DFMA原理和應(yīng)用方法課件

1、BDI -DFMA原理和應(yīng)用方法BDI-DFMA軟件簡介Boothroyd Dewhurst Inc.是開發(fā)DFX領(lǐng)域的分析軟件的專業(yè)公司。公司的兩位創(chuàng)立者Geoffrey Boothroyd和 Peter Dewhurst是“面向制造與裝配的產(chǎn)品設(shè)計”領(lǐng)域的知名專家，提出了面向制造與裝配設(shè)計的系統(tǒng)分析方法，在許多企業(yè)得到了成功應(yīng)用。以他們的方法為基礎(chǔ)，在1983發(fā)布了第一個BDI-DFMA軟件?，F(xiàn)在，BDI軟件包括4個主要模塊：Design For Assembly， Design For Manufacture，Design For Environment， Design For Serv

2、iceBDI-DFMA軟件簡介（續(xù)）面向裝配的設(shè)計模塊Design for Assembly 9.4Dfa 9.4 Item LibraryDfa 9.4 Operation Library面向制造的設(shè)計模塊Dfm Concurrent Costing 2.3DfmCost 2.3 Machine LibraryDfmCost 2.3 Material LibraryDfmCost 2.3 Operation LibraryB&D DFMA基本原理B&D DFMA方法對制造和裝配做以下定義：制造是指產(chǎn)品或裝配中的單獨零件的制造。裝配是指增加或聯(lián)接若干零件來形成一個完整產(chǎn)品的過程面向制造的設(shè)計是

3、指，在零件裝配成產(chǎn)品之前，簡化和方便零件制造的產(chǎn)品設(shè)計。面向裝配的設(shè)計是指，簡化和方便裝配的產(chǎn)品設(shè)計。B&D DFA方法用減少獨立零件數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)，確定產(chǎn)品零件的理論最小數(shù)目。確定設(shè)計方案的裝配時間。通過實驗研究，測定了零件的搬運時間和插裝時間。計算裝配效率，用DFA效率指標(biāo)比較不同方案的可裝配性。B&D DFM方法依據(jù)零件形狀、尺寸、加工工藝、工時、設(shè)備等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，定量地計算成本。減少獨立零件數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)1：所考慮的零件與所有其它已經(jīng)裝配的零件之間必須有相對運動？標(biāo)準(zhǔn)2：所考慮的零件必須與其它零件隔離開？所考慮的零件與已經(jīng)裝配的零件相比，必須用一種不同的材料？標(biāo)準(zhǔn)3：為了避免影響到其它獨立零

4、件的裝配或拆卸，所考慮的零件必須與所有其它已經(jīng)裝配的零件分離？如果對以上問題的回答都是否定的，設(shè)計者要考慮所考慮的零件與其它零件合并。裝配效率與零件的理論最小數(shù)目Boothroyd最先提出了“零件的理論最小數(shù)目”概念。根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計約束，用獨立零件分析標(biāo)準(zhǔn)確定滿足產(chǎn)品功能要求的最少裝配項，這就是理論上的零件最小數(shù)目。裝配效率(DE)NM：零件的理論最小數(shù)目Ta：基本裝配時間，設(shè)定為3秒TM：總裝配時間裝配成本與時間影響裝配成本的主要因素產(chǎn)品的零件總數(shù)零件搬運、插裝和連接的難度兩個零件的裝配時間分為兩類搬運時間(Handling time)：Identifying orientation, gr

5、asping, carrying插裝時間(Insertion time)：Orient, insert, fastenDFA分析的基本步驟B&D DFA分析按照5個基本步驟進行。步驟1：確定裝配順序步驟2：確定子部件的裝配時間步驟3：確定子部件的裝配參數(shù)總裝配時間，TM總裝配成本，CM零件的理論最小數(shù)目，NM裝配效率，DE步驟4：對所有子部件重復(fù)步驟2、3步驟5：對最終裝配件/產(chǎn)品重復(fù)步驟2、3Motor original designMotor - 2.75 dia x 4.752 motor screws - 0.2 dia x 0.6Sensor - 0.187 dia x 1Set s

