- 相關(guān)推薦
注塑產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的可制造性設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的工學(xué)論文
摘要：隨著注塑產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)其使用性能和外觀藝術(shù)要求越來越高，但工業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅體現(xiàn)藝術(shù)性，更應(yīng)符合工業(yè)產(chǎn)品的制造特點(diǎn)和使用特性。作者提出了注塑產(chǎn)品的藝術(shù)創(chuàng)意與制造工藝相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)，還提出了注塑產(chǎn)品可制造性評(píng)價(jià)體系，針對(duì)注塑產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)過程特點(diǎn)，建立產(chǎn)品可制造性評(píng)價(jià)知識(shí)庫（CBR）。在MP3產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，驗(yàn)證了利用這種方法指導(dǎo)注塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)，能明顯減少設(shè)計(jì)變更、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；DFM；設(shè)計(jì)管理；評(píng)價(jià)體系
提出注塑產(chǎn)品的藝術(shù)創(chuàng)意與制造工藝相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，通過一系列從技術(shù)、工程、市場(chǎng)、管理和藝術(shù)等方面的設(shè)計(jì)管理，突破傳統(tǒng)單一設(shè)計(jì)理念，突出工程技術(shù)和管理特性，為注塑產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)出行之有效的方法。
1、產(chǎn)品可制造性
設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品的可制造性，即面向制造的設(shè)計(jì)（DFM），是并行工程的重要部分，其關(guān)鍵在于產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到產(chǎn)品的可制造性；目的是設(shè)計(jì)產(chǎn)品易于制造和裝配，在保證滿足設(shè)計(jì)要求和功能前提下，降低產(chǎn)品成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
很多DFM系統(tǒng)是基于零件的可制造性研究，其重點(diǎn)是考慮減少材料費(fèi)用和制造費(fèi)用，即考慮產(chǎn)品本身的可制造性。注塑產(chǎn)品DFM重視產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)對(duì)制造費(fèi)用的影響，通過DFA（面向裝配的設(shè)計(jì)）來簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而大幅度降低產(chǎn)品制造費(fèi)用、裝配費(fèi)用，同時(shí)縮短產(chǎn)品制造，裝配的周期，注塑產(chǎn)品DFM效果比單一零件DFM更顯著、內(nèi)容更為豐富和全面。所以，可制造性是對(duì)現(xiàn)實(shí)的制造工藝條件，滿足用戶要求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)制造資源的一種優(yōu)化，產(chǎn)品可制造性主要涉及制造成本、時(shí)間、加工工藝性、裝配工藝性等，而且各種因素對(duì)可制造性影響程度不同，所以注塑產(chǎn)品可制造性囊括模具設(shè)計(jì)、制造和裝配，產(chǎn)品生產(chǎn)等全過程的所有因素。
2、可制造性設(shè)計(jì)方法與實(shí)踐
國內(nèi)工業(yè)設(shè)計(jì)師普遍缺乏制造知識(shí)背景，很難理解注塑產(chǎn)品的功能和市場(chǎng)定位，設(shè)計(jì)產(chǎn)品盡管具有藝術(shù)創(chuàng)意，但從制造方面來看，可靠性不高甚至無法制造。國外工業(yè)設(shè)計(jì)起步早，水平非常高，其設(shè)計(jì)的可靠實(shí)現(xiàn)是以發(fā)達(dá)的制造水平為基礎(chǔ)。參考國外的可靠設(shè)計(jì)方法，合理搭配設(shè)計(jì)和制造工藝，強(qiáng)化設(shè)計(jì)管理，突破以往單一設(shè)計(jì)理念，突出工程技術(shù)和管理特性，為注塑產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)提出一種行之有效的設(shè)計(jì)方法。
2、1可制造性設(shè)計(jì)方法
可靠設(shè)計(jì)方法是通過設(shè)計(jì)管理，從技術(shù)、工程、市場(chǎng)、管理和藝術(shù)等方面綜合實(shí)施的設(shè)計(jì)過程，將材料選擇、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、工藝選擇結(jié)合成有機(jī)的整體，進(jìn)行充分的信息溝通，信息共享，使設(shè)計(jì)工作在最短周期內(nèi)、以最小成本獲得設(shè)計(jì)目標(biāo)的收斂和優(yōu)化。通過圖1所示的設(shè)計(jì)方法實(shí)施量化設(shè)計(jì)管理，該方法符合現(xiàn)代企業(yè)TQCS（交貨期、質(zhì)量、成本和服務(wù)）的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略。
2、2可制造性設(shè)計(jì)實(shí)踐
圖2所示為電線纜扣，該產(chǎn)品是傳統(tǒng)金屬卡扣的替代品，其復(fù)合特性決定了產(chǎn)品定義是由技術(shù)特性的工程概念轉(zhuǎn)化為以人為本的概念，構(gòu)成了設(shè)計(jì)師、工程師、管理層和用戶群體共同理解的基礎(chǔ)。同時(shí)，產(chǎn)品定義的特性決定了市場(chǎng)定位，提供了生產(chǎn)管理決策，使設(shè)計(jì)從模糊需求轉(zhuǎn)化為可測(cè)需求。
