干货 | DFA设计指南之二:定位
作为一名工程师,在产品开发时,你是否曾经为了解决类似下面问题而绞尽脑汁?或者,作为一名消费者,当你使用的产品碰到下面类似这些问题时,是否曾经让你很苦恼?如果你刚好是处女座,一个完美主义者,是不是更会让你发疯?电脑机箱主板上IO接口与机箱外壳开口不对齐,甚至无法插拔外部设备:螺丝过孔与螺牙孔未对齐,造成螺丝无法拧紧:
以上所有问题发生的原因很多,例如加工误差过大、组装时操作工人未对齐等,但是追根究底,根本原因只有一个,那就是:在产品设计时,零部件与零部件之间没有设计定位特征、或者定位特征设计不准确,造成了零部件之间的相对位置精度较差。定位是指在零部件与零部件之间具有限位特征,限制相互移动,确保在紧固之前、紧固之中和紧固之后二者具有精密的位置关系。1. 在紧固之前,零部件之间的相对位置已经确定,就可以直接进行下一步的紧固工序,例如锁螺丝、焊接和胶粘等,从而提高装配效率,降低装配成本。如果没有定位,在紧固之前就需要反反复复的调整来对齐二者的位置,浪费装配时间。2. 使用定位特征,可以保证零部件与零部件之间的精密位置精度。
这是因为:
通过下面这个实例可以看出,使用定位特征之后,两个零件之间的位置精度从0±1.00mm提高到0±0.20mm.
在一个零部件的侧壁四周增加定位特征。如下图所示,一个电路板装入塑胶外壳中,可以在塑胶外壳的四周增加多个肋条进行定位,肋条与电路板具有0.05~0.20mm的间隙(具体视塑胶外壳和电路板大小而定)。一旦电路板放入到塑胶外壳中,二者较高的相对位置精度就已经确定,电路板在外壳中不会前后左右晃动,螺丝孔已经对齐。下一步就可以直接锁紧螺丝。
在塑胶外壳上增加两个定位柱,在电路板上增加两个定位孔,通过定位柱与定位孔的配合来进行定位,间隙为0.05~0.20mm(具体视塑胶外壳和电路板大小而定)。对齐定位柱和定位孔,即可把电路板放入外壳中,同时二者较高的相对位置精度就已经确定。
在很多时候,定位和导向常常结合在一体,前端导向,后端定位。
超声波焊接时两个塑胶件之间的定位:
钣金件之间在焊接或螺丝紧固之前通过一些定位特征进行定位:
激光焊接时两个金属件之间的定位:
定位特征应当是零部件上尺寸精度较高的特征。否则,定位特征本身的尺寸误差较大,那么就无法行使定位功能、无法保证零部件之间相对较高的位置精度。在设计定位特征时,需要避免过定位,否则零部件会装不上,或者强行装上之后零部件之间存在内应力。
定位和紧固是两个不同的概念,应当区别开来。不少工程师在设计零部件的装配关系时,选择好零部件之间的紧固工艺如螺丝、卡扣、焊接工艺之后,就认为万事大吉了。如果仅仅考虑紧固工艺,那么就会存在文章开头所列举的对不齐的问题。紧固不是定位,无法提供定位的功能。紧固无法保证两个零部件之间精密的位置精度。零部件与零部件之间需要定位!产品设计时,在设计两个零部件的装配关系时,需要时刻问自己的是:这两个零部件设计定位特征了吗?
男篮同样需要定位,如果男篮的定位是世界杯32强,而不是16强,那么大家就没有任何烦恼了,朋友圈里就不会有那么多的抱怨了,就不会姚头叹琦,忍琦吞声,莫明琦妙:更多内容请阅读《面向制造和装配的产品设计指南》一书。