前言:
在复杂的PCB设计和制造过程中,DFM(面向制造的设计)制造分析尤为重要。DFM是面向制造的设计,其作用在于改进产品的制造工艺。如今,DFM已成为并行工程的核心技术,因为设计和制造是产品生命周期中最重要的两个环节,并行工程在设计之初就应考虑产品的可制造性、可装配性等因素。因此,DFM是并行工程最重要的支撑工具。DFM的关键在于分析设计信息的可加工性,评估制造合理性,并提出设计改进建议。DFM与CAX、PDM、DFX等技术相结合,构成了面向生命周期的设计(DFLC)技术。DFX指的是DFA(面向装配的设计)、DFD(面向拆卸的设计)、DFQ(面向质量的设计)、DFI(面向检验的设计)和DFE(面向环境的设计)。
1 .启动DFM模型
●在传统的系列化工程产品开发模式下,产品设计和工艺设计是两个独立且顺序进行的过程。这种模式容易导致产品设计过程与加工制造过程脱节,使得产品的可制造性、可装配性和可维护性较差,进而造成设计修改困难、产品开发周期长、成本高、难以保证质量,甚至大量设计方案最终无法投入生产。
修改设计很困难,产品开发周期长,成本高,质量难以保证,甚至很多设计都无法投入生产,从而造成人力物力的巨大浪费。
● DFM(面向制造的设计)理念挑战了传统的产品开发模式,打破了传统设计方法的顺序,将产品设计和工艺设计并行推进。DFM 充分考虑各种制造约束、加工条件、夹具方案、工装设计和零件标准化等因素,对设计方案进行评审和决策,并将评审结果及时反馈给设计人员,提出修改建议,并为产品设计提供指导。这是一种全新的、更简洁、更高效的产品开发模式。
2 . DFM设计协助
● DFM有助于设计原则:
DFM设计辅助的原则包括:
1. 降低成本并提高产品竞争力
2. 优化生产流程,提高生产效率
3. 技术转让,加强公司合作
4. 新产品开发和测试的基础
5. 适用于电子组装工艺新技术
●由于加工工艺不同,相应的设计方法也大相径庭,因此针对不同加工工艺的具体设计必须遵循不同的设计原则。PCB裸板DFM设计和PCB组装DFM设计都需要考虑可制造性设计原则,以及电子元器件采购的正确性。然而,其目的在于使产品能够快速经济地制造出来,提高产品设计和制造的一次性成功率,从而降低成本并缩短产品开发周期。
3. DFM 行业应用
这是业内最成熟的技术发展,设计、制造和平台的集成已经整合到软件和规则库中,并且足够详细和可执行。
设计与制造的集成和平台化已融入软件和规则库,且足够详细和可执行。许多国际知名企业已在研发设计中成熟应用了DFM技术工具,并从中“尝到了甜头”,例如计算机行业的戴尔和英特尔、汽车行业的福特和宝马以及飞机制造领域的波音。
● 以PCB设计为例,随着电子产品的发展趋势向小型化、高密度、高速化发展,PCB设计的复杂性大大增加,如何有效地对复杂的PCB设计进行综合质量控制已成为该领域的一个难题。
● DFM 可实现设计与制造流程并行,模拟选定 PCB 产品从设计、制造到组装的整个生产过程,包括物料清单表整理、元器件匹配、裸板分析和组装分析四个模块。
物料清单排序、元器件匹配、裸板分析和装配分析这四个模块相互关联、协同工作,共同完成DFM分析。整个软件运行流程如下:DFM解析PCB文件、ODB文件或Gerber文件,导入物料清单表,然后匹配元器件库,通过创建的元器件库进行元器件匹配,最后调用DFM规则对文件进行一系列检查。整个流程相当于将制造规则融入设计阶段,建立新的PCB设计流程,最大限度地减少设计变更导致的周期延长,并确保生产质量和效率。所有可能的质量隐患都在制造前阶段得到解决或发现,从而最大限度地减少产品开发迭代次数,降低成本,并提高产品市场竞争力。
4 , DFM未来展望
在中国,面向制造的设计(DFM)技术在制造企业中的应用起步较晚,规模尚未形成。2001年,BDI的DFMA分析软件进入中国市场。华为技术有限公司要求结构工程师必须掌握DFMA这一设计理念和工具。然而,国内企业在产品开发中应用DFM相关技术并不多见,许多企业仍然沿用传统的串行产品设计方法。显然,国内企业在应用先进的开发工具和方法方面还有很长的路要走,而产品设计正是这一差距的根源。中国制造业应更好地利用这些先进的设计工具和方法,以提升自身产品的国际竞争力。



