浅谈产品设计的工艺性

关键词：产品设计 工艺性 审查 评审

传统习惯上，产品开发人员在产品设计时，主要关心和考虑的是产品的功能、作用、先进性和稳定性，较少考虑设计过程和制造过程之间的约束，甚至还不同程度存在“我们设计产品，你们生产产品”和“产品设计精度越高越好”的思想。如果设计没有考虑行业和生产厂家的实际制造环境，这样的设计，对企业优质高效的生产会带来困难，因为产品设计工艺性的好坏，直接关系到加工难易程度、合格率、成本等因数。因此产品设计后，进行工艺性审查和工艺设计评审很有必要。

1.产品设计的工艺性

设计决定产品的固有质量，据有关资料提供：产品设计费用仅占总成本的5%，但产品70%成本受设计的影响。

因此先进的工业国家十分重视产品设计的工艺性，把产品设计的工艺性作为衡量产品先进性的一项重要指标。

工艺性良好的设计在一定生产条件下，采用合理的生产组织、正确的工艺技术方法就能充分显示出产品设计的良好经济效果，反之，如果工艺性差的设计，纵有良好的生产条件也无济于事。

因此，产品完整的设计工艺性概念可以归纳为：在一定的生产规模和生产条件下，具有用“优质、高产、低消耗、经济效益大”的工艺技术方法制造出合格产品。实质上产品设计的工艺性，是产品本身所具备的性质，产品的整个质量和可靠性取决于组成产品的每一个零部件和元器件，它反映出设计与制造的普遍联系又互相制约的关系。 2.工艺性审查的必要性

为了保证产品的设计工艺性，切实可行的办法就是对产品图样进行工艺性审查、分析，这也是产品结构和工艺在工作上的具体结合。提供新的工艺技术、新的工艺成果，推荐经过生产验证、工艺性良好的结构，使之能够在预定的生产规模和生产条件下具有合理的结构工艺性，使结构设计更切合工艺加工，其目的是加快工艺技术准备和防止生产中可能产生的不良后果，达到“先有好的结构设计，然后有好的生产工艺”。 3.工艺性审查的基本要求

工艺性审查、分析是一项综合性强、涉及面广、产品结构和工艺在工作上具体结合的工艺技术工作。因此必须充分发挥设计与制造各方面的技术力量，仔细消化图样，审查设计要求是否符合生产条件，应用本单位已有的技术成果，综合考虑工艺性、经济性和合理性等等，认真提出意见，及时协调矛盾，统一认识。基本要求有五点： (1)材料的选用审查

材料费用要占产品成本的很大比例，因此必须重视怎样节约原材料。经工艺性审查后，应保证常规材料尽可能是本单位成批生产使用的材料，要注意提高原材料的综合利用率，材料牌号、品种、规格要少。

例如：钣金件设计的尺寸大小要考虑原材料三种标准规格1000×2000、1219×C、1250×C，尽量进行套裁，提高材料利用率。

(2)零部件结构审查

零件结构图样是编制工艺文件的依据，设计基准要满足工艺要求，避免基准误差；零件几何参数选择力求简洁，便于加工制造，提高标准件所占比重；主要零部件要既具有先进性，又具有继承性。零件的结构图形应便于刀具运动，减少加工面，避免盲孔等等。

