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“简化产品设计、减少零件数量”典型案例:服务器机箱和胶带封箱器

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导读:

在DFA所有的设计指南之中,DFA第1设计指南“简化产品设计、减少零件数量”对于提高产品的装配性和降本最具有效果,同时也最具有挑战性。


本文以服务器机箱和胶带封箱器的案例来说明,按照第1指南下面的具体手段,可以傻瓜式的实施第1指南。

   




01
简化产品设计、减少零件数量

在DFA的所有设计指南中,第1设计指南“简化产品设计、减少零件数量”排在首位,对产品的可装配性、产品成本、质量等有着决定性的影响。如果要降低产品成本,通过DFA第1设计指南是最好的办法;当然,也是最难的。



“简化产品设计、减少零件数量”包含以下手段:
  • #1 考查每个零件,考虑去除每个零件的可能性:

  • #2 把相邻的零件合并成一个零件. 

  • #3 把相似的零件合并成一个零件:

  • #4 把对称的零件合并成一个零件:

  • #5 合理选用零件制造工艺、设计多功能的零件

  • #6 减少紧固件的数量和类型

  • #7 减少线缆的种类和数量


详细的DFA设计指南解释,请参考书籍《面向制造和装配的产品设计指南》



02
服务器机箱

下图是4U服务器机箱的参考图。

1)把4个支架合并成1个
利用#2 把相邻的零件合并成一个零件的原理,把机箱前端组装硬盘处的4个支架合并成1个支架,这样做的好处有:
  • 去掉3个零件,节省3套冲压模具;

  • 简化原来4个支架的复杂组装工序;

  • 提高组装精度。在用户端会插入或拆卸24个硬盘;用户在插入或拆卸时,希望能够保证左右支架的距离一致,以使得插入或拆卸的松紧一致,这样用户体验高。而原始的设计,这一关键尺寸由至少4个零件组成封闭尺寸链,很难保证该关键尺寸的精度;而改进的设计中仅仅由2个零件组成,比较容易保证精度。




2)把导轨加强支架去掉
导轨加强支架用于补强导轨前后支架的强度。

利用#3 去除每个零件的可能性的原理,把导轨加强支架去除。在改进的设计中,导轨前后支架的补强通过长的凸包来实现。好处是:
  • 去掉2个零件(左右导轨共两个),节省2套冲压模具;

  • 简化组装工序;


3)把4个主板导向支架合并成1个
服务器主板首先固定在一支架上,再从上往下组装到机箱中时,为了组装顺利和避免主板与机箱壁碰撞而损坏主板零件,在机箱的前、后、左、右共四处设计了4个导向支架。原始的4个导向支架导向结构处特征相同,但其它特征结构不同,前后相似,左右对称,是4个不同的零件。

利用#3 把相似的零件合并以及#4 把对称的零件合并的原理,把4个导向支架合并成1个支架,好处是:
  • 去掉3个零件,节省3套冲压模具;

  • 简化组装工序;

  • 防错,防错把导向支架组装到错误的位置;



4)把相似的锁扣支架合并一个
机箱中有2个相似的锁扣支架,大体特征相同,只是锁扣的位置不同。

利用#3 把相似的零件合并的原理,把2个锁扣支架合并成1个支架,好处是:
  • 去掉1个零件,节省1套冲压模具;

  • 简化组装工序;

  • 防错,防错把锁扣支架组装到错误的位置;



5)把对称的锁扣支架合并一个
机箱中有2个对称的锁扣支架,形状完全对称。

利用#4 把对称的零件合并的原理,把2个锁扣支架合并成1个支架,好处是:
  • 去掉1个零件,节省1套冲压模具;

  • 简化组装工序;

  • 防错,防错把锁扣支架组装到错误的位置;



03
胶带封箱器

1)DFA优化
如下图所示,原始设计的胶带封箱器零部件众多,结构复杂,组装工序复杂。在满足相同的功能及性能前提下,通过DFA优化之后,改进的设计减少了22个零件,减少了27个组装工序,组装时间节省了75%。



2)改进的设计
下图是改进设计的爆炸图,及工作状态图。

3)零件数量对比:从31个减少为9个

4)组装工序对比:从38个减为11个
5)组装时间对比:从4分钟缩短为1分钟


04
最后的话

在服务器机箱的案例中,通过DFA优化总共节省10套模具,如果1套模具平均10万元,那么就节省了100万元,这是一个多么了不起的成果,更不用说因为零件减少而降低的零件成本及其对应的装配成本。胶带封箱器的案例也是如此。

这就是我一贯的工作态度:工程师不要妄自菲薄,认为自己的工作无关紧要,没有技术含量,仅仅是画图而已。

其实,工程师的重要性实在是太大,一个小小的设计优化就能帮助企业节省大量成本。

当然,前提是工程师必须具有一个工匠之心、热爱学习、具有丰富的产品设计知识,特别是DFMA和DFC必不可少!


 

 

END—
来源:降本设计
碰撞爆炸尺寸链模具
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-11-13
最近编辑:1年前
钟元
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