BDI-DFMA-basic.ppt

1、BDI -DFMA原理和應(yīng)用方法,BDI-DFMA軟件簡(jiǎn)介,Boothroyd Dewhurst Inc.是開(kāi)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(jì)”領(lǐng)域的知名專家，提出了面向制造與裝配設(shè)計(jì)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(gè)BDI-DFMA軟件?，F(xiàn)在，BDI軟件包括4個(gè)主要模塊：Design For Assembly， Design For Manufacture，Design For Environment， Design For S

2、ervice,BDI-DFMA軟件簡(jiǎn)介（續(xù)）,面向裝配的設(shè)計(jì)模塊 Design for Assembly 9.4 Dfa 9.4 Item Library Dfa 9.4 Operation Library 面向制造的設(shè)計(jì)模塊 Dfm Concurrent Costing 2.3 DfmCost 2.3 Machine Library DfmCost 2.3 Material Library DfmCost 2.3 Operation Library,B&D DFMA基本原理,B&D DFMA方法對(duì)制造和裝配做以下定義： 制造是指產(chǎn)品或裝配中的單獨(dú)零件的制造。 裝配是指增加或聯(lián)接若干零件來(lái)形成

3、一個(gè)完整產(chǎn)品的過(guò)程 面向制造的設(shè)計(jì)是指，在零件裝配成產(chǎn)品之前，簡(jiǎn)化和方便零件制造的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 面向裝配的設(shè)計(jì)是指，簡(jiǎn)化和方便裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。,B&D DFA方法 用減少獨(dú)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(jì)方案的裝配時(shí)間。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)定了零件的搬運(yùn)時(shí)間和插裝時(shí)間。 計(jì)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(shí)、設(shè)備等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，定量地計(jì)算成本。,減少獨(dú)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(duì)運(yùn)動(dòng)？ 標(biāo)準(zhǔn)2：所考慮的零件必須與其它零件隔離開(kāi)？所考慮的零件與已經(jīng)裝配的零件相比

4、，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(dú)立零件的裝配或拆卸，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(duì)以上問(wèn)題的回答都是否定的，設(shè)計(jì)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(jì)約束，用獨(dú)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(xiàng)，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(shí)間，設(shè)定為3秒 TM：總裝配時(shí)間,裝配成本與時(shí)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(yùn)、插裝和連接的難度 兩個(gè)零件的裝配時(shí)間分為兩類 搬運(yùn)時(shí)間(

5、Handling time)：Identifying orientation, grasping, carrying 插裝時(shí)間(Insertion time)：Orient, insert, fasten,DFA分析的基本步驟,B&D DFA分析按照5個(gè)基本步驟進(jìn)行。 步驟1：確定裝配順序 步驟2：確定子部件的裝配時(shí)間 步驟3：確定子部件的裝配參數(shù) 總裝配時(shí)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(duì)所有子部件重復(fù)步驟2、3 步驟5：對(duì)最終裝配件/產(chǎn)品重復(fù)步驟2、3,Motor original design,Motor - 2.75 dia x 4.75,

6、2 motor screws - 0.2 dia x 0.6,Sensor - 0.187 dia x 1,Set screw - 0.06 dia x 0.12,Cover - 16 gage low carbon steel with soldered seams and painted 4.5 x 2.75 x 2.4,All dimensions in Inches,4 cover screws - 0.12 dia x 0.3,Base - Aluminum, machined 4 x 2.2 x 1,2 bushings - brass, machined 0.5 dia x 0.

7、8,Grommet - plastic, injection molding 0.7 dia x 0.4,End plate - low carbon steel painted 4.5 x 2.25 x 1.3,2 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(jī)（外購(gòu)件）、傳感器、外罩。DE=5.99,Motor redesign,Motor - 2.75 dia x 4.75,2 motor screws - 0.2 dia x 0.6,Sensor - 0.187 dia x 1,Set screw - 0.06 dia x 0.12

8、,Base - nylon, machined 4 x 2.2 x 1,Cover - injection molding 4.5 x 2.75 x 2.4,All dimensions in Inches,DE=14.92,BDI DFA的界面,結(jié)構(gòu)圖： 由裝配項(xiàng)目和裝配 操作組成的裝配樹(shù)。,問(wèn)題板： 與DFA分析相關(guān)的問(wèn)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(hào)。 在結(jié)構(gòu)圖中按照裝配順序增加對(duì)象（在BDI軟件中稱為條目，Entry），建立裝配樹(shù)。 在問(wèn)題板中，回