6、crew - 0.06 dia x 0.12Cover - 16 gage low carbon steel with soldered seams and painted 4.5 x 2.75 x 2.4All dimensions in Inches4 cover screws - 0.12 dia x 0.3Base - Aluminum, machined4 x 2.2 x 12 bushings - brass, machined0.5 dia x 0.8Grommet - plastic, injection molding0.7 dia x 0.4End plate - low

7、carbon steel painted 4.5 x 2.25 x 1.32 end plate screws - 0.2 dia x 0.5零件的理論最小數(shù)目為4：基座、電機（外購件）、傳感器、外罩。DE=5.99Motor redesignMotor - 2.75 dia x 4.752 motor screws - 0.2 dia x 0.6Sensor - 0.187 dia x 1Set screw - 0.06 dia x 0.12Base - nylon, machined 4 x 2.2 x 1Cover - injection molding 4.5 x 2.75 x 2.4

8、All dimensions in InchesDE=14.92BDI DFA的界面結(jié)構(gòu)圖：由裝配項目和裝配操作組成的裝配樹。問題板：與DFA分析相關(guān)的問題、分析結(jié)果、圖形等。分析結(jié)果BDI DFA的主要操作步驟創(chuàng)建新的裝配分析或?qū)胍呀?jīng)創(chuàng)建的裝配分析。創(chuàng)建新的文件或插入新的分析。給出主裝配信息。裝配件的名稱、編號。在結(jié)構(gòu)圖中按照裝配順序增加對象（在BDI軟件中稱為條目，Entry），建立裝配樹。在問題板中，回答關(guān)于每個對象的DFA問題。在全部對象添加完畢后回答這些問題，或同時進行；可以保存回答問題的狀態(tài)。查看分析結(jié)果。包括報告、圖表和產(chǎn)品表單。結(jié)構(gòu)圖(Structure Chart)結(jié)構(gòu)圖是

9、一個樹狀列表，包括組成分析對象的零件(Part)、子裝配件(Subassembly)和操作(Operation)。裝配樹根條目是產(chǎn)品或裝配件。軟件提供了6種結(jié)構(gòu)圖顯示方式，用戶還可以修改顯示方式。選擇ViewStructure Chart Customize ，顯示對話框“Structure Chart View”，可以修改顯示方式。結(jié)構(gòu)圖(續(xù))結(jié)構(gòu)圖列表中的項目和操作統(tǒng)稱為條目(Entry)，其添加方式如下：Add PartAdd SubassemblyAdd OperationAdd Library Item 保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)的零件或子裝配，已經(jīng)進行過DFA分析。Add DFM Item 在

10、BDI DFM模塊中分析過的項目。結(jié)構(gòu)圖(續(xù))結(jié)構(gòu)圖可以由多個頁面組成，每個頁面代表一個獨立的裝配分析。增加裝配分析的操作如下：Insert New AnalysisCopy Current AnalysisImport DFA AnalysisImport Text file可選擇按照裝配順序或拆卸順序建立裝配樹。問題板(Questions Panel)問題板包含了完成DFA分析所需要回答的問題。隨著用戶在結(jié)構(gòu)圖中選擇不同的對象，問題板的內(nèi)容也相應(yīng)地變化。選擇“View Questions Customize”之后，用戶可以在對話框中改變問題板的顯示內(nèi)容或方式。DFA分析的問題進行DFA分析

11、必須為結(jié)構(gòu)列表中的每個Entry提供輸入數(shù)據(jù)。在BDI DFA軟件中，用戶通過回答問題的方式提供輸入數(shù)據(jù)。DFA問題包括兩部分，Basic Question，Extended Question。用戶必須要回答基本DFA問題。根據(jù)基本問題的答案，確定某個條目所需的裝配時間、裝配成本。主裝配的DFA問題Life volume，裝配總數(shù)Labor rate，人員工資Overall plant efficiency，總體效率在Setting問題板中選擇計算費用、時間和重量的單位，英制或公制。設(shè)定取用工具或物品的默認距離。基本DFA問題基本DFA問題如下：DefinitionSubassembly da

