Σχεδιασμός για Κατασκευασιμότητα ( Dfm ) είναι η διαδικασία σχεδίασης εξαρτημάτων και συναρμολογήσεων με τρόπο ώστε να είναι εύκολα, αξιόπιστα και οικονομικά κατασκευάσιμα. Όταν οι ομάδες εφαρμόζουν τον Σχεδιασμό για Κατασκευασιμότητα σε πρώιμο στάδιο, μειώνουν την ανασχεδίαση, συρρικνώνουν τον χρόνο έως την εμπορική διάθεση και ελέγχουν το κόστος ανά μονάδα. Ένας καλός Σχεδιασμός για Κατασκευασιμότητα εξισορροπεί τις λειτουργικές απαιτήσεις με τα πραγματικά όρια της διαδικασίας, τις δυνατότητες των προμηθευτών και τις πραγματικές συνθήκες συναρμολόγησης. Το παρόν άρθρο παρουσιάζει τις βασικές αρχές, πρακτικές λίστες ελέγχου και μετρήσιμες παραμέτρους που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αμέσως για να κάνετε τους σχεδιασμούς σας φιλικούς προς την παραγωγή.
Σχεδιασμός για Παραγωγή είναι μια στρατηγική αποφυγής δαπανών: η εντοπίζει προβλήματα κατασκευασιμότητας κατά τη διάρκεια της φάσης της ιδέας ή στις πρώτες φάσεις σχεδίασης προλαμβάνει ακριβές αλλαγές στα μήτρες, καθυστερημένες διαπραγματεύσεις με προμηθευτές και αποτυχίες ποιότητας κατά την παραγωγή. Η εφαρμογή της Σχεδίασης για Κατασκευασιμότητα (DFM) σας βοηθά να επιλέξετε τη σωστή διαδικασία (διαμόρφωση με μήτρες, χύτευση, κοπή, προσθετική κ.λπ.), να ορίσετε εφικτές ανοχές και να επιλέξετε υλικά που ταιριάζουν τόσο στις απαιτήσεις απόδοσης όσο και στην πραγματικότητα της εφοδιαστικής αλυσίδας.
Το πιο αποτελεσματικό έργο Σχεδίασης για Κατασκευασιμότητα γίνεται πριν ολοκληρωθεί το πρώτο τρισδιάστατο μοντέλο. Οι πρώιμες επισκοπήσεις παραγωγής εντοπίζουν χαρακτηριστικά που είναι ακριβά ή επικίνδυνα να παραχθούν – όπως υπονόμευση, βαθιές κοιλότητες, χαρακτηριστικά δύσκολα στην τοποθέτηση – και επιτρέπουν στους σχεδιαστές να τα αντικαταστήσουν με ανθεκτικές εναλλακτικές λύσεις. Οι τακτικοί έλεγχοι DFM κατά τις φάσεις ιδέας, πρωτοτύπου και προ-παραγωγής περιορίζουν τις εκπλήξεις και επιταχύνουν την εκκίνηση.
Η πολύπλοκη γεωμετρία και ο μεγάλος αριθμός εξαρτημάτων αυξάνουν το κόστος και τις πιθανές βλάβες. Σχεδιάστε για την Παραγωγικότητα προωθώντας τη συγκέντρωση – λιγότερα εξαρτήματα, λιγότερα συνδετικά τεμάχια και λιγότερες συνδέσεις – ώστε οι συναρμολογήσεις να απαιτούν λιγότερη χειριστική επεξεργασία και λιγότερα βήματα ελέγχου. Προτιμήστε ενσωματωμένα εξαρτήματα χύτευσης, ασφαλιστικές ενώσεις ή πολυλειτουργικά εξαρτήματα όταν μειώνουν τα βήματα συναρμολόγησης, χωρίς να επηρεάζουν αρνητικά τη συντήρηση.
Ο Σχεδιασμός για την Παραγωγικότητα προτιμά υλικά που υπάρχουν ήδη στην αγορά, κοινές διαστάσεις συνδετικών τεμαχίων και μονάδες που μπορούν να κατασκευαστούν και να δοκιμαστούν ανεξάρτητα. Η τυποποίηση μειώνει την πολυπλοκότητα στην προμήθεια και συρρικνώνει τους χρόνους παράδοσης, ενώ ο διατροπικός σχεδιασμός υποστηρίζει την παράλληλη παραγωγή, πιο εύκολες αναβαθμίσεις και στρατηγικές τοπικής επισκευής.