9、答關(guān)于每個(gè)對(duì)象的DFA問(wèn)題。在全部對(duì)象添加完畢后回答這些問(wèn)題，或同時(shí)進(jìn)行；可以保存回答問(wèn)題的狀態(tài)。 查看分析結(jié)果。包括報(bào)告、圖表和產(chǎn)品表單。,結(jié)構(gòu)圖(Structure Chart),結(jié)構(gòu)圖是一個(gè)樹(shù)狀列表，包括組成分析對(duì)象的零件(Part)、子裝配件(Subassembly)和操作(Operation)。裝配樹(shù)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(duì)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(xiàng)目和操作統(tǒng)稱為條目(Entry)，其

10、添加方式如下： Add Part Add Subassembly Add Operation Add Library Item 保存在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的零件或子裝配，已經(jīng)進(jìn)行過(guò)DFA分析。 Add DFM Item 在BDI DFM模塊中分析過(guò)的項(xiàng)目。,結(jié)構(gòu)圖(續(xù)),結(jié)構(gòu)圖可以由多個(gè)頁(yè)面組成，每個(gè)頁(yè)面代表一個(gè)獨(dú)立的裝配分析。增加裝配分析的操作如下： Insert New Analysis Copy Current Analysis Import DFA Analysis Import Text file 可選擇按照裝配順序或拆卸順序建立裝配樹(shù)。,問(wèn)題板(Questions Panel),問(wèn)題板包含了完

11、成DFA分析所需要回答的問(wèn)題。 隨著用戶在結(jié)構(gòu)圖中選擇不同的對(duì)象，問(wèn)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(duì)話框中改變問(wèn)題板的顯示內(nèi)容或方式。,DFA分析的問(wèn)題,進(jìn)行DFA分析必須為結(jié)構(gòu)列表中的每個(gè)Entry提供輸入數(shù)據(jù)。在BDI DFA軟件中，用戶通過(guò)回答問(wèn)題的方式提供輸入數(shù)據(jù)。 DFA問(wèn)題包括兩部分，Basic Question，Extended Question。 用戶必須要回答基本DFA問(wèn)題。根據(jù)基本問(wèn)題的答案，確定某個(gè)條目所需的裝配時(shí)間、裝配成本。,主裝配的DFA問(wèn)題,Life volume，裝配總數(shù) Labor rate，

12、人員工資 Overall plant efficiency，總體效率 在Setting問(wèn)題板中選擇計(jì)算費(fèi)用、時(shí)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(rèn)距離。,基本DFA問(wèn)題,基本DFA問(wèn)題如下： Definition Subassembly data Securing method Operation characteristics Minimum part criteria Envelope dimensions Symmetry Handling difficulties Insert difficulties Labor time,在BDI DFA軟件中，根據(jù)DFA原則提出了

13、若干組問(wèn)題。根據(jù)用戶的回答和軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)保存的基本數(shù)據(jù)，將裝配操作時(shí)間定量化。,Definition,項(xiàng)目名稱 零件或子裝配的編號(hào) 數(shù)目 項(xiàng)目類型,Minimum Part Criteria,按照減少獨(dú)立零件數(shù)目的準(zhǔn)則判定該項(xiàng)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)項(xiàng)。 Base part Material Movement Assembly 或者，把零部件標(biāo)記為可以消除的對(duì)象：fastener, connector, other,Securing method(緊固方式),Secured later 由后續(xù)的其它項(xiàng)目或操作來(lái)固定。 Crimp fastening 可以

14、產(chǎn)生塑性變形的機(jī)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 fastening Press方式是直線裝配操作，操作者用手來(lái)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(shí)間。 裝配后的零件被完全固定。 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(jiǎn)單操作固定零件 Staking 緊固件與基座連為一體 Threading

15、 fastening 螺絲、螺栓連接 其它需要旋轉(zhuǎn)360度以上的連接,Operation characteristics,對(duì)于螺紋連接、鉚接、卡扣、電氣連接方式，還要回答幾個(gè)問(wèn)題。 Auto fed Hand tighten Manual fed Screwdriver Wrench Number of revolution,Symmetry,對(duì)稱性參照物件上的對(duì)稱軸或插入方向來(lái)定義。 對(duì)稱性的指標(biāo)有兩個(gè)， Alpha symmetry，兩個(gè)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(dòng)的最小角度。,應(yīng)用零件的對(duì)稱性指標(biāo)，建立了零件對(duì)稱性與零件定向所需要時(shí)間之間的

