DFM框架制定 - Manufacturing Process Flowchart 制造流程图的制作思路和简述

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DFM制作系列前三篇基本已将准备工作做的差不多了，拿到客户反馈并确定preliminary CAD 以后，DFM 就可以Kick off 进入正式输入输出阶段，之前没关注到的童鞋们，我附加到了下面供回顾参考。

" \' c2 K% w8 HStep 4：制定DFM框架 - Manufacturing Process Flowchart 制造流程图
拿到一份产品图纸，或者拿到一个样品，如何将产品制作出来呢？
产品开发工程师和制程开发工程师都会在脑海里出现一份蓝图，核心和主要的加工制造工序在心里都会有个底，这个就是经验。
制造加工厂商资深的工程师，包括PD，ME，QE，TE，Fixture，等各部门经验丰富的core team members会在一起探讨从raw material原材料到成品finish part 的整个加工制程，制定初步的制造加工流程图，即确定所有核心的加工工序，同时release内部制程管控图纸，前期可以先出3D，同时2D可以稍微靠后，因为整个过程还要涉及公差累计分析和每个制程的加工去除量，基准转换等问题。
" P) A4 H" d1 O6 n2 r5 q2 ^针对复杂件，工序流程比较长，二三十个主要工序以上，会邀请工程单位主管兼资深工程师参与，并有一个资深结构工程师主导整个产品结构的前后串接，同时指定各部门工程lead，大中型制造代工商人多，还会分成不同的主制程工段进行分管。其实很多中小型企业是一人统管的，一个RD或者一个PD，即使是比较复杂的项目。这也是为什么从成本，流程，机动性，成长性，大公司和小企业不一样的地方，大公司学流程经验与管理，小公司练技术与全能实战经验。我曾经看到过很多大公司跳槽出来的多几年工作经验的产品开发工程师，知识结构单一，但又不精通，5年或者更长都是一直守在一个喷砂制程，对前后制程可能还有涉猎，但对整体把握和其他制程工艺几乎是皮毛一般的了解，或者更少，很难胜任和主导复杂产品的开发和推动。
7 V/ L1 s9 Z1 q% D其实在这里也不是讲多专业的知识和技能，更多是方法和经验的分享，建立逻辑性强的mindset习惯，话休絮烦。
% R! p) v2 U- ]; B  c2 M大流程可以按以下思路：
0 [* y8 h' l9 c" Z$ I/ x原材料--->IQC--->模具成型--->后制程机械加工--->热处理--->表面处理--->组装--->性能检测--->尺寸全检--->外观全检--->OQC--->包装运输
: F% M/ j. J$ I5 ?" ~+ ?2 h结构工程师对模具成型和机加工制程进行拆分，确定所需工站，而后拆分工站图，上述大流程一般也会有穿插进行，例如后制程加工增加模具加工步骤，表面处理后增加机加工制程，组装制程穿插表面处理制程，这都是根据不同产品结构来定的。
原材料：
图纸会注明材料材质和性能要求，供应商需要考虑成品要求和所需要的后制程加工来确定原材料的形态和状态，确保可加工性和成品要求。目前电子产品结构件行业常用的原材料有金属，塑胶，玻璃，陶瓷，橡胶，蓝宝石，无机高分子材料等。
, T1 b( Q  a; gIQC进料检验
是任何行业都不可或缺的步骤，这是保证厂内所有后制程加工的先决条件，很多材料在常规检验的基础上，还会增加快速原材料验证，通过模拟加工制程提前判定原材料的加工缺陷和功能性是否满足成品需要。
模具成型
* g, g( w, Z. b! \% R* e根据成品图纸和原材料形态，需要选定模具方案，当然也有很多产品经过评估确实不需要模具，直接机械加工，这样的情况可以不考虑这一步。选定模具方案后，必须要和后制程机械加工前后协调，确定成型毛坯件的结构和尺寸，可成型的结构尽量完成，这样减少后制程如CNC的加工成本，也提升生产效率和良率，模具加工稳定性会更好。否则，后续会针对模具做很多改动，这样开发的L/T会被加长，而且模具一直做结构性加减铁，烧焊也会增加模具本身的风险。
. A. e: \- m  _2 w. E金属材料的锻造，冲压，MIM，挤压，铸造，轧制等等。
: I& J8 l2 i1 b: h) L9 i& C塑胶材料的注塑，吹塑，压延，热成型，层压，模压等等。
# R/ ^5 S9 ^- n1 P: p3 }) [陶瓷材料成型，目前有注塑，干压，半干压，注浆，等静压等等。
7 f  O7 a2 D- N; |  z2 v玻璃材料成型，目前有压制，吹制，拉制，浇注等等，还有近几年后制程加工比较流行的3D玻璃热弯。
, U' C# ]1 k0 j# A- X后制程机械加工
机械加工是一个很宽泛的范畴，前面讲的模具成型一般被称作前制程，后续针对模具成型件进行再次成型，或CNC切削，磨削，铣削，钻孔攻牙，铆压，冲压，锻造，激光切割和焊接等，很多公司是指CNC、车削，砂轮磨削，冲压，铆接，切割，焊接等加工，因为现在的一些电子产品结构件，对尺寸精度要求很高，公差收的很严，CNC加工虽然工费率高，但是精密加工的首选，近几年的iPhone手机后盖玻璃，都是用CNC精雕机完全飞出来，C/T非常长，但批量生产还是没有可靠的玻璃熔接方案来替代，尽管研究和尝试一直持续。
- CNC加工分夹位管控，针对不同加工部位，命名加工序号进行区分，如CNC1，CNC2..., CNCn, 也有粗加工命名CNCn.1, CNCn.2...,
3 A, a9 q% ^% U2 B9 D( @  l- 进行粗加工，精加工分步加工，一般先加工后加工定位基准面，平面，后加工结构复杂面，
7 p1 ]# }0 ]' i3 r2 R# |- 尽量将不同结构合并工站加工，减少fixture数量和拆装夹次数，
2 r9 z% V& C( O$ I9 l& y- P0 s- 同时减少换刀次数，缩小定位和重复定位误差。
一篇CNC加工经验分享给大家。
12条CNC加工经验总结
: T9 a" r: q! l; G  ]' x  |; J热处理
金属件很常见，附加几篇文章进行详细了解：
1 U, k5 M' L3 R+ e# f     【材料课堂】金属热处理知识大全——你会几把“火”？
      12种热处理基本工艺及作用
- Y) d, K9 z$ l9 Y; m) ]7 a表面处理
基本上所有的电子产品都有外观面，就是消费者可以直接用眼睛看到的外表面都算是外观面，几乎所有的外观结构件都需要考虑做表面处理，一些内构件考虑耐腐蚀或者导电需求，也会有电镀，喷涂，或者钝化等表面层处理。
$ Q4 h* c' X! f; ]/ [' Q- h% u表面处理类别很多，推荐几篇文章阅读如下：
陶瓷、金属、塑料、玻璃四大材料表面处理大汇总！
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, v$ J0 R  x* ]0 }4 k% n1 Y
For examaple, 铝合金手机金属后壳的表面处理工艺，一般是以下流程：
+ a+ R( B+ s3 l6 e9 n6 i' O" L粗磨--->精磨--->抛光--->清洗--->遮蔽--->后加工--->去遮蔽--->阳极氧化/电镀/喷涂/烤漆/PVD/CVD/等等--->信赖性测试--->包装出货
+ M$ t/ l; W& t1 B组装
+ S0 V, C0 `$ x- i" ?6 A很多结构件所讲的组装，基本都是结构零部件组装，一般不会涉及电子件，因为会有很多测试，需要到FATP的线体才可以实现。
一般工艺包括热熔胶，PSA，instant 快干胶粘贴主件辅料，主要零部件，die cuts 泡棉等，激光焊接支撑板和电子件支架，锁螺丝支架，激光打标和镭射追溯码，贴保护等，完全和整机组装有天壤之别。
0 V% H( Z. g7 S$ s* V. B8 W全检和OQC
现在结构件制造业很多性能检测已不限制于实验室了，为了确保功能性基本上都已经导入了在线全检，并与2D码关联进行防呆和追溯。同时，尺寸更是有很多厂商增加全检，很多CTF尺寸也是不在只有CPK的要求，更是增加了全检的检测系统，为整机组装良率做好充分的准备，看似增加了成本，从整个产品链条上看甲方降低了很多整机报废的风险，实则是一种成本降低的策略，但对于结构件厂商，良率和成本都受到了很大的影响。很难说，这么多全检是不是品质过剩，但是没办法，设计和制程无法保证100% 良率。
OQC就像IQC一样，一个对进来的把关，一个队出去的把关，OQC就是这个作用，不接受，不生产，不流出不良品，很多企业都很重视OQC，这样能避免很多批量不良和客诉，间接节省了制造和返工成本。

