ＤＦＡ分析的定量化研究

[摘 要] 將定量化分析方法引入產(chǎn)品DFA分析的專家系統(tǒng)中，用于評估零件裝配困難度，使產(chǎn)品的DFA分析結(jié)果數(shù)值化，這不僅使產(chǎn)品的DFA分析更加直觀，而且更快、更容易。

[關(guān)鍵詞] 面向裝配的設(shè)計 定量化分析 CAD

DFA(Design for Assembly)是一種面向裝配的設(shè)計方法，它可用來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，降低產(chǎn)品裝配的復雜性，從而降低產(chǎn)品裝配成本，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。由于大多數(shù)DFA分析方法都要求對產(chǎn)品零部件的幾何特性、物理特性進行詳細的分析，這些工作若用手工完成，當零部件非常多時，則相當繁瑣費時。因此，設(shè)計一種自動化且能直觀分析結(jié)果的定量化自動分析軟件顯得尤其重要。

一、產(chǎn)品DFA分析的自動化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

自動化系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成:

1.知識庫部分。存放DFA領(lǐng)域的專家知識、經(jīng)驗和一般處理問題的方法。

2.推理機構(gòu)。使用正向推理來利用知識庫中存放的各種知識解決問題。主要由規(guī)則驅(qū)動程序構(gòu)成，規(guī)則驅(qū)動程序以數(shù)據(jù)驅(qū)動方式根據(jù)規(guī)則的前提條件執(zhí)行相應的操作，得出各零部件的裝配困難度。

3.產(chǎn)品再設(shè)計建議程序。根據(jù)產(chǎn)品各零部件裝配困難度，為設(shè)計者提供零部件再設(shè)計的參考意見。

4.解釋程序。負責解釋專家系統(tǒng)中專家的行為。

5.產(chǎn)品零部件圖形修改系統(tǒng)。在AutoCAD中對產(chǎn)品的零件、組件和部件進行再設(shè)計制圖。

6.接口程序。實現(xiàn)系統(tǒng)控制模塊與AutoCAD的連接。

7.系統(tǒng)控制。完成系統(tǒng)與用戶的交互活動。

二、產(chǎn)品各零部件裝配困難度定量化分析

利用該自動化系統(tǒng)對產(chǎn)品進行DFA分析所需做的工作是回答一系列與設(shè)計有關(guān)的問題。筆者用自動化系統(tǒng)對一禮品盒的機芯進行DFA分析，參考該系統(tǒng)在該產(chǎn)品DFA分析過程中所提出的建議，對該產(chǎn)品進行面向裝配的再設(shè)計，主要做了一系列的改進，如將發(fā)條盒與橋夾板改為一個整體零件;去掉發(fā)條盒與蝸輪小端軸承座附近的鉚釘柱的一對配合;將蝸輪小齒輪端加一圓角或0.2×45°的倒角;蝸輪中段的錐體改為圓柱體等。自動化系統(tǒng)給出的該產(chǎn)品再設(shè)計前和再設(shè)計后各零部件的裝配困難度如表中所示。

表中，裝配困難度1：產(chǎn)品再設(shè)計前各零部件的裝配困難度;裝配困難度2:產(chǎn)品再設(shè)計后各零部件的裝配困難度;裝配困難度值的確定方法:首先，對各零部件的幾何特性、物理特性進行分析，求出零部件特性的各項特征值。然后，求出每個零部件的各項特征值之和，就得到了每個零部件的裝配困難度。每個零部件的裝配困難度之和便是產(chǎn)品總裝配困難度。裝配困難度值確定的具體細節(jié)可參閱參考文獻。

從表中可以看出:這一產(chǎn)品經(jīng)過DFA分析和產(chǎn)品再設(shè)計后，產(chǎn)品零部件中的蝸輪、過齒輪、阻尼組件、發(fā)條盒、橋夾板、音筒組件和支承螺釘?shù)难b配困難度均降低了，具體數(shù)值見上表。產(chǎn)品零部件總的裝配困難度從產(chǎn)品再設(shè)計前的20520分下降到17933分，共降低了2587分，占產(chǎn)品再設(shè)計前零部件總裝配困難度的12.61%。該產(chǎn)品的裝配困難度和裝配成本大大下降。由此可見，借助自動化系統(tǒng)對該產(chǎn)品進行DFA分析，效果顯著。

三、結(jié)論

自動化系統(tǒng)可以模擬工程師對產(chǎn)品進行DFA分析的思想和過程。這種定量化的DFA分析軟件能快速自動的判斷產(chǎn)品零部件裝配困難度，并提供數(shù)值化的評估結(jié)果，極大地加快了產(chǎn)品的再設(shè)計進程。本文所述的自動化系統(tǒng)的應用實例驗證了這些功能，也說明了該系統(tǒng)有應用和推廣價值。

參考文獻:

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[4]Hubert K.Rampersad.Integrated and simultaneous design for robotic assembly，Chichester：John Wly Sons，1994

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