Η επιλογή υλικού καθορίζει την επεξεργασιμότητα. Ένα μέταλλο που επιλέγεται για την αντοχή του μπορεί να κατεργάζεται κακώς· ένα πολυμερές που επιλέγεται για την εμφάνισή του μπορεί να συρρικνώνεται μη προβλέψιμα κατά τη διαδικασία μορφοποίησης. Η σχεδίαση για την επεξεργασιμότητα απαιτεί την αντιστοίχιση των ιδιοτήτων των υλικών (θερμικές, χημικές, διαστατική σταθερότητα) με τις υποψήφιες διαδικασίες και τις δυνατότητες των προμηθευτών. Η προγενέστερη είσοδος από τους προμηθευτές διευκρινίζει τους χρόνους παράδοσης και τους τυπικούς ρυθμούς απορρίψεων για τα επιλεγμένα υλικά.
Κάθε διαδικασία παραγωγής διαθέτει τυπικές δυνατότητες: όρια ακρίβειας, ελάχιστα μεγέθη χαρακτηριστικών και καμπύλες κόστους ανά τεμάχιο που μεταβάλλονται με τον όγκο. Η σχεδίαση για την επεξεργασιμότητα αξιολογεί τη δυνατότητα της διαδικασίας σε σχέση με τον προβλεπόμενο ετήσιο όγκο παραγωγής· η κοπτική κατεργασία με ψηφιακό έλεγχο (CNC) είναι συχνά κατάλληλη για μικρούς όγκους· η χύτευση με έγχυση και η κοπτική επεξεργασία γίνονται οικονομικότερες σε μεγαλύτερους όγκους παρότι το κόστος των εργαλείων. Η κατανόηση του χρόνου κύκλου, της απόσβεσης των εργαλείων και του κόστους ανά τεμάχιο είναι βασική για την επιλογή της βέλτιστης διαδρομής.
Οι ανοχές είναι ένας από τους πιο γρήγορους τρόπους για να αυξηθεί το κόστος. Η σχεδίαση για την επίτευξη επισκευασιμότητας (DFM) προτείνει συντηρητικές ανοχές για μην κρίσιμα χαρακτηριστικά και αυστηρότερες ανοχές μόνο εκεί όπου το λειτουργικό καθήκον το απαιτεί. Χρησιμοποιήστε γεωμετρικές διαστάσεις και ανοχές (GD&T) για να εκφράσετε λειτουργικές σχέσεις, αντί να καθορίζετε υπερβολικά τις διαστάσεις. Τυπικά εργαστήρια CNC μπορούν να επιτύχουν ±0,05–±0,13 mm για πολλά χαρακτηριστικά· οι πιο αυστηρές ανοχές απαιτούν εξειδικευμένες διαδικασίες και είναι πιο ακριβές.
Η καθορισμένη λεία τελική επιφάνεια ή κοσμητική επεξεργασία προσθέτει χρόνο κύκλου και αυξάνει την τιμή. Η σχεδίαση για την επίτευξη επισκευασιμότητας (DFM) εξετάζει εάν μια υψηλή τιμή Ra είναι λειτουργικά απαραίτητη ή απλώς κοσμητική. Εάν απαιτείται κοσμητική επεξεργασία, σκεφτείτε τοπική ολοκλήρωση ή σχεδιαστικά χαρακτηριστικά που κρύβουν τις ατελείς επιφάνειες, για να μειωθεί το κόστος επεξεργασίας ολόκληρου του κομματιού.
Η σχεδίαση για την παραγωγικότητα προάγει σχεδιασμούς που μειώνουν την εργασία συναρμολόγησης: στερεωτικά εξαρτήματα, κλιπ σύνδεσης, εξαρτήματα με κωνικό ή ασύμμετρο σχήμα που ταιριάζουν μόνο με έναν τρόπο, καθώς και ανοχές που διευκολύνουν τη γρήγορη ευθυγράμμιση. Η μείωση των διαφορετικών μεγεθών στερεωτικών εξαρτημάτων επιταχύνει επίσης τη συναρμολόγηση και απλοποιεί τον εξοπλισμό εργαλείων.
Πρέπει να περιλαμβάνονται από τις πρώτες φάσεις σημεία πρόσβασης για δοκιμές, πρότυπες διατάξεις δοκιμών και χαρακτηριστικά που επιτρέπουν αυτοματοποιημένους ελέγχους (οπτικούς, ροπής, ηλεκτρικής δοκιμής). Η σχεδίαση για την παραγωγικότητα ενσωματώνει στον σχεδιασμό τη στρατηγική ελέγχου, ώστε τα στάδια ποιότητας να είναι αποτελεσματικά και μη επεμβατικά.