% L. ^8 a' E( H( w" h包装运输
% Q/ P4 [3 R! b9 Q) P( k包材，包装规范，要考虑物流运输的需要，设计要满足运输测试的spec, 不能让辛苦做出的产品在路上挂了，这样的成本浪费和低级错误必须在开发阶段解决，避免后续返工或者报废。

写在后面：
  h  z4 ?/ L* M% Z& L其实整个制造流程图会想尽列出所有工站，包括经常用到的清洗制程，工站之间的外观与尺寸全检制程，辅助保护膜或油墨遮蔽制程，虽然结果不会留在产品上，但却是加工中经常用到的保护产品的办法，详细步骤不在这里多讲，探讨一个做DFM开端整体的Mindset 和 system thinking。在后续的文章中将会针对，模具成型，CNC车铣刨磨钻，热处理，表面处理，组装，全检等制程进行详述。


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根据成品图纸和原材料形态，需要选定模具方案，当然也有很多产品经过评估确实不需要模具，直接机械加工，这样的情况可以不考虑这一步。选定模具方案后，必须要和后制程机械加工前后协调，确定成型毛坯件的结构和尺寸，可成型的结构尽量完成，这样减少后制程如CNC的加工成本，也提升生产效率和良率，模具加工稳定性会更好。否则，后续会针对模具做很多改动，这样开发的L/T会被加长，而且模具一直做结构性加减铁，烧焊也会增加模具本身的风险。

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结构工程师对模具成型和机加工制程进行拆分，确定所需工站，而后拆分工站图，上述大流程一般也会有穿插进行，例如后制程加工增加模具加工步骤，表面处理后增加机加工制程，组装制程穿插表面处理制程，这都是根据不同产品结构来定的。

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基本上所有的电子产品都有外观面，就是消费者可以直接用眼睛看到的外表面都算是外观面，几乎所有的外观结构件都需要考虑做表面处理，一些内构件考虑耐腐蚀或者导电需求，也会有电镀，喷涂，或者钝化等表面层处理。