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[摘 要] 将定量化分析方法引入产品DFA分析的专家系统中，用于评估零件装配困难度，使产品的DFA分析结果数值化，这不仅使产品的DFA分析更加直观，而且更快、更容易。
[关键词] 面向装配的设计 定量化分析 CAD
DFA(Design for Assembly)是一种面向装配的设计方法，它可用来优化产品设计，降低产品装配的复杂性，从而降低产品装配成本，提高产品在市场上的竞争力。由于大多数DFA分析方法都要求对产品零部件的几何特性、物理特性进行详细的分析，这些工作若用手工完成，当零部件非常多时，则相当繁琐费时。因此，设计一种自动化且能直观分析结果的定量化自动分析软件显得尤其重要。
一、产品DFA分析的自动化系统总体结构
自动化系统主要由以下部分构成:
1.知识库部分。存放DFA领域的专家知识、经验和一般处理问题的方法。
2.推理机构。使用正向推理来利用知识库中存放的各种知识解决问题。主要由规则驱动程序构成，规则驱动程序以数据驱动方式根据规则的前提条件执行相应的操作，得出各零部件的装配困难度。
3.产品再设计建议程序。根据产品各零部件装配困难度，为设计者提供零部件再设计的参考意见。
4.解释程序。负责解释专家系统中专家的行为。
5.产品零部件图形修改系统。在AutoCAD中对产品的零件、组件和部件进行再设计制图。
6.接口程序。实现系统控制模块与AutoCAD的连接。
7.系统控制。完成系统与用户的交互活动。
二、产品各零部件装配困难度定量化分析
利用该自动化系统对产品进行DFA分析所需做的工作是回答一系列与设计有关的问题。笔者用自动化系统对一礼品盒的机芯进行DFA分析,参考该系统在该产品DFA分析过程中所提出的建议，对该产品进行面向装配的再设计,主要做了一系列的改进，如将发条盒与桥夹板改为一个整体零件;去掉发条盒与蜗轮小端轴承座附近的铆钉柱的一对配合;将蜗轮小齿轮端加一圆角或0.2×45°的倒角;蜗轮中段的锥体改为圆柱体等。自动化系统给出的该产品再设计前和再设计后各零部件的装配困难度如表中所示。
表中，装配困难度1：产品再设计前各零部件的装配困难度;装配困难度2:产品再设计后各零部件的装配困难度;装配困难度值的确定方法:首先，对各零部件的几何特性、物理特性进行分析，求出零部件特性的各项特征值。然后，求出每个零部件的各项特征值之和，就得到了每个零部件的装配困难度。每个零部件的装配困难度之和便是产品总装配困难度。装配困难度值确定的具体细节可参阅参考文献。
从表中可以看出:这一产品经过DFA分析和产品再设计后，产品零部件中的蜗轮、过齿轮、阻尼组件、发条盒、桥夹板、音筒组件和支承螺钉的装配困难度均降低了，具体数值见上表。产品零部件总的装配困难度从产品再设计前的20520分下降到17933分，共降低了2587分，占产品再设计前零部件总装配困难度的12.61%。该产品的装配困难度和装配成本大大下降。由此可见，借助自动化系统对该产品进行DFA分析，效果显著。
三、结论
自动化系统可以模拟工程师对产品进行DFA分析的思想和过程。这种定量化的DFA分析软件能快速自动的判断产品零部件装配困难度，并提供数值化的评估结果，极大地加快了产品的再设计进程。本文所述的自动化系统的应用实例验证了这些功能，也说明了该系统有应用和推广价值。
参考文献:
[1]Boothroyd G. and Dewhurst P. Design for assembly handbook，Uiniversity，of Massachusetts，USA，1983
[2]M.Myrup Andreason，S.Kaehler，T.Lund.Design for assembly，Berlin：SpringerVerlag，1983
[3]Gerard J.Kim，George A.Bekey.AEX：a DFA analysis and advisor system，Proceedings of the 1990 IEEE Conference on Robotics and Automation，1990：563～565
[4]Hubert K.Rampersad.Integrated and simultaneous design for robotic assembly，Chichester：John Wly & Sons，1994
