进阶篇：2）DFMA方法的运用

本章目的：DFMA方法运用，引导后面的章节。(运用比只理解重要！)

1.DFMA概述

1.1 DFMA的由来

工艺粗略可分为装配工艺和制造工艺。在这里，我们所讲的“制造”是指产品或部件的某个零件的制造，“装配”是指把零件相互连接以形成完整的产品。

而在上一个章节

进阶篇：1）制造发展与对设计的要求；

中述说过，随着机械行业的发展，对设计者的要求也越高了。工艺中有些知识是结构设计工作者必须掌握的， 这些必须掌握的知识，称之为面向xx的设计（DFX）。

制造工艺的知识是面向制造的设计（DFM），装配工艺的知识为面向装配的设计（DFA）。

1.2 DFMA定义

因此，术语“面向制造的设计”（DFM)指的是易于制造并组装成产品的所有零件的设计，“面向装配的设计”（DFA)指的是易于装配的产品设计；而面向制造和装配的设计（DFMA）则是DFA和DFM的结合产物，即上述两种设计方法合并称为DFMA：Design for Manufacturing and Assembly。

1.3 DFMA的作用

DFMA主要用于三项活动：
1)作为并行工程研究的基础，为设计团队在简化产品结构，减少制造和装配成本，并量化改进方面提供指导。
2)作为研究竞争对手产品的基准工具，可以量化制造和装配的难度。
3)作为成本工具，控制成本，帮助协商达成供应合同。

1.4 DFMA的学习内容

DFA（面向装配的设计）内容包括：kiss原则、防错设计、公差分析等；

DFM（面向制造的设计）内容包括：塑胶、钣金、压铸、机加工、粉末烧结等零件的设计指南 ；

1.5 DFMA的归属

DFMA的归属如下图所示：

 

DFMA是DFX设计中比较老资格的设计方法，相对于其他的DFX方法而言，这两个核心的方法更加值得优先遵守。

1.6 DFMA和DFMEA可不一样

DFMA：Design for Manufacturing and Assembly 面向制造和装配的设计；

DFMEA：Design Failure Mode Effect Analysis 设计失效模式及后果分析。

这是两种不一样的东西，很多资深的工程师都会搞错，耐心一点的读者可细细查看一下作者的博客，两者皆有讲述。

作者自己就多个产品实际使用过着两种方法（没有偷懒的那种）。作者的感受是：

重要程度是DFMEA为上，因为这是可靠性的体现。但对一个产品的优化提高还是DFMA比较好。

1.7 DFMA是个累活

DFMA是一件非常繁重劳累的活，和DFMEA是一回事。一个产品的DFMA的表格叠加起来可以有厚厚一叠，以后学习了具体方法的同学都会知道。

如果有人拿了一张纸说这就是一个产品所有DFMA表格，看看就可以了，不要把它当真。作者从来不认为只做几个重要零件的DFMA会有大作用。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

DFMA与DFMEA都是要躬行的事情，拿一个项目慢慢的做吧。不要有敷衍项目或赶周期讨好领导之类的，那样对这两种方法停留的表面的。

2.DFMA是投石器

各种机械设计的准则相当于板砖，DFMA的方法相当于投石器。

DFMA只是将原本就有的机械设计准则更完善地运用起来。

这是作者最近的感悟，也是对DFMA最好的比喻。

DFMA中的设计准则，机械设计手册中就有，很老了。比如注塑件壁厚要均匀，机械设计手册中就有，如下图所示。

但怎么运用这些设计准则是有区别的！

通常高手能把板砖（设计准则）舞得虎虎生风固然值得敬佩。但是，板砖能造成的杀伤了有限的，哪怕多带几块也一样。

DFMA却像是投石器，它能把很多板砖一起投出去，造成大规模的杀伤。这才是它值得学习的地方。

它是一种先进的设计工具，设计方法。

实际上，像是其他的机械设计方法，如QFD、DFMEA等，这些系统的方法，就是投石器一样的先进工具，也是一样的道理。

3.重视DFMA

3.1 事前遵循，事后补缺

不要把DFMA表格只当成事后检查的checklist。在设计之前就应该对着DFMA表格，了解制造和装配的设计准则，并尽最大可能遵守。
然后，再在设计完毕后运用表格查漏补缺。
如此施为，才能设计好一个尽可能完善的产品。

DFMA的做法就是事前遵循，事后补缺。

3.2 DFMA请做完整

如果你真的想要运用DFMA来提升产品，那么一整个产品所有的零件请用DFM优化一下，产品所有的装配顺序请用DFA优化一下。也就是说，请做完整的DFMA。这样才能有显著的提高。