Η σχεδίαση για την παραγωγικότητα (Design for Manufacturability) χρησιμοποιεί πρόωρα μοντέλα κόστους — κόστος υλικών, χρόνος κύκλου, απόσβεση εργαλείων και αναμενόμενα απόβλητα — για να συγκρίνονται εναλλακτικές λύσεις. Ένα ελαφρώς πιο ακριβό υλικό μπορεί να μειώσει τα βήματα επεξεργασίας και να χαμηλώσει το συνολικό κόστος. Χρησιμοποιήστε απλές εκτιμήσεις κόστους ανά εξάρτημα για να αποφασίσετε εάν μια μεγαλύτερη αρχική επένδυση σε εργαλεία δικαιολογείται από χαμηλότερο κόστος ανά μονάδα σε μεγάλη κλίμακα.
Εμπλέξτε τους προμηθευτές ως συνεργάτες. Τα σχόλιά τους σχετικά με τα εργαλεία, τους χρόνους προμήθειας των πρώτων υλών και τους περιορισμούς παραγωγικότητας αποκαλύπτουν συχνά πιο απλές και λιγότερο επικίνδυνες επιλογές. Η σχεδίαση για την παραγωγικότητα σημαίνει να εξισορροπείτε τις ιδανικές σχεδιαστικές προδιαγραφές με τις πραγματικές συνθήκες της εφοδιαστικής αλυσίδας — διαθεσιμότητα, ελάχιστες ποσότητες παραγγελίας και γεωγραφικές πτυχές.
Σύγχρονος σχεδιασμός για την εφικτότητα παραγωγής περιλαμβάνει ροές εργασιών DFx που αναλύουν αυτόματα μοντέλα CAD για συνηθισμένα προβλήματα: ελάχιστο πάχος τοιχώματος, γωνίες αποτυπώσεως, αποστάσεις οπών από την άκρη και δείκτες εφικτότητας παραγωγής για χύτευση με έγχυση ή λαμαρινοποίηση. Η ενσωμάτωση αυτών των ελέγχων στο CAD εξοικονομεί επανεργασία και επιβάλλει με συνέπεια τα πρότυπα.
η τρισδιάστατη εκτύπωση, τα μαλακά γαλβανιστήρια και η παραγωγή σε μικρές ποσότητες είναι απαραίτητες για την επιβεβαίωση του σχεδιασμού για την εφικτότητα παραγωγής. Τα πρωτότυπα αποκαλύπτουν προβλήματα χειρισμού, παρεμβολής συναρμολόγησης και ανθρωποθενής σχεδίαση, τα οποία είναι ακριβά να ανακαλυφθούν μετά την κατασκευή των καλουπιών. Χρησιμοποιήστε πρωτότυπα χαμηλού κόστους για να επιβεβαιώσετε τη συναρμολόγηση, την ανθρωποθενή σχεδίαση και τη βασική προσαρμογή πριν οριστικοποιηθούν οι επιλογές των καλουπιών.
Σε ρυθμιζόμενους τομείς, το Σχεδιασμός για Παραγωγικότητα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την αποστείρωση, την εποπτεία και τις επικυρωμένες διαδικασίες. Η επιλογή των υλικών πρέπει να είναι βιοσυμβατή και να μπορεί να κατασκευαστεί σε ελεγχόμενα περιβάλλοντα. Ο Σχεδιασμός για Παραγωγικότητα περιλαμβάνει επίσης πρακτικές τεκμηρίωσης που υποστηρίζουν την επικύρωση και τη δυνατότητα επιθεώρησης.
Οι υψηλοί όγκοι προτιμούν τη διαμόρφωση με διάτρηση, την χύτευση και την αυτοματοποιημένη συναρμολόγηση. Ο Σχεδιασμός για Παραγωγικότητα σε αυτούς τους τομείς επικεντρώνεται στη διάρκεια ζωής των εργαλείων, στη βελτιστοποίηση του χρόνου κύκλου και στην ανάλυση κόπωσης και αντοχής. Τα τυποποιημένα εξαρτήματα, η βελτιστοποιημένη απόδοση υλικού από πολύκρανο ή ρητίνη, καθώς και η εύκολη συντήρηση αποτελούν κοινές προτεραιότητες.
Η προσθετική κατασκευή επιτρέπει πολύπλοκες γεωμετρίες, όμως συνοδεύεται από τους δικούς της κανόνες κατασκευασιμότητας: ελάχιστα μεγέθη χαρακτηριστικών, αφαίρεση υποστηρίξεων, ανισοτροπία και θέματα τελικής επιφάνειας. Η σχεδίαση για την κατασκευασιμότητα απαιτεί να αξιολογηθεί εάν η προσθετική κατασκευή είναι η σωστή επιλογή ως προς την απόδοση ή την πρωτοτυποποίηση, καθώς και πώς η μεταποίηση θα επηρεάσει το κόστος.
