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导读:
在有些场合,产品在工装夹具中的装配和拆卸会严重影响生产节拍,如果利用DFA来提高装配和拆卸效率,可以缩短生产节拍,从而提高产能和降低产品装配成本。
01
DFA在工装夹具中被广泛忽视
DFMA在产品设计具有很大的作用,这已经形成共识。至少在国内经过十几年的发展和推广,已经有越来越多的企业认识到DFMA的作用。
但是,DFMA特别是DFA在工装夹具行业应用还不为人所知。这主要是因为:
1)DFMA被认为是产品设计领域的理论,工装夹具属于产品制造领域、主要由制程工程师负责,而产品制造领域熟悉DFMA的工程师本来就不多,因此DFMA在工装夹具领域里面被广泛忽略。
2)与产品的大批量生产不同,工装夹具往往是小批量生产甚至单件生产,本身所花费的费用并不高,即使费用高,也不过几台而已。因此,工装夹具的设计得不到到重视,更不容易应用先进的DFMA理念了。
本文第一次提出DFA在工装夹具的应用,这主要基于我多年的工作、培训和咨询经历:在有些场合,产品在工装夹具中的装配和拆卸会严重影响生产节拍,如果利用DFA来提高装配和拆卸效率,可以缩短生产节拍,从而提高产能和降低产品装配成本。当然,DFA的应用也有利于提高装配质量。
DFA在工装夹具中的应用包括两大方面:
1)工装夹具自身装配。工装夹具是由多个零部件装配而成,可以把DFA相关理论和设计指南应用于此,以提高工装夹具的装配质量、装配效率以及降低装配成本。
2)把产品装配到工装夹具中、以及从工装夹具中拆卸。这一点对产品的成本和质量影响更大,这是本文的关注点。
注:我是产品设计工程师,从未设计过工装夹具;但是我看过太多的工装夹具设计,极度缺乏DFMA认知,故而写作此文。
02
DFA在工装夹具中的应用
DFA中的所有设计指南,大多数均可应用于工装夹具,本节以其中几个设计指南为来说明。
1)避免锁太多螺丝螺栓
工装夹具本身太多是金属或者塑料板,再加上批量小,其内部零部件之间使用螺丝螺栓来紧固,这无可厚非。
但是,如果我们把产品装配在工装夹具上时,还依然使用很多螺丝螺栓,这就说不过去了。
在把产品装配到工装夹具上时,拧一次螺丝螺栓;把产品从工装夹具拆卸下来时,再拧一次螺丝螺栓;这得浪费多少时间和人工啊!
如果刚好不凑巧设计了多个螺丝螺丝,那浪费更是不可想象!
工装夹具虽然不可能像塑胶件一样,设计卡扣等结构来代替和减少螺丝螺栓,但是完全可以设计较为复杂的运动夹紧机构来实现,即时夹紧机构比较复杂,而因为批量小,成本稍微高点也可以接受。
这种夹紧机构甚至还有标准件可以直接购买。
▲激光焊接时的夹具夹紧不靠螺丝螺栓
2)工装夹具增加定位
我们知道,工装夹具的重要功能之一是为产品装配提供精准定位。
可以依靠产品的外形定位,也可以在工装夹具上增加定位PIN。
▲常见定位PIN
▲不同定位PIN头型,空间允许的情况下使用第四种,导向效果非常好
▲其它各式各样的PIN及其配合零件
3)避免工装夹具过定位
在定位时,需要避免对产品过定位,否则产品很难装配、也很难拆卸取出。
产品取不出来,不知道这样的窘境大家有没有见过?
反正我经常见过。
在使用产品外形定位时,需要避免整面定位,可以使用部分的筋来定位;
▲避免整面定位
当使用定位PIN来定位时,需要避免使用两个相同圆柱形的定位PIN来定位。
▲使用圆形定位PIN和钻石定位PIN配合,避免过定位
▲圆周定位时使用钻石定位PIN,避免过定位
4)工装夹具增加导向
在把产品装配到工装夹具上时,应该遵循DFA中的导向设计指南,使得产品能够快速的装配到工装夹具上,从而提高装配效率。
操作人员闭着眼睛就能把产品装入工装夹具中,不需要过多的对齐和调整,这是最理想的工装夹具导向设计。
▲增加导向
5)防错
防错,这应该是工装夹具设计的最基本要求了。避免产品放入工装夹具时放错位置,同时避免在错误的位置也可以进行下一步的紧固动作。
6)人机工程学
工装夹具的设计需要考虑到人机工程学,考虑到操作人员操作的方便性和舒适性。Ergonomic Fixtures Improve Productivity。
▲操作人员的舒适操作区域
03
写在最后
以上DFA设计指南在工装夹具的举例说明仅仅是小试牛刀,我相信还有更多的应用。
关注“降本设计”公众号的用户大多数是产品设计工程师,不妨试着把DFA的理论传播给制造领域的工装夹具设计师,也许会给公司、同时也给自己创造额外的价值。
PS:双十一开始,当当购买我著作的两本书籍《面向成本的产品设计:降本设计之道》和《面向制造和装配的产品设计指南》每满100减50,大家有兴趣可以去看看
—END—
作者简介:钟元,著有书籍《面向成本的产品设计:降本设计之道》和《面向制造和装配的产品设计指南》
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