产品设计性试制的工艺工作

一、产品设计性试制的工艺工作

设计性试制是指设计部门按照厂部下达的新产品任务后，进行市场调研，拟定设计方案，进行电路和结构设计，制作样机，编制设计文件和图纸，组织样机生产，最后通过设计鉴定的全过程。它的主要任务是设计出符合市场需要的新产品的样机和设计图纸。这个阶段的时间界限为:从新产品任务下达直至设计定型鉴定会通过。

表4－1　标准工时定额参考表

1．主要工艺工作内容

传统观点认为，在产品的设计性试制阶段，产品的设计工作是由设计部门负责，工艺部门只是参与其中，处于一种被动的状态;而并行工程的观点认为，工艺人员在这个阶段中应同时开展新产品的工艺性设计，工艺为设计服务，同时也引导设计。这一阶段的工艺工作可归纳如下:

(1)对新产品所涉及的新工艺与关键工艺开展调研和初步试验。

(2)对新产品进行工艺性审查，提出工艺性改进意见，并参加设计评审和设计图纸会签，以保证新产品的工艺性。

(3)为设计性试生产(又称样试)提供必要的工艺文件和工装(称“0”批工装)。

(4)参加设计定型鉴定会，提供工艺性审查报告。

2．具体实施方法

(1)产品工艺人员的设置。为满足设计性试制阶段工艺工作的需要，在产品设计的初期，工艺科就应指派专人参与设计。根据整机类电子产品的特点，每个产品需设置一位主管工艺师及若干位专业工艺师(员)。

主管工艺师的职责是代表工艺科全权负责计划、组织、协调和实施各项新产品的工艺工作。通常，为确保新产品的工艺力量，在产品进入稳定状态之前，主管工艺师只能负责某一个新产品的工艺工作。

专业工艺师的职责是在主管工艺师的组织下具体负责某一专业范围内的工艺工作。对于整机类电子产品来讲，所涉及的专业工艺有:电性能工艺、印制板装联工艺、结构工艺、塑料成型工艺、冲压工艺、涂覆工艺、理化工艺等。专业工艺师是按专业对口设置的，他们可以同时负责多个产品的工艺工作。

(2)产品的工艺性审查。什么是产品的工艺性呢?工艺性是产品的一个重要特性，是指所设计的产品(零件、部件、整件和整机)在实际的生产条件下(生产场地、设备、工艺等条件)制造、维修的可行性和经济性。产品的这个特性反映了它顺利投产的可能性和经济性。

产品的工艺性审查是新产品设计阶段的一项最重要的工艺工作，它贯穿于产品设计的整个过程，从产品设计开始直至图纸会签结束。有必要强调的是工艺性审查开展的时间越早越好，如果到了设计的后期，产品设计完成时才开始审查，一旦发现工艺性问题，更改的难度与工作量必然很大，从而造成较大的浪费，并影响新产品开发的进度。所以，工艺部门应该在设计一开始就主动向设计人员提供各种工艺标准和情况要求。设计过程中，工艺人员应每天抽出一定的时间在设计部门工作，了解设计意图和情况，及早发现工艺性问题，及时提出改进意见，使工艺性问题能基本消灭在萌芽状态。

1)工艺性审查的原则。工艺性审查总的原则为:既要考虑设计上的先进性和必要性，又要考虑工艺上的经济性和可能性，应在保证达到性能指标和结构精度且具有一定余量的前提下，力求通过改善其工艺性来提高企业生产活动的经济效果。

2)工艺性审查的内容。整机类电子产品的工艺性审查主要分四个方面:零件与整机的结构、印制电路板装联、导线连接和电性能指标的工艺性。具体审查内容如下:

零件与整机结构的工艺性:

a．结构形状、精度、光洁度和技术要求是否合理。

b．零件之间的配合尺寸是否合理。

c．工艺基本面的选择是否方便可靠。

d．材料选用是否经济合理。

e．结构强度是否合理，是否采取了抗振设计。

f．加工、装配、拆卸、运输是否可能和方便。

g．是否可以充分利用标准工装和现有工装加工，是否充分考虑了本企业生产设备条件。若目前尚不具备，经过努力是否可以实现。

印制电路板装联的工艺性:

a．是否符合印制板生产企业的制造要求。

b．是否适应本厂加工方式(手工或机械插件、手工或机械焊接)。

c．是否符合印制板设计专业工艺的要求，以保证取得最佳的装联效果。

导线连接的工艺性:

a．导线长度是否恰当，是否满足生产与维修时的必要长度。

b．颜色是否可区别，定色是否符合规范、便于装配与维修时的识别。

c．是否采用合理固定，以适应运输与使用时的振动应力。

电性能指标的工艺性:

