製造設計：深入指南

“可製造性設計（DFM）策略最重要的一點是它可以降低總體成本並提高生產效率。”

無論採用哪種製造方法，技術或工程圖都是製造任何物品的基礎。 CNC 加工、注塑成型、壓鑄和其他所有流程都涉及繪製目標零件（2D 或 3D）的虛擬設計，並根據該模型執行製造。這裡有一個繪圖策略叫做“ 製造設計」。這種方法指導設計師準備圖紙，以便其製造降低成本並保持所需的品質。

這篇部落格文章將涵蓋製造方法的設計原則以及準備此類設計的基本指南。 

什麼是可製造性設計 (DFM)？ 

它是設計產品、零件或組件以簡化製造階段的過程。工程師或設計師優化每個功能和元素，以確保設計與製造生命週期保持一致。

同時，DFM 的主要目標是緩解 製造工藝 具有高度相容的設計並降低成本。

• DFM 優化設計和材料，以降低成本並加速生產。
• 它涉及對設計和製造過程的徹底分析。
• 先進的電腦工具可以對製造進行詳細的模擬。
• 由於其效率和創新優勢，它在製造商中的採用率越來越高。

此外，可製造性設計方法可以在設計階段的早期實施變更。先進的軟體可以在電腦上模擬設計的製造。它可以根據特定製造技術的能力給出各種改進設計的想法。 

例如;

如果您正在建立軸設計以使用 CNC 銑削來製造它，則可以在電腦軟體中模擬該軸的銑削。它允許您在進行實際銑削過程之前準確地更改品質、週期時間甚至參數的設計。

製造設計原則是什麼？  

在開始設計之前，考慮正確的製造方法有助於確定繪圖的幾個方面，從公差水平到幾何形狀。例如，使用 EDM 或 CNC 製造的射出成型模具的設計可能需要一些單獨的考慮因素。

此外，可以找到一些原則來進行可製造的設計。然而，我們只會討論涵蓋大多數 DFM 策略的四個基本原則。 

1. 設計過程

起落架部分CAD設計

製造設計 (DFM) 中的設計流程專注於更易於製造的設計。關鍵方麵包括正確的尺寸標註，以避免模糊或複雜的測量，從而使生產過程複雜化。設計的一致性，例如標準化的孔尺寸或對稱佈局和簡單的工具。接下來，一致的厚度和無縫過渡

此外，一種製造方法的設計過程可能與另一種製造方法不同。例如，拔模斜度在模具設計中至關重要，但在 CNC 加工中則不然。 

我們以CNC製造設計的設計流程原理為例；

• 金屬的最小壁厚為 0.8 毫米，塑膠的最小壁厚為 1.5 毫米，以確保結構完整性並避免變形
• 孔的深度等於或小於其直徑的四倍，以確保穩定性和準確性
• 考慮加工表面上清晰的刀具通道。
• 內角半徑至少為型腔深度的三分之一

2.材料選擇 

選擇製造材料需要考慮強度、耐用性、重量、美觀、成本以及是否符合法規標準等因素。其次，材料應與預期的製造流程相容，無論是鑄造、鍛造、機械加工或模製。

DFM 材料選擇基於以下標準；

• 應符合產品的使用要求及使用壽命，如硬度、強度、導電導熱係數等。 
• 透過消除浪費或使用較便宜且容易獲得的選項，成本應該相對較低。
• 所選材料不會影響產品的品質或性能。
• 該材料簡化了製造流程並縮短了生產週期時間。

3. 時間和成本最小化

以製造為導向的設計實踐簡化了產品生命週期的各個階段，從設計到生產再到組裝。他們透過簡化設計、使用標準組件和優化組裝流程來實現這一目標。因此，他們也專注於減少材料浪費和能源消耗，以降低整體成本。

4. 模擬與測試

電腦模擬設計是一種新的、先進的原理。它特別有益於 原型製造商 因為他們可以透過模擬驗證其設計並預測潛在的製造和操作問題。

有限元素分析 (FEA) 和計算流體動力學 (CFD) 等模擬工具可以顯示產品在各種物理、熱和機械應力下的表現。這種主動方法有助於識別設計中的弱點，例如應力集中、潛在的疲勞故障點和組裝問題。因此，製造商可以在昂貴的模具和生產之前進行修改。 

