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。

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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。

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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

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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

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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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