口、流道设计及流淌性分析等；在 DFM中地模具制造工艺分析方面就包括了加工方法选择, 加工机床选择 , 加工刀具选择 , 夹具选择等内容 .在人工智能中属于学问表达地工作不但
45、涉及设计几种在运算机地程序中储备信息地数据结构, 而且仍包括答应“有智能”地治理这些数据结构以进行推理地过程. 由于不同领域地学问复杂程度不同, 所以在系统中采纳地表示方式和推理模型也不尽相同. 例如, 在模具报价时 , 对于模具复杂程度地分类就是采纳特点表达方法, 对于模具结构中地不确定特点, 采纳具有肯定置信度地模糊特点来表达. 模具地报价采纳基于实例和规章地推理方法来实现 . 对于复杂曲面地可制造性分析, 涉及到很多几何信息, 采纳几何推理地方法来实现.在模具制造工艺分析中 , 采纳框架地方式来表达工艺学问.3 模具 DFM中地建模技术产品模型、制造设备模型和模具装配模型是模具DFM地基础 . 系统中采纳了面对对象地技术和基于数据库地方法来建立模具 DFM模型 . 本节主要介绍模具制造设备模型和装配模型地建模方法和实现技术.3.1 制造设备建模模具生产地主要加工设备种类有：数控加工中心、数控铣床、数控仿型铣床、数控石墨加工机床、数控电火花机、数控线切割机、三坐标