如果只做所谓的几个重要零件的DFMA，真的很难看出效果的。当然，作者知道工作量很大，这是代价。

机械设计的方法基本上都这幅样子，要求做完整才有效果。

3.3 迭代的积累

DFMA还有一个重要的作用就是产品的设计积累。

DFMA表格可以书面上量化地反应出一代产品的设计不足。那么，在迭代产品设计时，就可以考虑从这些不足上加以提升。(更加方便取舍)
这样的产品容易代代更强。

3.4 新手认知

如果你不知道DFMA，那么你在产品开发和设计中，70%以上需要模具修正等问题可以在这里找到答案，这个比例只多不少！（作者的实际体验，特别是做一个完整产品的DFMA后）

DFMA可以让各种设计的原则和知识点运用地更加全面（某种意义上，不靠脑子死记的工程师可以设计出更好的产品）。

还有，DFMA可以让新手工程师养成良好的设计习惯，不至于重复犯一些简单错误。（比如塑胶、钣金件不打圆角等）

3.5 老手认知

如果你是设计老手，中级以上的工程师。请不要去轻视DFMA中简单易懂的设计原则。
所有DFMA的设计原则都做到完美是你的目标，这并不简单。（就像保持良好的作息习惯一样，这并不简单）
特别是在你需要带领一堆初级工程师的时候！这种方式可以大大减少后期错误的发生。所以就算你不用，你的手下，新来的菜鸟也有用。
因为中级以上的工程师可以保证自己设计的零件大部分合格能用，但你不能期待菜鸟工程师也有你一样的零件设计水平。而你这一套方式（常被称为经验，脑内的），那些入门菜鸟无法短时间学会运用。
DFMA是呆瓜流程，却可以，也实用。减少了后期审图时不必要的错误和精力耗费。（很多外资企业把DFMA当做结构工程师必做流程，反而国内公司很少）
作者注重学以致用，所以干脆把用的方法在讲解在设计指南前（以后的章节也会提示，因为“用”很重要）。

4.DFMA事后补缺的运用步骤（实践）

1）准备DFMA设计检查表格(如果你所在公司用的是DFMA专用软件，请忽略)；

2）准备设计原则对应的资料书籍；

3）准备要产品中对应工艺制造的零件的3d模型，和2d图纸；

4）按照DFMA检查表栏中的内容，逐栏检查零件中对应的特征，并在检查表中评分；

5）优化结构，降低评价分数；

6）重新设计完毕，重复上面5个步骤，直到分数降到最低值。

4.1 准备DFMA设计检查表格(如果你所在公司用的是DFMA专用软件，请忽略)

下面分享中就有，作者也会不时更新的。

 

4.2 准备设计原则对应的资料书籍

1）《面向制造和装配的产品设计指南》-钟元著

钟元老师的书最大好处是符合国人的阅读习惯，浅显易懂。作者的DFMA检查表绝大部分内容就是根据此书的设计准则制成的。

书也不贵，所以有些钱可以去买本实体书的（作者也买了，用表格时会很方便）。

2）《面向制造及装配的产品设计》-（美）布斯罗伊德著

这本书应该是原作，上面一本书的内容很多部分出自此书。

可以作为DFMA表格的补充，但外文的书籍翻译内容多少和原文有些出入，阅读起来会有一些难度，适合专业人士，否则容易出现一些错误的理解。所以作者建议先理解上一本书的内容后再看此书，也可以看看国外先进的设计理念。

3）《机械设计手册》，第五版，第1卷

机械设计手册从某种意义上来说，是最全面的DFM设计手册。当然，它并不仅仅包括了DFM的内容。很多新手的机械工程师实际上并不会运用机械设计手册，只是单纯把它当做字典一般看待（实际上比字典厚多了）。但系统学习了DFM的内容，并理解DFM检查表格的作用后，再去看机械设计手册，就会有不一样的感受，会觉得它很有指导的作用。

4.3 准备要产品中对应工艺制造的零件的3d模型，和2d图纸

 