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[关键词] 面向装配的设计 定量化分析 CAD
DFA(Design for Assembly)是一种面向装配的设计方法，它可用来优化产品设计，降低产品装配的复杂性，从而降低产品装配成本，提高产品在市场上的竞争力。由于大多数DFA分析方法都要求对产品零部件的几何特性、物理特性进行详细的分析，这些工作若用手工完成，当零部件非常多时，则相当繁琐费时。因此，设计一种自动化且能直观分析结果的定量化自动分析软件显得尤其重要。
一、产品DFA分析的自动化系统总体结构
自动化系统主要由以下部分构成:
1.知识库部分。存放DFA领域的专家知识、经验和一般处理问题的方法。
2.推理机构。使用正向推理来利用知识库中存放的各种知识解决问题。主要由规则驱动程序构成，规则驱动程序以数据驱动方式根据规则的前提条件执行相应的操作，得出各零部件的装配困难度。
3.产品再设计建议程序。根据产品各零部件装配困难度，为设计者提供零部件再设计的参考意见。
4.解释程序。负责解释专家系统中专家的行为。
5.产品零部件图形修改系统。在AutoCAD中对产品的零件、组件和部件进行再设计制图。
6.接口程序。实现系统控制模块与AutoCAD的连接。
7.系统控制。完成系统与用户的交互活动。
二、产品各零部件装配困难度定量化分析
利用该自动化系统对产品进行DFA分析所需做的工作是回答一系列与设计有关的问题。笔者用自动化系统对一礼品盒的机芯进行DFA分析,参考该系统在该产品DFA分析过程中所提出的建议，对该产品进行面向装配的再设计,主要做了一系列的改进，如将发条盒与桥夹板改为一个整体零件;去掉发条盒与蜗轮小端轴承座附近的铆钉柱的一对配合;将蜗轮小齿轮端加一圆角或0.2×45°的倒角;蜗轮中段的锥体改为圆柱体等。自动化系统给出的该产品再设计前和再设计后各零部件的装配困难度如表中所示。
表中，装配困难度1：产品再设计前各零部件的装配困难度;装配困难度2:产品再设计后各零部件的装配困难度;装配困难度值的确定方法:首先，对各零部件的几何特性、物理特性进行分析，求出零部件特性的各项特征值。然后，求出每个零部件的各项特征值之和，就得到了每个零部件的装配困难度。每个零部件的装配困难度之和便是产品总装配困难度。装配困难度值确定的具体细节可参阅参考文献。
从表中可以看出:这一产品经过DFA分析和产品再设计后，产品零部件中的蜗轮、过齿轮、阻尼组件、发条盒、桥夹板、音筒组件和支承螺钉的装配困难度均降低了，具体数值见上表。产品零部件总的装配困难度从产品再设计前的20520分下降到17933分，共降低了2587分，占产品再设计前零部件总装配困难度的12.61%。该产品的装配困难度和装配成本大大下降。由此可见，借助自动化系统对该产品进行DFA分析，效果显著。
三、结论
自动化系统可以模拟工程师对产品进行DFA分析的思想和过程。这种定量化的DFA分析软件能快速自动的判断产品零部件装配困难度，并提供数值化的评估结果，极大地加快了产品的再设计进程。本文所述的自动化系统的应用实例验证了这些功能，也说明了该系统有应用和推广价值。
参考文献:
[1]Boothroyd G. and Dewhurst P. Design for assembly handbook，Uiniversity，of Massachusetts，USA，1983
[2]M.Myrup Andreason，S.Kaehler，T.Lund.Design for assembly，Berlin：SpringerVerlag，1983
[3]Gerard J.Kim，George A.Bekey.AEX：a DFA analysis and advisor system，Proceedings of the 1990 IEEE Conference on Robotics and Automation，1990：563～565
[4]Hubert K.Rampersad.Integrated and simultaneous design for robotic assembly，Chichester：John Wly & Sons，1994
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