可制造性设计实践应用

林莅莅，张雪，王苏安

（昆山登云科技职业学院，江苏 昆山 215300）

当前开发技术已经得到了前所未有的发展与进步，人们对于产品本身的要求也越来越高，不仅看重其基本性能，而且对其外观也有着更高的要求。采取可制造性设计的方法，能够有效减少开发周期，并降低资金成本，同时还能提升产品本身的质量。

1 可制造性设计的定义

所谓可制造性设计，其定义便是从产品设计的本身开始，将其可制造性与可测试性考虑进来，促使设计工作与实际产品的制造产生直接联系，以此完成从设计本身到制造一次性处理的效果，这种新颖的设计理念促使传统的设计方法产生了改变。比起传统的方法，可制造性设计更注重产品本身的首次开发，在实际制造的过程中，可能有诸多问题出现，工作人员可以提前在设计阶段将其解决。如此一来，看似在产品制造的前期花费了比较多的时间，然而事实上却缩短了产品投放于市场的时间。其主要原因是产品在每一项内容的细节方面均已经得到了有效分析，早在产品设计的阶段，其自身的问题与不足均已得到了消除。

2 可制造设计的应用价值

2.1 降低使用成本

降低成本并提高产出是所有公司企业的终极目标，采取可制造性设计，可以尽可能充分利用公司的内部资源，并同时在最具工作效率的情况下生产出高质量的产品。如果产品本身缺乏可制造性，同时也不符合公司生产的具体特点，则将会在后期市场投入时，花费更多资源，甚至还会导致市场竞争力的下降。

2.2 提高生产效率

可制造性设计可以有效地将企业自身的设计工作与生产工作进行结合，从而完成信息相互传递的具体目标，促使前期的设计工作能够与后期的生产工作进行有效协调，以此促进生产工作实现自动化，进而提高生产效率。此外，可制造性设计还可以确保设备实现标准化，以此减少在生产测试工作中产生的重复投入。

2.3 加强部门沟通

如今许多企业由于自身生产规模有限，因此许多生产工作需要进行外包。而采用可制造性设计能够有效加强公司内部各部门的合作，促使部门之间的制造技术完成平稳转移，进而做到快速生产，并促进企业本身的全球化生产工作。

2.4 提供测试基础

如果没有采取可制造性设计的方法，当产品开发进入后期工作时，将会有一大堆本应该在设计阶段就应该解决的问题出现。如果此时采取方法进行改正，必然会造成资金成本的浪费，并延长生产周期。因此，产品在开发的过程中，除了要注重自身的功能性，还需要注重可制造性。

2.5 趋势

现如今，电子组装的技术不断进步，为了尽快占领当前市场，就需要紧跟时代步伐，采用最新的技术。采取可制造性设计的方法，可以促使整个设计工作更为规范化，从而顺应时代的发展。

3 可制造型设计的实践应用方案

从20世纪80年代末期，国外一些研究机构就已经开始了铸件的研究工作。近些年，人们提出采取可制造性设计的方法进行工作，以此提升产品的基本质量。

现如今的制造设计，最为常用的方法便是基于产品本身特征的设计方法。这种方法从设计阶段开始，就将产品特征与产品模型进行有效结合，同时并提供相关产品信息，从而完成信息的分享工作。在特征信息的传输方面，可以采取用户交互输入的方法，根据具体的应用领域，并从产品特征本身进行识别而获得。

为了解决特征方面的问题，可以建立基于特征本身的数据库，采取模数法的方式对于产品本身的工艺性进行评估。我们认为，为了确保能够获得有效的可铸造性的评价，其相关几何数据库必须可以有效展示可制造性相关知识的重要特征，同时还能展现各特征之间的关联性。

在实际设计中，我们主要采取了2种不同特征方式：第一种是主特征，其主要对于产品本身的外形以及初始零件的基本造型进行详细描述。第二种则是辅助特征，其主要是指相关附件或者一些局部位置的几何图形，例如凸台以及空洞等。此外，在实验中我们还在其侧凹、分型面以及拔摸斜度方面的相关特征进行了一系列尝试，从而获得了不小的进展。

由于铸件本身的结构十分复杂，很难有效开发出基于铸件本身的特征集。如果只是单纯依靠原有技术进行工作，只会增加工作人员的负担，从而造成不必要的时间浪费。同时，特征的相关识别技术也无法有效完成所有工作。所以，结合特征识别技术，获取下游阶段具体开发的实际信息，从而完成铸件设计的特征信息与数据的全面结合。

在实际设计的过程中，为了减少由于缺陷造成的不必要返工，在设计阶段就需要对于方案本身进行评价，从而可以在设计阶段完成基本方案的评估工作，进而能够改进其原本的不合理性。在进行问题评价工作时，根据详细的设计规则，我们一共总结出大约30个函数，从而完成评价特征本身对于可铸造性产生不良影响。根据目标函数，我们对其重新优化设计。目前而言，此系统在正常工作中主要适用于通常的砂型铸造的工艺。而这些相关准则函数分别与分型、芯子以及铸件的具体特征有所关联。

在该公式中，为权系数，其主要是对于铸造品的实际质量以及成本进行有效反映，从而可以称作为准则的具体评估值。

铸造工作人员往往具有丰富的实践经验，根据相关知识内容，可以给予可铸造性的基本规则完成设计。目前而言，采用最多的方法便是产生式的基本规则以及框架原有结构的相关表达手段。

由于现如今以及开发出基于知识本身的新型系统EX-CAST，可以对当前可铸造信息提供合理的反馈，为具体设计活动提供参考依据。实际专家知识的具体反馈通常为2种不同的形式，一是框架，二是产生的规则。另外，由外国研究人员所建立的CAD集成系统，在采用框架结构的前提下，能够将特征与知识本身进行合理结合。如此一来，产品本身的可铸造性便能得到有效保证，设计质量也会有所提高，进而减少了开发周期。

此外，可制造性设计还需要基于优化成本的原则，对于成本进行预估。对于设计者而言，通过进行成本预估能够对具体产品设计的相关方案进行全面对比，从而选择最为合适的方案。对于工程师而言，尽快对成本进行估算，可以第一时间获得订单，进而提升报价的实际速度。

我们开发了可以面向于制造工程的成本预算工具。通过具体调查，可以快速找出影响成本最大的负面因素。采取能够和成组技术相关的编码技术对产品本身进行重新分组，根据具体情况，建立不同种类的数据库。数据库中的每一位数字代码均与成本值保持一一对应的关系，整体成本可以通过代码的具体组合，再进行相关计算来获得。

成本预估的工作往往非常耗时。因此，需要基于知识的专家系统，从而建立金属铸造的成本预估体系，最终完成成本的核算工作。

4 结语

综上所述，在未来可制造性设计的应用将会越来越广泛，其应用价值也会随之不断扩大，因此值得我们对其加以推广。

[1]陈正浩．电子装联可制造性设计[J]．电子工艺技术,2006,27(3):177-181．

[2]赵珉,杨清华,刘明等．可制造性设计在纳米SOC中的应用和发展[J]．微纳电子技术,2007,44(6):282-288．

[3]杨伟．并行工程与型号产品可制造性设计[J]．航天制造技术,1998,(3):30-32．