干货 | DFA设计指南之五：抽屉原则

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装配的窘境

在很多产品结构中，我们常常需要把一个长方体零件装配到部件的槽中，类似于把抽屉推入腔体的结构，下图把服务器电源装配到机箱中就是这样的结构。

▲把服务器电源装配到机箱中

对于这样的结构，我们会发现自己处在一个窘境之中：

我们希望抽屉与腔体的间隙要足够大，这样在装配过程中比较轻松；否则，间隙过小，抽屉与腔体的摩擦过大，那么就很难装进去。

同时，我们又希望抽屉与腔体的间隙要足够的小，这样抽屉装配到位之后，抽屉与腔体之间就已经准确定位，抽屉在腔体中不会发生晃动。否则，间隙过大，抽屉会在箱体中晃动。

而雪上加霜的是，对于那些大批量的产品，每一个抽屉、每一个箱体的尺寸都不一样，这就会造成每一对的抽屉与腔体的间隙不一样，这就更难去设计和控制间隙的大小。

那么，传统设计思维是如何解决这个问题呢？

一个方法是对抽屉和腔体的相关尺寸要求非常精密的公差，这样保证不同抽屉和腔体的间隙都在一个很小的范围内波动，既不会过小使得难装，又不会过大使得晃动。

另一个方法是对抽屉和腔体进行分类；尺寸较大的抽屉与尺寸较大的腔体进行配对装配，尺寸较小的抽屉与尺寸较小的腔体进行配对装配，以保证所有抽屉和腔体的间隙都在一个很小的范围内波动。

这两种解决方法可能会有效果，但是副作用很明显，那就是产品成本会很高很高。

抽屉原则可以解决这个问题，同时也不会增加产品成本。

抽屉原则

我们在设计一个抽屉时，通常是在装配过程中要把它设计成松的可以动，而当它装配到位时又可以固定住、不会晃动，简单说也就是先松后紧，便于装配，定位效果好的原则，这就是“抽屉原则”。

抽屉原则有两个设计关键点：

第一，整面与整面的配合改为点与小面的配合；此处这个点可以称为定位点；这主要为了避免整面配合，一个面的尺寸精度很难控制，另外整面与整面的相对摩擦会较大，容易造成难以组装。

而定位点与小面的配合，尺寸容易管控，摩擦也不会太大，对于一些钣金件或者塑胶件等，即使定位点与小面之间间隙过小、造成干涉，也可以依靠材料本身的弹性使得可以顺利装配。

▲面与面的配合改为点与小面的配合第二，在装配过程中，抽屉与腔体始终保持较大的间隙，以使得轻松装配；当装配到位之后，抽屉与腔体保持较小的间隙，以准确定位、避免晃动。

▲装配过程中始终保持较大间隙

▲装配到位之后保持较小间隙抽屉原则案例

下面以电脑机箱中的光驱支架结构来说明， 在装配时需要其推入一个框架内，在装配的过程中不能让它很紧， 要松一点才好推动，装配到位时又必需要紧一点，让定位准确，不发生晃动。

▲光驱支架装配到机箱框架中

如何实施抽屉原则呢？1. 在光驱支架的外围设计定位凸点。

▲光驱支架中的定位凸点

2. 在机箱框架中设计配合的特征

▲机箱框架中的配合特征

通过抽屉原则的设计，在装配过程中，光驱支架与机箱框体之间一直保持较大间隙，装配很轻松顺利。

▲装配过程中间隙大、轻松愉快

装配到位之后，光驱支架与机箱框体之间通过点与小面的配合，保持较小间隙，光驱支架被完全定位在机箱框体中而不发生晃动。

▲装配到位后间隙小、准确定位、不发生晃动

装配过程动图演示（红点处为定位点）。

▲装配过程动图模拟

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关于作者：

钟元，2011年出版书籍《面向制造和装配的产品设计指南》（DFMA）。2019年11月即将出版《面向成本的产品设计：降本设计之道》（DFC）。欢迎关注“降本设计”公众号。本公众号专注于面向制造和装配的产品设计(DFMA)、面向成本的产品设计(DFC)等产品设计知识分享，帮助工程师成长和提高技能，帮助企业降低产品成本。