可制造性設計實踐應用

林蒞蒞，張雪，王蘇安

（昆山登云科技職業學院，江蘇 昆山 215300）

當前開發技術已經得到了前所未有的發展與進步，人們對于產品本身的要求也越來越高，不僅看重其基本性能，而且對其外觀也有著更高的要求。采取可制造性設計的方法，能夠有效減少開發周期，并降低資金成本，同時還能提升產品本身的質量。

1 可制造性設計的定義

所謂可制造性設計，其定義便是從產品設計的本身開始，將其可制造性與可測試性考慮進來，促使設計工作與實際產品的制造產生直接聯系，以此完成從設計本身到制造一次性處理的效果，這種新穎的設計理念促使傳統的設計方法產生了改變。比起傳統的方法，可制造性設計更注重產品本身的首次開發，在實際制造的過程中，可能有諸多問題出現，工作人員可以提前在設計階段將其解決。如此一來，看似在產品制造的前期花費了比較多的時間，然而事實上卻縮短了產品投放于市場的時間。其主要原因是產品在每一項內容的細節方面均已經得到了有效分析，早在產品設計的階段，其自身的問題與不足均已得到了消除。

2 可制造設計的應用價值

2.1 降低使用成本

降低成本并提高產出是所有公司企業的終極目標，采取可制造性設計，可以盡可能充分利用公司的內部資源，并同時在最具工作效率的情況下生產出高質量的產品。如果產品本身缺乏可制造性，同時也不符合公司生產的具體特點，則將會在后期市場投入時，花費更多資源，甚至還會導致市場競爭力的下降。

2.2 提高生產效率

可制造性設計可以有效地將企業自身的設計工作與生產工作進行結合，從而完成信息相互傳遞的具體目標，促使前期的設計工作能夠與后期的生產工作進行有效協調，以此促進生產工作實現自動化，進而提高生產效率。此外，可制造性設計還可以確保設備實現標準化，以此減少在生產測試工作中產生的重復投入。

2.3 加強部門溝通

如今許多企業由于自身生產規模有限，因此許多生產工作需要進行外包。而采用可制造性設計能夠有效加強公司內部各部門的合作，促使部門之間的制造技術完成平穩轉移，進而做到快速生產，并促進企業本身的全球化生產工作。

2.4 提供測試基礎

如果沒有采取可制造性設計的方法，當產品開發進入后期工作時，將會有一大堆本應該在設計階段就應該解決的問題出現。如果此時采取方法進行改正，必然會造成資金成本的浪費，并延長生產周期。因此，產品在開發的過程中，除了要注重自身的功能性，還需要注重可制造性。

2.5 趨勢

現如今，電子組裝的技術不斷進步，為了盡快占領當前市場，就需要緊跟時代步伐，采用最新的技術。采取可制造性設計的方法，可以促使整個設計工作更為規范化，從而順應時代的發展。

3 可制造型設計的實踐應用方案

從20世紀80年代末期，國外一些研究機構就已經開始了鑄件的研究工作。近些年，人們提出采取可制造性設計的方法進行工作，以此提升產品的基本質量。

現如今的制造設計，最為常用的方法便是基于產品本身特征的設計方法。這種方法從設計階段開始，就將產品特征與產品模型進行有效結合，同時并提供相關產品信息，從而完成信息的分享工作。在特征信息的傳輸方面，可以采取用戶交互輸入的方法，根據具體的應用領域，并從產品特征本身進行識別而獲得。

為了解決特征方面的問題，可以建立基于特征本身的數據庫，采取模數法的方式對于產品本身的工藝性進行評估。我們認為，為了確保能夠獲得有效的可鑄造性的評價，其相關幾何數據庫必須可以有效展示可制造性相關知識的重要特征，同時還能展現各特征之間的關聯性。

在實際設計中，我們主要采取了2種不同特征方式：第一種是主特征，其主要對于產品本身的外形以及初始零件的基本造型進行詳細描述。第二種則是輔助特征，其主要是指相關附件或者一些局部位置的幾何圖形，例如凸臺以及空洞等。此外，在實驗中我們還在其側凹、分型面以及拔摸斜度方面的相關特征進行了一系列嘗試，從而獲得了不小的進展。

由于鑄件本身的結構十分復雜，很難有效開發出基于鑄件本身的特征集。如果只是單純依靠原有技術進行工作，只會增加工作人員的負擔，從而造成不必要的時間浪費。同時，特征的相關識別技術也無法有效完成所有工作。所以，結合特征識別技術，獲取下游階段具體開發的實際信息，從而完成鑄件設計的特征信息與數據的全面結合。

在實際設計的過程中，為了減少由于缺陷造成的不必要返工，在設計階段就需要對于方案本身進行評價，從而可以在設計階段完成基本方案的評估工作，進而能夠改進其原本的不合理性。在進行問題評價工作時，根據詳細的設計規則，我們一共總結出大約30個函數，從而完成評價特征本身對于可鑄造性產生不良影響。根據目標函數，我們對其重新優化設計。目前而言，此系統在正常工作中主要適用于通常的砂型鑄造的工藝。而這些相關準則函數分別與分型、芯子以及鑄件的具體特征有所關聯。

在該公式中，為權系數，其主要是對于鑄造品的實際質量以及成本進行有效反映，從而可以稱作為準則的具體評估值。

鑄造工作人員往往具有豐富的實踐經驗，根據相關知識內容，可以給予可鑄造性的基本規則完成設計。目前而言，采用最多的方法便是產生式的基本規則以及框架原有結構的相關表達手段。

由于現如今以及開發出基于知識本身的新型系統EX-CAST，可以對當前可鑄造信息提供合理的反饋，為具體設計活動提供參考依據。實際專家知識的具體反饋通常為2種不同的形式，一是框架，二是產生的規則。另外，由外國研究人員所建立的CAD集成系統，在采用框架結構的前提下，能夠將特征與知識本身進行合理結合。如此一來，產品本身的可鑄造性便能得到有效保證，設計質量也會有所提高，進而減少了開發周期。

此外，可制造性設計還需要基于優化成本的原則，對于成本進行預估。對于設計者而言，通過進行成本預估能夠對具體產品設計的相關方案進行全面對比，從而選擇最為合適的方案。對于工程師而言，盡快對成本進行估算，可以第一時間獲得訂單，進而提升報價的實際速度。

我們開發了可以面向于制造工程的成本預算工具。通過具體調查，可以快速找出影響成本最大的負面因素。采取能夠和成組技術相關的編碼技術對產品本身進行重新分組，根據具體情況，建立不同種類的數據庫。數據庫中的每一位數字代碼均與成本值保持一一對應的關系，整體成本可以通過代碼的具體組合，再進行相關計算來獲得。

成本預估的工作往往非常耗時。因此，需要基于知識的專家系統，從而建立金屬鑄造的成本預估體系，最終完成成本的核算工作。

4 結語

綜上所述，在未來可制造性設計的應用將會越來越廣泛，其應用價值也會隨之不斷擴大，因此值得我們對其加以推廣。

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[2]趙珉,楊清華,劉明等．可制造性設計在納米SOC中的應用和發展[J]．微納電子技術,2007,44(6):282-288．

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