16、關(guān)系。 定義總對(duì)稱角如下， 總對(duì)稱角=+ 實(shí)驗(yàn)研究表明，定向所需要時(shí)間與總對(duì)稱角成正比，接近線性。,Handling Difficulties,確定搬運(yùn)一個(gè)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(yán)重時(shí)，使搬運(yùn)時(shí)間增加1.5秒以上。 零件重量和移動(dòng)距離對(duì)搬運(yùn)時(shí)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(shí)，會(huì)增加搬運(yùn)時(shí)間。中小型零件的尺寸變化對(duì)搬運(yùn)時(shí)間有明顯影響。 零件太尖、太滑、太軟、太大影響搬運(yùn)。,Insertion Difficulties,確定將一個(gè)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(dá)性 使用工具的難度 定位和對(duì)準(zhǔn)的難度

17、 插裝的深度 題板中的項(xiàng)目可以多選。,Labor Time,工作時(shí)間被分解為若干部分，Item handling and fetching time 取和搬運(yùn)物品的時(shí)間。 Tool fetching and prep time 包括取、準(zhǔn)備和 放回工具的時(shí)間。 Insertion/operation time 根據(jù)緊固方式、操作特征和插裝難度等計(jì)算出插裝和連接時(shí)間。,Envelope dimensions,輪廓尺寸分成回轉(zhuǎn)體和非回裝體兩類。 回轉(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

18、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(duì)某個(gè)子裝配進(jìn)行分析，可以作為單個(gè)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), en

19、hanced 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?xiàng)給出分析結(jié)果。 包括以下條目 Count Minimum count Labor time Labor cost Tool/fixture cost Other operation cost Item cost Total cost DFA Index,報(bào)告與圖表,生成多種形式的報(bào)表供分析對(duì)比。 Suggestions for Redesign，依據(jù)問(wèn)題分類給出設(shè)計(jì)改進(jìn)建議。 設(shè)計(jì)改進(jìn)建議的分類 fasteners,

20、 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, ergonomic difficulties,項(xiàng)目庫(kù)(Item Library),常用項(xiàng)目(零件和子裝配)連同

21、相應(yīng)的DFA問(wèn)題可以保存在項(xiàng)目庫(kù)中。避免了重復(fù)輸入數(shù)據(jù)，加快分析進(jìn)度。 可以把整個(gè)DFA分析或其中的一個(gè)項(xiàng)目添加到項(xiàng)目庫(kù)。 把DFM Cost程序中的零件添加到項(xiàng)目庫(kù)。,操作庫(kù),常用操作保存在操作庫(kù)中。 操作時(shí)間和成本的模型用公式描述，每個(gè)操作都包括了公式。 用戶可以編輯公式。,添加DFM項(xiàng)目,B&D DFA和DFM Cost能夠關(guān)聯(lián)起來(lái)，在結(jié)構(gòu)圖中可以直接添加DFM項(xiàng)目。,DFM Concurrent Costing簡(jiǎn)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。 確定哪些零件對(duì)產(chǎn)品成本的影響最大。 對(duì)比采用不同工藝、不同材料加工同一個(gè)零件時(shí)的制造成本

22、。 分析不同設(shè)計(jì)方案，以降低制造成本。 可分析的工藝包括：機(jī)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€(gè)已有的成本分析。創(chuàng)建新的DFM文件時(shí)，同時(shí)建立了一個(gè)新的成本分析。設(shè)定基本單位。 設(shè)定零件

23、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(gè)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(jì)算制造成本。 查看分析報(bào)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(gè)條目，在這個(gè)操作之后增加一個(gè)操作。加工操作分為以下兩類， Operation：加工工藝 Machine Tool：機(jī)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(jī)加工(Machine tool)之后

24、，工裝、裝載和卸載操作也被添加。 在機(jī)加工條目下添加相應(yīng)的加工內(nèi)容 Turning, Boring Groove, Cutoff Drill, Reaming Tapping, Milling Threading Gear hobbing,成本分析的結(jié)果,給出零件的尺寸、加工工時(shí)、工裝時(shí)間、加工費(fèi)率等，就能計(jì)算制造成本。 Material cost Piece part cost，包括材料、工裝、加工 Process cost Rejects Setup cost Tooling cost，工具成本,報(bào)表,形成多種形式的報(bào)表 成本分解表 成本批量圖 成本分析結(jié)果報(bào)告 響應(yīng)報(bào)告,DFM的操作庫(kù),機(jī)加工、焊接、熱處理、拋光、檢測(cè)等操作分類定義在操作庫(kù)中。每個(gè)操作都有響應(yīng)的說(shuō)明 可以添加新的類、子類，添加新的操作。 每個(gè)操作對(duì)應(yīng)的時(shí)間和成本用公式描述。用戶可以修改操作模型，添加變量。,機(jī)加工操作,Turning，車