a．是否尽量采用成熟电路模式。

b．各项电性能指标有无工艺余量，是否满足大批量生产所需要的工艺余量。

c．电性能指标的调整是否方便，是否适应大批量生产。

(3)设计图纸的工艺会签。产品的设计图纸完成以后，必须经工艺人员会签，工艺人员一旦在设计图纸上签字，即表示产品的工艺性审查已经通过，这是一种必要的法定形式。

一般需要工艺审查的图纸主要种类有:零件图、装配图、接线图和技术条件等。图纸应该由各专业对口的工艺人员负责进行审查，审查通过后在正式图纸上签字。在实际操作中会遇到这样的问题，即每张设计图纸对口的工艺人员往往有2位以上，如印制电路板图纸应由装联工艺师负责会签，但印制电路板上的安装孔与散热器、支架安装孔的配合问题以及印制板的外形尺寸与机壳安装或框架的配合问题，必须由结构工艺师来审查，而印制电路板上专用测试点的设置需要由电性能工艺师来审查，这样1张印制电路板图就必须通过3位工艺人员的审查。事实上，3位工艺师都在设计图纸上签名是比较难做到的，为解决这个矛盾，我们推荐一种内部会签制度，即把工艺人员分为主要会签人员和内部会签人员，主要会签人员负责在设计图纸上会签，而内部会签人员则在内部会签单上签名。

设计图纸的会签，是工艺性审查的最后一道防线，工艺人员必须本着认真负责的态度，绝不可草率从事。如出现了有争议的原则性问题，设计与工艺双方不能达成共识，可由总工程师召集有关人员共同分析、研究，当意见分歧仍不能统一时，由总工程师在发扬民主、尊重科学的基础上做出最后裁决。

(4)样机试制。样机试制的主要目的是考核设计质量并验证设计图纸。为保证其顺利进行，工艺部门应提供必要的工艺文件(草卡)和必要的工装。样机的试生产是了解新产品是否能顺利投产的最好时机，工艺人员应认真参加全过程，以便及早发现问题，使问题在设计定型前得到彻底的解决。

(5)工艺性审查报告。在鉴定新产品设计时，工艺部门要提供工艺性审查报告。工艺性审查报告由主管工艺师组织各专业工艺师共同编写。工艺性审查报告应包括下列内容:

1)产品名称、设计试生产日期和数量。

2)结构零件的工艺性分析。

3)印制板装联的工艺性分析。

4)整机组装的工艺性分析。

5)整机电性能的工艺性分析。

6)设计的遗留问题和改进意见。

7)结论。

3．工艺人员参与设计的必要性

在实际工作中，由于对工艺人员参与设计的必要性缺乏足够的认识，在设计性试制阶段一般不安排工艺人员参与，造成新产品严重缺乏工艺性，工艺工作处于被动局面的情况屡有发生，所以有必要对工艺人员参与设计的必要性进行分析。

(1)工艺人员参与设计，可保证新产品所涉及的新工艺、关键工艺的研究和试验工作与设计工作同步开展，通过试验确定哪些通过努力可以实现，哪些近期内难以解决，为设计人员确定设计方案提供技术数据，同时也为将来编制工艺规程、制造工装和联系外协加工确定合理的工艺参数与方法。

(2)工艺人员参加设计工作，可对新产品进行系统的工艺性分析和审查，及早地发现问题，在新产品尚未完全成形前就能加以改进，从而确保最终的定型产品具有良好的工艺性。如果认为产品设计只是设计部门的事，而忽视了工艺人员参与的重要性，就可能在产品批量投产时暴露出各种各样的问题，严重时甚至需要停产解决，影响新产品的进度与质量，造成人力、物力的浪费。显然这是因为缺乏工艺性审查这一重要环节，因为设计与工艺人员的知识结构、工作经验和考虑问题的角度均不相同，设计人员主要考虑的是如何实现设计任务书中规定的产品性能指标、可靠性指标、结构、外型等方面的问题，而对产品是否符合工艺标准，在本企业的生产条件下，制造、维修是否可行，是否经济等类似问题往往考虑不周。另外，由于工艺涉及的知识面门类繁杂，很多知识是在长期生产实践中积累的，因此要求设计人员精通各方面的工艺知识是不现实的，所以新产品设计时，需要专门设置工艺人员进行审查、把关，只有这样，产品的工艺性才能得以保证。

(3)工艺人员参与设计，可以有足够的时间深入了解新产品的性能、结构等情况，学习消化新产品涉及的新技术，为制订最合理、最经济的工艺方案做好充分的技术准备，同时也能促进工艺人员素质的提高。

(4)工艺人员参与设计，使非标准工装的研制工作与设计工作能同步进行，缩短了生产性试制的周期。同时，能为设计样机的试生产提供必要的工艺文件和工装，确保设计样机生产的正常进行。