制造设计：深入指南

“可制造性设计（DFM）策略最重要的一点是它可以降低总体成本并提高生产效率。”

无论采用哪种制造方法，技术或工程图纸都是制造任何物品的基础。 CNC 加工、注塑成型、压铸和其他所有流程都涉及绘制目标零件（2D 或 3D）的虚拟设计，并根据该模型执行制造。这里有一个绘图策略叫做“ 制造设计”。这种方法指导设计师准备图纸，以便其制造降低成本并保持所需的质量。

这篇博文将涵盖制造方法的设计原则以及准备此类设计的基本指南。 

 

什么是可制造性设计 (DFM)？ 

它是设计产品、零件或组件以简化制造阶段的过程。工程师或设计师优化每个功能和元素，以确保设计与制造生命周期保持一致。

同时，DFM 的主要目标是缓解 制造工艺 具有高度兼容的设计并降低成本。

• DFM 优化设计和材料，以降低成本并加快生产。
• 它涉及对设计和制造过程的彻底分析。
• 先进的计算机工具可以对制造进行详细的模拟。
• 由于其效率和创新优势，它在制造商中的采用率越来越高。

此外，可制造性设计方法可以在设计阶段的早期实施变更。先进的软件可以在计算机上模拟设计的制造。它可以根据特定制造技术的能力给出各种改进设计的想法。 

例如;

如果您正在创建轴设计以使用 CNC 铣削进行制造，则可以在计算机软件中模拟该轴的铣削。它允许您在进行实际铣削过程之前准确地更改质量、周期时间甚至参数的设计。

 

制造设计原则是什么？  

在开始设计之前，考虑正确的制造方法有助于确定绘图的几个方面，从公差水平到几何形状。例如，使用 EDM 或 CNC 制造的注塑模具的设计可能需要一些单独的考虑因素。

此外，可以找到一些原则来进行可制造的设计。然而，我们只会讨论涵盖大多数 DFM 策略的四个基本原则。 

1. 设计过程

起落架部分CAD设计

制造设计 (DFM) 中的设计流程侧重于更易于制造的设计。关键方面包括正确的尺寸标注，以避免模糊或复杂的测量，从而使生产过程复杂化。设计的一致性，例如标准化的孔尺寸或对称布局和简单的工具。接下来，一致的厚度和无缝过渡

此外，一种制造方法的设计过程可能与另一种制造方法不同。例如，拔模斜度在模具设计中至关重要，但在 CNC 加工中则不然。 

我们以CNC制造设计的设计流程原理为例；

• 金属的最小壁厚为 0.8 毫米，塑料的最小壁厚为 1.5 毫米，以确保结构完整性并避免变形
• 孔的深度等于或小于其直径的四倍，以确保稳定性和准确性
• 考虑加工表面上清晰的刀具通道。
• 内角半径至少为型腔深度的三分之一

2.材料选择 

选择制造材料需要考虑强度、耐用性、重量、美观、成本以及是否符合监管标准等因素。其次，材料应与预期的制造工艺兼容，无论是铸造、锻造、机械加工还是模制。

DFM 材料选择基于以下标准；

• 应符合产品的使用要求和使用寿命，如硬度、强度、导电导热系数等。 
• 通过消除浪费或使用较便宜且容易获得的选项，成本应该相对较低。
• 所选材料不会影响产品的质量或性能。
• 该材料简化了制造工艺并缩短了生产周期时间。

3. 时间和成本最小化

面向制造的设计实践简化了产品生命周期的各个阶段，从设计到生产再到组装。他们通过简化设计、使用标准组件和优化装配流程来实现这一目标。因此，他们还注重减少材料浪费和能源消耗，以降低总体成本。

4. 模拟与测试

计算机模拟设计是一种新的、先进的原理。它特别有益于 原型制造商 因为他们可以通过模拟验证其设计并预测潜在的制造和操作问题。

有限元分析 (FEA) 和计算流体动力学 (CFD) 等仿真工具可以显示产品在各种物理、热和机械应力下的表现。这种主动方法有助于识别设计中的弱点，例如应力集中、潜在的疲劳故障点和装配问题。因此，制造商可以在昂贵的模具和生产之前进行修改。 

 