12、taSecuring methodOperation characteristicsMinimum part criteriaEnvelope dimensionsSymmetryHandling difficultiesInsert difficultiesLabor time在BDI DFA軟件中，根據(jù)DFA原則提出了若干組問題。根據(jù)用戶的回答和軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫保存的基本數(shù)據(jù)，將裝配操作時間定量化。Definition項目名稱零件或子裝配的編號數(shù)目項目類型Minimum Part Criteria按照減少獨立零件數(shù)目的準(zhǔn)則判定該項目是否需要被消除。根據(jù)零部件符合哪一條準(zhǔn)則，在題板中選擇相應(yīng)

13、項。Base partMaterialMovementAssembly或者，把零部件標(biāo)記為可以消除的對象：fastener, connector, otherSecuring method(緊固方式)Secured later由后續(xù)的其它項目或操作來固定。Crimp fastening可以產(chǎn)生塑性變形的機械緊固方式，通常用于金屬件。Electrical connection電線或電纜的一端連接到裝配件上Push or press fasteningPress方式是直線裝配操作，操作者用手來提供插入零件所需的壓力。Puss方式也是手工操作，但是要克服更大的阻力，因此需要跟多的裝配時間。裝配后的零

14、件被完全固定。Rivet fastening鉚接Self stick fastening在零件上預(yù)先涂有粘接層。在安裝自粘接零件之前，要揭去背紙；定位也要很小心。Snap fastening用簡單操作固定零件Staking緊固件與基座連為一體Threading fastening螺絲、螺栓連接其它需要旋轉(zhuǎn)360度以上的連接Operation characteristics對于螺紋連接、鉚接、卡扣、電氣連接方式，還要回答幾個問題。Auto fedHand tightenManual fedScrewdriverWrenchNumber of revolutionSymmetry對稱性參照物件上的

15、對稱軸或插入方向來定義。對稱性的指標(biāo)有兩個，Alpha symmetry，兩個可選插入方向之間的最小夾角。Beta symmetry，繞插入軸方向可轉(zhuǎn)動的最小角度。應(yīng)用零件的對稱性指標(biāo)，建立了零件對稱性與零件定向所需要時間之間的關(guān)系。定義總對稱角如下，總對稱角=+實驗研究表明，定向所需要時間與總對稱角成正比，接近線性。Handling Difficulties確定搬運一個物件的難度，即取物件、抓住物件或固定物件方向的難度。零件嵌套或摻結(jié)嚴重時，使搬運時間增加1.5秒以上。零件重量和移動距離對搬運時間有影響雙手操作一般要用1.5的懲罰系數(shù)零件厚度小于2mm時，會增加搬運時間。中小型零件的尺寸變化

16、對搬運時間有明顯影響。零件太尖、太滑、太軟、太大影響搬運。Insertion Difficulties確定將一個物件在裝配件中定位或插裝的難度。裝配位置的可視性、可達性使用工具的難度定位和對準(zhǔn)的難度插裝的深度題板中的項目可以多選。Labor Time工作時間被分解為若干部分，Item handling and fetching time取和搬運物品的時間。Tool fetching and prep time包括取、準(zhǔn)備和放回工具的時間。Insertion/operation time根據(jù)緊固方式、操作特征和插裝難度等計算出插裝和連接時間。Envelope dimensions輪廓尺寸分成回轉(zhuǎn)

17、體和非回裝體兩類?；剞D(zhuǎn)體的輪廓尺寸就是包容該回轉(zhuǎn)體的最小圓柱體的尺寸。非回轉(zhuǎn)體的輪廓尺寸，是包容該物體的最小立方體尺寸。Subassembly data選中結(jié)構(gòu)圖中的主裝配或子裝配條目后，可以看到子裝配數(shù)據(jù)框。Exclude，如果不需要對某個子裝配進行分析，可以作為單個零件處理。Labor rate，人員工資Overall plant efficiency，平均效率Manufacture Data輸入制造成本數(shù)據(jù)Piece part cost不含工具折舊Item cost包含工具折舊Tool investment加工該零件需要的工具投資與DFM模塊連接Picture & notes裝配列表中的

18、條目可以與一張圖片關(guān)聯(lián)?？梢允褂玫膱D形文件格式有JEPG, Bitmap, Icon, Windows metafile(*.wmf), enhanced metafile(*.emf)在記事框當(dāng)中，可以添加一些注釋或建議、分析。分析結(jié)果結(jié)果窗口包括兩列分析結(jié)果，Entry totals, Product?？梢灾痦椊o出分析結(jié)果。包括以下條目CountMinimum countLabor timeLabor costTool/fixture costOther operation costItem costTotal costDFA Index報告與圖表生成多種形式的報表供分析對比。Sugges

