第七節 避免裝配干涉及設計裝配止位特征
1. 避免裝配干涉
Ø 避免零件在裝配過程中發生干涉
避免這樣的錯誤需要產品設計工程師在三維設計軟件中進行簡單的產品裝配過程動態模擬，這樣就可以發現零件是否發生了裝配干涉。對于整個產品的裝配過程，都需要進行這樣的動態模擬，確保零件裝配順利。這是面向裝配的產品設計中最基本的要求。
Ø 避免運動零件在運動過程中發生干涉
很多產品都包含運動零件，運動零件在運動過程中需要避免發生干涉，否則會阻礙產品實現相應的功能，造成產品故障，甚至損壞。
對此，產品設計過程師也可以通過運動過程模擬確保運動零件在運動過程中暢通無阻，避免發生運動干涉。
Ø 避免用戶在使用產品過程中發生干涉
如圖2-37所示，在原始的設計中，電源插座的兩相插孔和三相插口距離很近，很容易造成用戶如果同時使用兩相線纜和三相線纜時發生干涉，一個線纜插頭插不進插口；在改進的設計中，只需將兩相插孔和三相插孔做相應的偏移，增大二者的距離，即可解決此干涉問題。
2. 為輔助工具提供空間
零件在裝配過程中，經常需要輔助工具來完成裝配。例如，兩個零件之間通過螺釘固定，零件的裝配需要電動螺絲批的輔助；兩個零件通過拉釘來固定，那就需要拉釘槍來輔助。在產品設計中需要為輔助工具提供足夠的空間，使得輔助工具能夠順利完成裝配工序。
由于現今的多數產品都傾向于在更小的尺寸空間內集成更多的功能，這就對產品設計提出了挑戰，因此在產品裝配中經常會出現輔助工具無法正常使用的情況。如圖2-38所示，在原始的設計中，螺絲批沒有足夠的操作空間，在使用過程中會和零件發生干涉，螺釘無法擰入，零件不能固定；在改進的設計中，螺絲批具有足夠的操作空間，零件能夠順利固定。
3. 為重要零部件設計裝配止位特征
產品中一般都包括很重要但同時又比較脆弱的零部件，如電腦中的硬盤、電源以及一些印制電路板等，這些零部件極容易損壞，產品設計時需要確保這些重要的零部件在裝配和使用過程中不被損壞。最容易發生的失效方式是這些重要零部件裝配到正確位置后，由于操作人員或者消費者用力不當，使得零部件繼續前進，碰到其他零件而損壞。因此有必要在產品中設計止位特征，阻止重要零部件裝配到正確位置后繼續前進。
某產品電源的仰視圖如圖2-39所示，前端是電源連接器，電源的裝配方向如圖中箭頭所示。在電源前端有一U形止位槽，同機箱中的螺柱相配合，可以阻止電源裝配到正確位置后繼續前進，避免損壞電源連接器或者與電源配合的印制電路板及其上面的重要零件。
第八節 防止零件欠約束和過約束
空間上任何一自由物體共有6個自由度，分別是3個沿著x、y、z坐標軸移動的自由度和繞著3個坐標軸轉動的自由度，如圖2-40所示。
1）完全約束：如果零件在6個自由度上均存在約束，稱之為完全約束。
2）欠約束：如果零件在1個或1個以上的自由度上不存在約束，稱之為欠約束。
3）過約束：如果零件在1個自由度上有2個或者2個以上的約束，稱之為零件過約束。
產品設計需要避免零件欠約束和過約束，只有當零件完全約束時，零件才能在產品中正確的裝配以及行使應有的功能。
Ø 避免零件欠約束
如果零件欠約束，那么在零件裝配好后，零件會在欠約束的自由度方向上出現不該有的運動，妨礙零件功能的實現。
Ø 避免零件過約束
零件都通過了檢查，尺寸都在公差范圍之內，為什么還是裝配不上？
——迷茫的工程師
零件發生過約束，要么零件很難進行裝配，要么產生裝配質量問題，或者裝配好之后零件之間存在應力。
如圖2-41所示，在原始的設計中，零件A與零件B在x方向上有兩個約束，因此零件在x方向上過約束。由于零件制造公差的存在，此時很容易發生第一個柱子插入到第一個孔后，第二個柱子很難插入到第二個孔中，而且由于無法判定哪一個柱子與孔決定了零件A的位置，很難通過尺寸管控來提高產品裝配質量。
在改進的設計中，零件A的第二個孔為長圓孔，避免了在x方向過約束，零件A能夠輕松地插入到零件B中；同時，零件B的第一個柱子和零件A的第一個孔決定了零件A的位置，通過管控相應的尺寸就能管控零件A的位置。
其他常見的零件過約束設計及其改進的設計如圖2-42所示。
當零件之間通過多個螺釘固定時，產品設計工程師常發現最后幾個螺釘與螺釘孔總是沒有對齊，很難把螺釘固定上。在這種情況下，可以把一個螺釘孔設計為小孔（即孔的直徑比螺釘直徑稍大），另外一個孔設計為長圓孔（即孔的直徑與小孔直徑一樣大，長度稍長，需要注意的是長圓孔的長度方向平行于小孔與長圓孔之間的直線），其余的均是大孔（即孔的直徑比螺釘直徑大得多），如圖2-43所示。其中小孔與長圓孔起著定位的作用，而大孔的設計則避免了零件過約束。這既保證了零件的裝配位置精度，又保證了零件的順利裝配。不過這樣的設計需要在零件裝配時指明固定螺釘的順序，小孔先固定，然后是長圓孔，最后是其他的大孔。
