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注塑產(chǎn)品工業(yè)設計的可制造性設計與評價的工學論文
摘要：隨著注塑產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，人們對其使用性能和外觀藝術(shù)要求越來越高，但工業(yè)設計不僅僅體現(xiàn)藝術(shù)性，更應符合工業(yè)產(chǎn)品的制造特點和使用特性。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)合的設計方法，同時，還提出了注塑產(chǎn)品可制造性評價體系，針對注塑產(chǎn)品并行設計過程特點，建立產(chǎn)品可制造性評價知識庫（CBR）。在MP3產(chǎn)品工業(yè)設計的實踐中，驗證了利用這種方法指導注塑產(chǎn)品設計，能明顯減少設計變更、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)設計；DFM；設計管理；評價體系
提出注塑產(chǎn)品的藝術(shù)創(chuàng)意與制造工藝相結(jié)合的設計方法，通過一系列從技術(shù)、工程、市場、管理和藝術(shù)等方面的設計管理，突破傳統(tǒng)單一設計理念，突出工程技術(shù)和管理特性，為注塑產(chǎn)品的工業(yè)設計出行之有效的方法。
1、產(chǎn)品可制造性
設計階段就考慮產(chǎn)品的可制造性，即面向制造的設計（DFM），是并行工程的重要部分，其關(guān)鍵在于產(chǎn)品設計時就考慮到產(chǎn)品的可制造性；目的是設計產(chǎn)品易于制造和裝配，在保證滿足設計要求和功能前提下，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，其重點是考慮減少材料費用和制造費用，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)對制造費用的影響，通過DFA（面向裝配的設計）來簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而大幅度降低產(chǎn)品制造費用、裝配費用，同時縮短產(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，可制造性是對現(xiàn)實的制造工藝條件，滿足用戶要求的產(chǎn)品設計對制造資源的一種優(yōu)化，產(chǎn)品可制造性主要涉及制造成本、時間、加工工藝性、裝配工藝性等，而且各種因素對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計、制造和裝配，產(chǎn)品生產(chǎn)等全過程的所有因素。
2、可制造性設計方法與實踐
國內(nèi)工業(yè)設計師普遍缺乏制造知識背景，很難理解注塑產(chǎn)品的功能和市場定位，設計產(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)設計起步早，水平非常高，其設計的可靠實現(xiàn)是以發(fā)達的制造水平為基礎。參考國外的可靠設計方法，合理搭配設計和制造工藝，強化設計管理，突破以往單一設計理念，突出工程技術(shù)和管理特性，為注塑產(chǎn)品的工業(yè)設計提出一種行之有效的設計方法。
2、1可制造性設計方法
可靠設計方法是通過設計管理，從技術(shù)、工程、市場、管理和藝術(shù)等方面綜合實施的設計過程，將材料選擇、產(chǎn)品設計、模具設計、工藝選擇結(jié)合成有機的整體，進行充分的信息溝通，信息共享，使設計工作在最短周期內(nèi)、以最小成本獲得設計目標的收斂和優(yōu)化。通過圖1所示的設計方法實施量化設計管理，該方法符合現(xiàn)代企業(yè)TQCS（交貨期、質(zhì)量、成本和服務）的競爭戰(zhàn)略。
2、2可制造性設計實踐
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)成了設計師、工程師、管理層和用戶群體共同理解的基礎。同時，產(chǎn)品定義的特性決定了市場定位，提供了生產(chǎn)管理決策，使設計從模糊需求轉(zhuǎn)化為可測需求。
該產(chǎn)品的功能易用性復合了人性化使用設計特性，滿足了表面接觸、習慣因素和時尚元素；另外，產(chǎn)品的顏色、形體、表面等設計都是建立在用戶體念的基礎上，復合了工業(yè)設計的外形設計方法；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�，復合綠色設計與制造要求。
電線纜扣的孔、鉸鏈、筋、圓角等結(jié)構(gòu)的設計復合了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計、安全設計要求，便于安裝、受力均勻，還滿足產(chǎn)品的便利、安全標準的特殊要求。筋的設計為減少底部的應力，確保制造的可行性必須設計底部圓角，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、基于實例的可制造性評價體系
注塑產(chǎn)品工業(yè)設計的可制造性評價是對可靠性設計方法的評價，同時是對產(chǎn)品DFM技術(shù)的鑒定，所以具有非常重要的意義。
3、1評價指標
產(chǎn)品可制造性評價指標分為兩種：技術(shù)指標、經(jīng)濟指標�？芍圃煨栽u價體系如圖4所示。
（1）技術(shù)指標技術(shù)評價主要是評價設計方案滿足設計要求和技術(shù)性能要求的程度，包括可加工性和可裝配性等。
�。�2）經(jīng)濟指標經(jīng)濟評價主要圍繞產(chǎn)品設計方案的經(jīng)濟效益進行評價，包括方案的成本和周期等。可制造性中所包括的成本有物化勞動成本、活化勞動成本、利潤、稅金。周期是指產(chǎn)品整個開發(fā)周期的時間，但可制造性所包括的時間主要有：準備時間、加工時間、裝配時間、調(diào)試時間等。
3、2基于實例的評價過程
基于實例推理的求解過程如圖5所示，設計信息輸入評價系統(tǒng)與從實例庫中檢索出實例信息進行比較，得到的權(quán)值大于設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)實際情況給出一個臨界相似度值，即相似度的下限值。不完全相似的信息經(jīng)過修改，儲存至實例庫，使實例庫具有學習和改進性；完全不相似的信息則判定為可制造性差，返回重新設計，以提高制造的可行性。
4、結(jié)束語
面向注塑產(chǎn)品可制造性的進行深入研究，提出基于制造知識通過設計管理的方法，對產(chǎn)品可靠性進行模糊綜合評價，在產(chǎn)品設計過程的早期就考慮制造因素，減少設計的反復，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時，設計了可制造性的評價體系，通過創(chuàng)建實例庫，將設計信息與實例進行比較評價其技術(shù)性和經(jīng)濟性，確保注塑產(chǎn)品的模具設計、制造和裝配，以及產(chǎn)品生產(chǎn)的可行性。
參考文獻
［1］@吳鳳芳．工業(yè)產(chǎn)品造型設計模式的研究［J］．山東工業(yè)大學學報，2001，31（5）：441—445。
［2］@宋玉銀，蔡復之，張伯鵬．集成化DFM技術(shù)研究［J］．計算機輔助設計與制造，1996，（9）：18—20。
�。�3］@沈康亮，郝介英．論工業(yè)產(chǎn)品造型設計的功能與形式［J］．天津輕工業(yè)學院學報，1999，（2）：81—82。
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