DFM在钣金设计中的应用，看老外是如何做的

释义：

DFM的含义就是面向制造的设计,Design for manufacturability （DFM） DFM作用就是改进产品的制造工艺性。当今的DFM是并行工程的核心技术，因为设计与制造是产品生命周期中最重要的两个环节，并行工程就是在开始设计时就要考虑产品的可制造性和可装配性等因素。所以DFM又是并行工程中最重要的支持工具。它的关键是设计信息的工艺性分析、制造合理性评价和改进设计的建议。

DFM结合CAX、PDM、DFX等组成了面向生命周期设计（DFLC）技术。DFX是指：DFA（面向装配的设计）、DFD（面向拆卸的设计）、DFQ（面向质量的设计）、DFI（面向检验的设计）、DFE（面向环境的设计）。DFM格式是由DELPHI编程软件写的软件源文件中的窗体文件。

从某种意义上讲DFM不是单纯的一项技术，更像一种思想，贯穿在产品实现的各个环节。

DFM设计原则

遵循DFM设计原则，钣金工程师可以设计出功能强大且易于制造的钣金产品。

研究表明，在生产过程中花费30%到50%的时间来修复错误，其中近24%的错误与可制造性有关。这些可预防的错误，背后的原因通常是计算机辅助设计（CAD）系统中钣金零件的设计与它们在车间实际制造的方式之间存在巨大差距，所以设计钣金外壳和组件的工程师通常会对初始模型进行重新设计，以便制造出来。

许多为钣金零件产品开发3D模型的工程师并不知道用于形成零件或产品的制造工具和加工工艺，而是为“理想世界”设计模型。在理想的世界里，一切都是完美的，公差和公差是准确的，无需添加任何功能或更改设计就能适应车间生产加工。但事实是，在钣金产品生产过程中，许多因素诸如边缘处的倒角，孔附近的套环以及孔之间的空间都会给最终成型带来错误。

“理想”和“现实世界”差距的代价通常是昂贵的，溢出的工程变更单（ECO），修复设计的错误以及将修订发送回车间重新生产将会成为恶性循环，通常难以打破，所以 缩小“理想”与“现实”之间的差距至关重要。

幸运的是，公司和工程师可以采用可制造性设计（DFM）战略。借助DFM，设计人员可以在开发零件时考虑产品的可制造性这一重要因素，从而能减少了错误和ECO的可能性，DFM战略填补了理想世界和现实世界之间的空白。

DFM战略侧重于简化设计和减少零件数量。它建议标准化零部件，以便它们可以在不同的应用中反复使用，DFM还能够提供更易于制造的设计见解。

DFM在钣金零件设计的应用技巧

在钣金零件设计中??，指定孔的尺寸，位置及其对齐是至关重要的，指定孔直径大于板材厚度（T）甚为关键。孔直径小于板厚会导致更高的冲头负载，更长的孔磨损和过多的毛刺。在取出冲头时会导致拉丝，会影响冲头和金属板材的寿命。孔之间的间距也很重要，它应至少应是板材厚度（2T）的两倍，孔之间的合理距离确保了金属的强度并防止孔在弯曲或成形过程中变形。

如果孔必须靠近边缘，则边缘和孔之间的最小间距至少应为一个板厚（T）。此外，穿孔和弯曲之间的空间应该适应弯曲半径（H）并且距离弯曲中性线足够远。通常情况下，孔和弯曲中性线之间的优选距离是1.5倍的板厚加上弯曲半径（1.5 ? + ?），在不考虑这些因素的情况下，提供3D模型会极大增加生产错误零件的几率。

钣金零件加工单位通常会收到零件的设计模型，其中包括弯曲和圆角的错误模型，尤其是涉及多个供应商时，这可能导致成型零件看起来与它们的模型不同。

设计钣金零件的工程师应该了解弯曲释放的重要性，以及懂得如何避免撕裂金属边角和法兰等。了解弯曲释放会减少回弹效应并能够增加零件或产品的刚度。（回弹是在成形过一些程之后金属板保持或恢复其原始扁平形状的趋势。），诸如在穿孔区域增加套环特征（如下图），它们可以强化金属并承受更高的负荷，忽视这些功能不仅会引起ECO并延长制造时间，还会明显增加废品率。

金属板材中的晶体结构对于避免金属板部件的产生裂纹是至关重要的，特别是对于具有三面切割弯曲或焊接弯曲凸耳并需安装或夹紧其他零件的构件，在对零件进行建模时需要了解所使用材料的晶体结构，平行于晶体方向形成的凸耳通常会形成裂缝。很多设计师对这个法则可能会忽略，所以某些复杂的产品设计可能会出现裂纹。

推荐的做法是垂直或小于45度的角度形成凸耳，并走板材的纹路方向（如下图）。在开发模型时，制造工程师可能不会意识到这个因素所以设计工程师需要与制造商多沟通。

设计师在指定公差值时经常处理理想世界。然而，在现实世界中，许多因素会影响公差。例如，零件的功能或特征，以及材料类型，回火和厚度，表面处理等都会影响公差。 此外，工程师必须考虑制造零件的制造工艺以及冲压操作期间的模具精度和磨损，以确保公差准确。

从制造商的角度来看，冲头与模具的间隙是至关重要的，因为小的间隙会导致毛刺高度增加和拉塞，并且过早磨损冲头。在这种情况下，严格公差会增加制造成本。

以下是其他一些钣金DFM功能：

DFM战略的好处

遵循DFM战略的设计师和工程师开发钣金产品的所需零件数量最少，相对容易生产和组装，产品也更便宜，并且减少了错误和返工的可能。

最大限度地减少部件数量：通过将两个或多个部件的功能合并到一个部件中，可以缩小部件数量。要做到这一点，设计师必须问自己以??下问题：

?零件是否相互移动？

?部件是否需要安装电气或增加隔热层？

?零件是否由不同材料制成？

?组合部件是否会干扰其他部件的组装？

?组合部件是否会使维护变得复杂？

如果所有这些问题的答案都是“否”，则单个部分可以执行多个功能。这种理论最小零件数量的概念最初是由Boothroyd（1982）提出的，并且被全球的工程师和制造商广泛使用。通过这种方法，戴尔计算机公司通过重新设计可以用于多个PC系列的计算机机箱，节省了大约1500万美元成本，零件数减少了50%，装配时间减少了32%。

易于组装：这是钣金产品的关键考虑因素。工程师应努力开发易于直观且始终以正确方向插入的零件，自锁功能有助于缩短装配时间并减少部件数量。

通常，优良的做法是将第一部分设计得大而宽，以确保稳定性，然后在其上面组装较小的部件。以这样的方式设计零件也是一种很好的做法，即它们可以从一个方向而不是多个方向组装，这进一步减少了装配时间。

易于制造：工程师应该了解他们的制造能力以及这些能力的局限性，这意味着设计师应该了解这些生产过程，以及与它们兼容的材料及其生产量。

以下是其他与装配相关的DFM提示：

?对模塑零件使用近似形状，以减少加工和加工。

?通过提供大型安装表面和平行夹紧表面来简化夹具。

?不要给零件尖角，以防止零件容易断裂。

?应避免薄壁，腹板，深口袋和深孔，以保证零件能够承受夹紧和加工不会扭曲。

?在设计钣金零件之前，工程师应该知道车间有哪些标准刀具，钻头尺寸和其他工具。

?避免不必要的功能，因为它们会减慢生产并增加加工时间和成本。