下面简单举例我公司热水器设计中应注意几个事项： 加工 类型 注意事项 面底盖长边和上下板折弯边宽度不能太小，否则上下边刚性不够，热水器两侧容易起鼓。 螺纹预翻孔的高度h∠d/2。(d∠6时) 图示 钣金件 底盖拉伸沉孔边与折边距离a≥5。 为了防止拉丝膜开裂，拉丝板成形深度h≤2mm。 焊接 面底盖与上下板焊接式结构，要设计焊接定位点，否则焊后会出现错位。 尽量使铸件壁厚均匀,可利用筋减少壁厚,减少铸件气孔、缩空、变形等缺陷。 加强筋设计应对称分布，厚度均匀，厚度一般取压铸件壁厚的2/3~3/4。 机加工 压铸件的孔和槽应尽量铸出，铸孔最小孔径≥Φ2.5mm。 压铸件的表层是致密而均匀的，厚度0.5~0.8mm,加工余量一般选0.3~0.5mm。 应避免设计细长孔，螺纹孔应设计为通孔。 为了适用我公司弯管机加工，热水器盘管旋向应设计为左旋。 弯管 进、出水管弯管设计半径R≥1.5 d(管径)，长U管弯管设计半径R≥2 d(管径)。 装配 有螺母紧固的地方，扳手转动空间角度不得小于60°。 (3)公差配合和表面质量审查

公差和表面质量在每个产品设计中都要确定。公差中既有尺寸公差，又有形位公差，它们对工艺方案的确定和产品成本，也有重要影响。稍加严密的公差和表面质量，也可能需要相当复杂的制造技术，并显著的提高了生产成本和不合格品率。理论上讲，应该制定刚刚可接受的公差和表面质量要求，以便降低制造成本。

(4)继承性审查

继承性愈大，生产的经济效益也就愈高，在结构设计时已考虑了产品零件的继承性，以及产品零件的标准化、通用化、系列化，而工艺分析时也要考虑工艺装备的继承性。在审查分析时，应考虑采用已有的通用工艺装备，以减少工艺装备制造数量，提高继承性，加快生产技术准备工作。 4. 工艺设计及评审

工艺部门除协助结构设计部门做好设计工作外，更主要是做好自身的工艺性审查、分析等关键工作。

在确定产品设计方案后，工艺部门就要根据产品设计要求和生产规模,提出工艺准备具体任务和措施，编制项目设计方案，明确规定有关人员的职责范围及设计进度等，也就是工艺方案设计。

为了保证工艺设计方案的可行性、经济性，对一些全新的、与基本结构较已有产品有重大改变的产品，应进行工艺设计方案评审。评审主要内容如下： 评审类别 内 容 根据产品设计要求和生产规模,提出工艺准备具体任务和措施，编制项目设计方案，明确规定有关人员的职责范围及设计进度等。主要内容如下： ①对产品结构工艺性的评价； ②对工艺工作量的大体估计； 工艺方案评审 ③自制还是外协的初步意见； ④必备的专用工艺装备设计、制造意见； ⑤必须的设备购置或设计、改装意见； ⑥关键零部件的工艺规程设计意见； ⑦主要材料和工时的估算； ⑧有关新材料、新工艺的试验意见。 验证产品设计的质量、考核产品结构、性能和修正图纸，同时也要验证产品结构的工艺性，审查工艺上存在的问题。 内容： 样机评审 ① 零件加工工艺性； ② 装配合理性：结构是否有干涉； ③ 装配路线与方法能否保证产品精度； ④ 对结构、零件提出修改建议。 主要是对工艺、工装、质量控制的可行性和经济合理性进行验证。 内容： 小批量 ①小批试产工艺、工装验证情况； 试产评审 ②工艺文件的完整性； ③加工、装配、调试、工序能力、加工的经济性等试制总结报告； ④关键工序质量控制点设置要求。 批量生产评审 进一步对工艺、工装、质量控制、设计文件以及生产组织方式进行验证，发现问题，加以改进。 ① 工艺文件（工艺卡、材料消耗定额、工时定额等）改进（完善）并定型； ② 工艺装备（模具、夹具、刀具、量具、检具、辅具、工位器具）的必要改进并定型； ③ 生产效率的提高； ④ 零件合格率的提高。 5.结论 通过严格的设计工艺性审查和工艺方案评审制度，可以促使产品设计人员越来越重视产品加工工艺性，更加了解企业的工艺流程和生产设备等，同时也是工艺人员学习和了解产品结构、性能的机会。通过这样的互动，相互增长知识，会使新产品研发周期越来越短，经济性更强。