該產(chǎn)品的功能易用性復(fù)合了人性化使用設(shè)計(jì)特性，滿足了表面接觸、習(xí)慣因素和時(shí)尚元素；另外，產(chǎn)品的顏色、形體、表面等設(shè)計(jì)都是建立在用戶體念的基礎(chǔ)上，復(fù)合了工業(yè)設(shè)計(jì)的外形設(shè)計(jì)方法；材料選擇熱塑性塑料，不僅滿足了產(chǎn)品的彈性要求，還確�；厥赵偕目煽浚瑥�(fù)合綠色設(shè)計(jì)與制造要求。
電線纜扣的孔、鉸鏈、筋、圓角等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)復(fù)合了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全設(shè)計(jì)要求，便于安裝、受力均勻，還滿足產(chǎn)品的便利、安全標(biāo)準(zhǔn)的特殊要求。筋的設(shè)計(jì)為減少底部的應(yīng)力，確保制造的可行性必須設(shè)計(jì)底部圓角，如圖3（a）為圓角過小的分析結(jié)果，圖3（b）為可靠結(jié)構(gòu)。
3、基于實(shí)例的可制造性評(píng)價(jià)體系
注塑產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的可制造性評(píng)價(jià)是對(duì)可靠性設(shè)計(jì)方法的評(píng)價(jià)，同時(shí)是對(duì)產(chǎn)品DFM技術(shù)的鑒定，所以具有非常重要的意義。
3、1評(píng)價(jià)指標(biāo)
產(chǎn)品可制造性評(píng)價(jià)指標(biāo)分為兩種：技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。可制造性評(píng)價(jià)體系如圖4所示。
�。�1）技術(shù)指標(biāo)技術(shù)評(píng)價(jià)主要是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案滿足設(shè)計(jì)要求和技術(shù)性能要求的程度，包括可加工性和可裝配性等。
（2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)主要圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括方案的成本和周期等�？芍圃煨灾兴ǖ某杀居形锘瘎趧�(dòng)成本、活化勞動(dòng)成本、利潤(rùn)、稅金。周期是指產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)周期的時(shí)間，但可制造性所包括的時(shí)間主要有：準(zhǔn)備時(shí)間、加工時(shí)間、裝配時(shí)間、調(diào)試時(shí)間等。
3、2基于實(shí)例的評(píng)價(jià)過程
基于實(shí)例推理的求解過程如圖5所示，設(shè)計(jì)信息輸入評(píng)價(jià)系統(tǒng)與從實(shí)例庫中檢索出實(shí)例信息進(jìn)行比較，得到的權(quán)值大于設(shè)定的臨界值判定為完全相似，否則為不完全相似或完全不相似。其中完全相似的情況極少發(fā)生；不完全相似與完全不相似也是根據(jù)實(shí)際情況給出一個(gè)臨界相似度值，即相似度的下限值。不完全相似的信息經(jīng)過修改，儲(chǔ)存至實(shí)例庫，使實(shí)例庫具有學(xué)習(xí)和改進(jìn)性；完全不相似的信息則判定為可制造性差，返回重新設(shè)計(jì)，以提高制造的可行性。
4、結(jié)束語
面向注塑產(chǎn)品可制造性的進(jìn)行深入研究，提出基于制造知識(shí)通過設(shè)計(jì)管理的方法，對(duì)產(chǎn)品可靠性進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的早期就考慮制造因素，減少設(shè)計(jì)的反復(fù)，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)了可制造性的評(píng)價(jià)體系，通過創(chuàng)建實(shí)例庫，將設(shè)計(jì)信息與實(shí)例進(jìn)行比較評(píng)價(jià)其技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性，確保注塑產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)、制造和裝配，以及產(chǎn)品生產(chǎn)的可行性。
參考文獻(xiàn)
�。�1］@吳鳳芳．工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)模式的研究［J］．山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，31（5）：441—445。
�。�2］@宋玉銀，蔡復(fù)之，張伯鵬．集成化DFM技術(shù)研究［J］．計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，1996，（9）：18—20。
�。�3］@沈康亮，郝介英．論工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的功能與形式［J］．天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，（2）：81—82。
【注塑產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的可制造性設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的工學(xué)論文】相關(guān)文章：
先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可制造性評(píng)價(jià)模型04-27
綠色浪潮下的工業(yè)設(shè)計(jì)與制造研究05-03
淺談制造業(yè)進(jìn)行綠色產(chǎn)品綜合評(píng)價(jià)的必要性05-02
工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）04-30
航空裝備經(jīng)濟(jì)可承受性設(shè)計(jì)04-26
航空制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)及其仿真04-28
航空裝備經(jīng)濟(jì)可承受性設(shè)計(jì)與管理05-02