製造設計指南

完美的製造設計需要不同的考量。設計人員可以在整個過程中遵循特定的指導方針來實現這一目標。

1. 較低的零件編號 

產品設計中的零件總數嚴重影響時間和整體專案預算。減少產品中的零件數量可以最大限度地減少並簡化製程和組裝的複雜性。

2. 組件標準化 

無論您設計什麼產品，您都可以尋找標準組件。例如，如果您設計機械設備，請使用標準軸承和密封件。

3. 設計多功能零件

在設計中提供多種功能的零件可簡化生產和組裝流程。它可以靈活地結合其他功能，例如自固定以幫助組裝。

4. 優化製造流程

選擇可降低製造成本的材料和製程。此外，您還可以避免不必要的精加工操作並修復合理的公差和表面光潔度。

5. 簡化裝配方向

您還需要考慮裝配設計。設計應便於在單一方向上進行組裝。垂直方向上，優選利用重力並簡化組裝過程。

6. 零件合規性

您可以合併允許裝配中存在一定差異的特徵，例如倒角或中等半徑。這些功能簡化了插入並降低了損壞風險。

7. 受控組裝

在組裝過程中使用觸覺感測、視覺系統和設計合規性可以提高效率並減少錯誤。

8. 廢物最小化 

設計考慮浪費的產品，特別是在減材製造。減少材料浪費有助於降低成本。

可製造性設計的一般規則

• 確保零件上的孔之間有適當的距離。兩中心之間的距離應為孔徑的三倍。
• 應明確基礎尺寸規格。您可以使用一致基準中的標準化尺寸來防止公差疊加問題。
• 最輕的可行重量，同時保持耐用性。
• 除非生產規模需要，否則應使用標準和簡單的工具設定而不是客製化工具。
• 結合充足的曲線過渡（例如圓角和半徑）以增強零件的堅固性。
• 為多個製造步驟制定零件設計策略，無需重新定位。

什麼是組裝設計 (DFA)？

指在設計產品時考慮定向、定位、插入、緊固等組裝因素。與 DFM 一樣，DFA 專注於減少組裝工期和費用。此外，在製造設計中結合DFM和DFA可以優化最終結果。

它促進；

• 更少的獨立組件以減少組裝步驟
• 直接插入
• 組裝定向簡單方便
• 設計階段的自動化組裝技術用於未來集成

DFM 與 DFA：有什麼不同？

儘管這兩種工藝都簡化了製造並相互補充，但 DFM 和 DFA 有所不同。 DFM 著重於製造流程，而 DFA 則著重於組裝階段。 

表：DFM 與 DFA

我們在 ProleanTech 幫助您優化製造設計

我們的設計師和工程師正在致力於設計滿足各種製造需求的零件和產品。他們與製造團隊和客戶密切合作，以促進無縫設計和生產過渡。因此，我們可以幫助您優化設計，以降低生產成本和時間。   

我們的製造工廠有 數控加工、鈑金製造以及更多設施。我們的設計支援和諮詢可以降低您的專案成本，同時保持品質和功能。

您可以上傳您的設計和有關其製造的其他資訊。因此，我們的設計團隊可以在進入生產階段之前看看我們能做什麼。

結語 

設計符合預期製造技術的能力是專案成功的基礎。多種設計和材料考慮因素可以優化生產時間和預算。這裡， 為製造而設計或為可製造性而設計 解決了品質結果的這些考慮因素。它指導設計人員以最小的複雜性和易於製造的方式準備防錯設計。 

常見問題

DFM方法能否降低製造成本？ 

是的！ DFM策略可以透過簡化製造流程、減少材料浪費和提高效率來大幅降低製造成本。

製造設計的例子是什麼？ 

製造設計 (DFM) 的一個例子是在新產品設計中使用通用和標準化組件。

DFM如何縮短生產週期？ 

可製造性設計透過簡化設計和流程來縮短週期時間，從而減少製造步驟和簡化組裝。

為什麼可製造性設計至關重要？

它有助於簡化生產過程並提高產品品質。 DFM還確保產品能夠更快進入市場。