制造设计指南

完美的制造设计需要不同的考虑。设计人员可以在整个过程中遵循特定的指导方针来实现这一目标。

1. 较低的零件编号 

产品设计中的零件总数严重影响时间和总体项目预算。减少产品中的零件数量可以最大限度地减少并简化工艺和装配的复杂性。

2. 组件标准化 

无论您设计什么产品，您都可以寻找标准组件。例如，如果您设计机械设备，请使用标准轴承和密封件。

3. 设计多功能零件

在设计中提供多种功能的零件可简化生产和装配流程。它可以灵活地结合其他功能，例如自固定以帮助组装。

4. 优化制造流程

选择可降低制造成本的材料和工艺。此外，您还可以避免不必要的精加工操作并修复合理的公差和表面光洁度。

5. 简化装配方向

您还需要考虑装配设计。设计应便于在单一方向上进行组装。垂直方向上，优选利用重力并简化组装过程。

6. 零件合规性

您可以合并允许装配中存在一定差异的特征，例如倒角或中等半径。这些功能简化了插入并降低了损坏风险。

7. 受控组装

在装配过程中使用触觉传感、视觉系统和设计合规性可以提高效率并减少错误。

8. 废物最小化 

设计考虑浪费的产品，特别是在减材制造中。减少材料浪费有助于降低成本。

 

可制造性设计的一般规则

• 确保零件上的孔之间有合适的距离。两中心之间的距离应为孔径的三倍。
• 应明确基础尺寸规格。您可以使用一致基准中的标准化尺寸来防止公差叠加问题。
• 最轻的可行重量，同时保持耐用性。
• 除非生产规模需要，否则应使用标准和简单的工具设置而不是定制工具。
• 结合充足的曲线过渡（例如圆角和半径）以增强零件的坚固性。
• 为多个制造步骤制定零件设计策略，无需重新定位。

 

什么是装配设计 (DFA)？

是指在设计产品时考虑定向、定位、插入、紧固等装配因素。与 DFM 一样，DFA 专注于减少装配工期和费用。此外，在制造设计中结合DFM和DFA可以优化最终结果。

它促进；

• 更少的独立组件以减少组装步骤
• 直接插入
• 组装定向简单方便
• 设计阶段的自动化装配技术用于未来集成

DFM 与 DFA：有什么区别？

尽管这两种工艺都简化了制造并相互补充，但 DFM 和 DFA 有所不同。 DFM 侧重于制造过程，而 DFA 侧重于装配阶段。 

表：DFM 与 DFA

方面	DFM	DFA
专注于	整个制造过程	生产组装阶段
目的	具有成本效益且高效的零件生产	减少装配时间和成本
关键考虑	材料选择、制造工艺	零件数量、零件组装和处理的简易性
好处	简化制造，降低复杂性	简化装配，降低人工成本
冲击	生产效率和可扩展性	装配效率和速度

 

我们在 ProleanTech 帮助您优化制造设计

我们的设计师和工程师正在致力于设计满足各种制造需求的零件和产品。他们与制造团队和客户密切合作，以促进无缝设计和生产过渡。因此，我们可以帮助您优化设计，以降低生产成本和时间。   

我们的制造工厂有 数控加工、钣金制造以及更多设施。我们的设计支持和咨询可以降低您的项目成本，同时保持质量和功能。

您可以上传您的设计和有关其制造的其他信息。因此，我们的设计团队可以在进入生产阶段之前看看我们能做什么。

 

结语 

设计符合预期制造技术的能力是项目成功的基础。多种设计和材料考虑因素可以优化生产时间和预算。这里， 为制造而设计或为可制造性而设计 解决了质量结果的这些考虑因素。它指导设计人员以最小的复杂性和易于制造的方式准备防错设计。 

 

常见问题

DFM方法能否降低制造成本？ 

是的！ DFM策略可以通过简化制造流程、减少材料浪费和提高效率来显着降低制造成本。

制造设计的例子是什么？ 

制造设计 (DFM) 的一个例子是在新产品设计中使用通用和标准化组件。

DFM如何缩短生产周期？ 

可制造性设计通过简化设计和流程来缩短周期时间，从而减少制造步骤和简化装配。

为什么可制造性设计至关重要？

它有助于简化生产过程并提高产品质量。 DFM还确保产品能够更快地进入市场。