4.4 按照DFMA检查表栏中的内容，逐栏检查零件中对应的特征，并在检查表中评分

步骤如下：

4.4.1 检查表项目（表中黄色部分）

4.4.2 零件对应特征

4.4.3 比照书中的内容，评价分数

如上图中的例子为内侧倒扣，是十分难以制作的特征。内抽芯的结构是绝对是塑胶件中比较坑爹的代表，一般是要避免的，4的评价。

//但凡事物无绝对，在一些有外观特殊要求或精密程度较低的塑胶件，不得不采用内抽芯时候，可以为3的评价。

4.5 优化结构，降低评价分数

单项分数3以上，总分10以上的分数就可以重新设计结构了。（这个数字不绝对）

但请记住，评分是用来辅助设计的，所以请以设计为优先。

//作者见过很多目的和手段搞混的方法。

4.6 重新设计完毕，重复上面5个步骤，直到分数降到最低值

 DFMA绝对不时一次就能完成的简单方法，反而要非常花时间。正因为DFMA这种方法能对一个产品进行反复地优化，才能不断强化产品，就像一个常常锻炼的人一样。

5.DFMA运用流程图

这是作者摘录的DFMA软件运用流程图，用表格工具时也可以作为参考。特别是DFA和DFM先后问题。

6.DFMA表格针对的对象

面向装配的设计检查表（DFA）的对象是整个产品的每一个装配工序！

面向制造的设计检查表（DFM）的对象是产品中所有的零件；

所有的DFMA表格作者在网盘里就有分享。

7.DFMA在APQP中的位置

是的，APQP对DFMA是有明确的要求的。如下截图所示。

是的，就紧接着DFMEA。在APQP的2.2项就对DFMA提出了明确的要求。

为何要放在DFMEA之后，作者在文章开头已经阐明自己的观点。重要程度是DFMEA为上，因为这是可靠性的体现。但对一个产品的优化提高还是DFMA比较好。

可惜的是，APQP没有对DFMA的方法进行具体阐述和强制的要求。当然，也阐述不了，原因是DFM的设计原则压根不可能学的完的。所以国内对这一点不是很重视，遗憾。

8.DFMA对设计的颠覆

9.像健康守则一样的机械设计准则

机械设计准则不同于软件设计的准则。

软件设计，名字很软，但准则中非常多的是硬性的规定，特别是强语言，很多代码只要少一个分号就无法运行。也就是说软件设计的准则不能违背，但就是这种严酷的规矩下，给了软件设计一个好的环境。

机械设计不一样，机械设计的名字很硬，但就作者而言，几乎所有的机械设计原则都是可以违反的。机械设计手册厚厚的六本，但稍微入门一点的工程师就要学会取舍。

可是，就是这种需要取舍的准则，没有给工程师下限的设计要求。有人不遵守的多，有人就敢做的更差。理所当然，不去遵守机械设计准则，产品本身就会先天不足。

作者的观点，机械设计准则像健康守则一样。这是作者工作了7年后才有了一些微微的领悟。

什么是健康设计守则，比如说按时睡觉，多吃蔬菜，勤加锻炼等。尽可能遵守所有的健康守则的人才能健康。 单遵守一两条是不够的。

作者曾在工作时，常常被项目经理询问，如果不遵守这条机械设计准则会怎么样（目的自然是快点做出产品）。实际上作者并不能准确回答出会出什么问题，相信大部分机械工程师也是这么回事。你能回答出常熬夜不睡觉，平时饮食不健康，常坐办公室不锻炼的人体检会怎么样么？也许什么事都没有。

但相反的，一个人的健康出了问题，他就必须花大代价去解决，除了花钱花时间，哪些不健康的习惯，都要订正才行。

产品也是一样，一旦出了问题，除了花钱花时间去修正模具，那些不遵守设计守则的地方，全部都要更改才行，因为你根本分不清楚哪些准则的违反，才导致这个先天不足的产品，所以只能全改。

但，那个时候，就不怎么好改了。就像一个人生病了想要健康，就不那么容易了。

那么，还不如一开始就尽可能去遵守所有的机械设计准则，这样的产品才容易健康、健壮，就像去保持身体健康而去遵守健康守则一样。

作者做完一个车用产品的有实际的感受，单独遵守几条DFMA的设计原则，并不会有什么大效果。但是认真遵守所有的DFMA的原则，不偷懒地做完一整个产品，做为工程师而言就会有产品真正变好的感觉。

关于DFMA，作者还有一点感受就是，机械设计的准则非常贴近生活本身。没有那一条准则是完美的，都是需要付出一定代价之后才能达到某种效果，一饮一啄。比如防错特征，设计上做防错，当然好。但是单个零件必然会增加制造成本。所以，各家的工程师，必须要对防错有基本的意识，都认为防错是好的，这些零件的制造成本都是需要付出的，那么，这个防错特征才做的下去。否则，一个扯零件的制造成本，一个扯工装的增加，一个扯项目周期，一个扯设计的复杂，势必会造成产品纳期的拖延。机械设计中，如防错的知识，是非常多的。这时候，又需要知识的普及和沟通的重要了。

10.DFMA章节对应的资料

原本作者分享一些资料，是想做些互动。

也想要更好的沟通和多一些朋友。

可以去关注作者的微信公众号：mdmodule；

作者的邮箱：zjc9915@qq.com，可以写一些长感想，作者一般会回。

下面是本章对应的网盘资料，很多都是作者用心做和花钱买的，值得想要的人一看。

链接：https://pan.baidu.com/s/1f0CtPBrKPF5PBZ1OAu1rdg 密码：vjj9