19、tions for Redesign，依據(jù)問題分類給出設(shè)計改進建議。設(shè)計改進建議的分類fasteners, connectors, unnecessary items, separate operation, holding down, alignment, access and vision, handling difficulties, severe handling difficulties, grasping tools, bulky or awkward, crane accessories, resistance, regrasping, supporting weight, er

20、gonomic difficulties項目庫(Item Library)常用項目(零件和子裝配)連同相應(yīng)的DFA問題可以保存在項目庫中。避免了重復(fù)輸入數(shù)據(jù)，加快分析進度。可以把整個DFA分析或其中的一個項目添加到項目庫。把DFM Cost程序中的零件添加到項目庫。操作庫常用操作保存在操作庫中。操作時間和成本的模型用公式描述，每個操作都包括了公式。用戶可以編輯公式。添加DFM項目B&D DFA和DFM Cost能夠關(guān)聯(lián)起來，在結(jié)構(gòu)圖中可以直接添加DFM項目。DFM Concurrent Costing簡介提供材料、工藝和設(shè)備信息，根據(jù)用戶輸入的零件形狀和尺寸數(shù)據(jù)快速估算零件的制造成本。確定哪些

21、零件對產(chǎn)品成本的影響最大。對比采用不同工藝、不同材料加工同一個零件時的制造成本。分析不同設(shè)計方案，以降低制造成本?？煞治龅墓に嚢ǎ簷C加工、吹塑成形、壓力鑄造、熱鍛、噴射成形、擠壓、粉末燒結(jié)、板料成形和PCB裝配等。DFM Costing 界面工藝圖結(jié)果面板右側(cè)面板的內(nèi)容隨著工藝圖中的條目變化。最初顯示的是零件的形狀、輪廓尺寸和成形方向。響應(yīng)面板(Response panel)確定零件形狀尺寸、加工工藝、材料之后，需要確定的基本變量在響應(yīng)面板中定義。響應(yīng)面板的內(nèi)容隨條目變化，軟件為所有變量設(shè)置初始值。DFM Costing的操作步驟建立制造成本分析或?qū)胍粋€已有的成本分析。創(chuàng)建新的DFM文件時

22、，同時建立了一個新的成本分析。設(shè)定基本單位。設(shè)定零件的形狀、輪廓尺寸、加工方向，選擇工藝與材料，創(chuàng)建工藝圖中的第一個條目。按照加工步驟，依次建立加工操作。給加工工藝、設(shè)備輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)或者使用軟件提供的數(shù)據(jù)。計算制造成本。查看分析報告。建立工藝圖建立新的分析后，工藝圖是空白的，必須設(shè)定零件的形狀、輪廓尺寸、加工方向，然后指定材料和第一道工藝。Forming direction與工藝有關(guān)。選中工藝圖中的一個條目，在這個操作之后增加一個操作。加工操作分為以下兩類，Operation：加工工藝Machine Tool：機加工，包括工裝、裝載和卸載操作在內(nèi)。軟件中提供了許多加工設(shè)備工選擇。加入機加工(

23、Machine tool)之后，工裝、裝載和卸載操作也被添加。在機加工條目下添加相應(yīng)的加工內(nèi)容Turning, BoringGroove, CutoffDrill, ReamingTapping, MillingThreadingGear hobbing成本分析的結(jié)果給出零件的尺寸、加工工時、工裝時間、加工費率等，就能計算制造成本。Material costPiece part cost，包括材料、工裝、加工Process costRejectsSetup costTooling cost，工具成本報表形成多種形式的報表成本分解表成本批量圖成本分析結(jié)果報告響應(yīng)報告DFM的操作庫機加工、焊接、熱處理、拋光、檢測等操作分類定義在操作庫中。每個操作都有響應(yīng)的說明可以添加新的類、子類，添加新的操作。每個操作對應(yīng)的時間和成本用公式描述。用戶可以修改操作模型，添加變量