Ο συνδυασμός προσθετικών και αφαιρετικών διεργασιών ή η χύτευση ενσωμάτωσης με επεξεργασμένες επιφάνειες μπορεί να δημιουργήσει βέλτιστα εξαρτήματα, όμως η σχεδίαση για την κατασκευασιμότητα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις ανοχές σύμπλεξης μεταξύ των διαφορετικών διεργασιών καθώς και την επίδραση των θερμικών επεξεργασιών ή της μετέπειτα κατεργασίας στις τελικές διαστάσεις.
Ένα επαναλαμβανόμενο πρόγραμμα Σχεδιασμού για Παραγωγικότητα θέτει τυποποιημένα σημεία ελέγχου: αναθεώρηση της ιδέας, αναθεώρηση σχεδιασμού για παραγωγικότητα, έγκριση πρωτοτύπου και επιθεώρηση πριν από την παραγωγή. Αυτά τα σημεία ελέγχου περιλαμβάνουν σχεδιασμό, παραγωγή, ποιότητα, προμήθειες και εκπροσώπους προμηθευτών, με σαφείς λίστες ελέγχου και κριτήρια για να αποτραπούν μεταγενέστερες αλλαγές.
Μετρήστε την επίδραση του Σχεδιασμού για Παραγωγικότητα με δείκτες απόδοσης, όπως η απόδοση πρώτης διέλευσης, το μέσο κόστος εξαρτήματος, ο χρόνος μέχρι το πρωτότυπο και τα λεπτά εργασίας συναρμολόγησης. Χρησιμοποιήστε δεδομένα παραγωγής για να διορθώσετε τους κανόνες σχεδιασμού και να μειώσετε τα επαναλαμβανόμενα αίτια βλαβών. Η συνεχής βελτίωση μετατρέπει τον Σχεδιασμό για Παραγωγικότητα σε ζωντανή διαδικασία αντί για μια μοναδική συζήτηση.
Οι σχεδιαστές συχνά επιλέγουν αυστηρές ανοχές και πολύπλοκα χαρακτηριστικά «για να είναι ασφαλείς». Η σχεδίαση για την παραγωγικότητα αντιμετωπίζει αυτό το φαινόμενο απαιτώντας λειτουργική αιτιολόγηση για κάθε αυστηρή ανοχή και προωθώντας πρωτότυπα που θα δείξουν αν τέτοια ακρίβεια είναι πραγματικά απαραίτητη.
Η καθυστερημένη συμμετοχή των προμηθευτών ή οι καθυστερημένες αποφάσεις σχετικά με τα εργαλεία αυξάνουν τις τελικές αλλαγές και το κόστος. Η σχεδίαση για την παραγωγικότητα προβλέπει την έγκαιρη συμμετοχή των προμηθευτών και τη χρήση πρωτότυπων εργαλείων για να αποφευχθεί η δαπανηρή επανεργασία και οι καθυστερήσεις στο χρονοδιάγραμμα.
Παρακάτω παρουσιάζεται ένας πρακτικός πίνακας παραμέτρων με αντιπροσωπευτικές τιμές, τυπικές για τη βιομηχανία, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά τις αρχικές αποφάσεις σχεδίασης για την παραγωγικότητα. Πρόκειται για κατευθυντήριες οδηγίες – όχι συμβάσεις – και θα πρέπει να επιβεβαιωθούν με τον επιλεγμένο σας κατασκευαστή πριν την οριστικοποίηση των σχεδίων.
| Παράμετρος | Τυπική περιοχή / Παράδειγμα | Πρακτικές σημειώσεις |
|---|---|---|
| Τυπική ανοχή CNC (συνηθισμένα εργαστήρια) | ±0,05 mm – ±0,13 mm | Πολλά εργαστήρια πρωτοτύπων θεωρούν την τυπική πρακτική ανοχή ±0,005 in (~0,13 mm). |
| Ανοχή υψηλής ακρίβειας CNC | ±0,01 mm – ±0,005 mm | Απαιτεί εξοπλισμό ακριβείας και συχνά δευτερεύουσα λείανση ή διεύρυνση. |
| Κλάσεις γενικών ανοχών ISO 2768 | Παραδείγματα: Λεπτή/Μεσαία/Χονδρική | Χρησιμοποιείστε το ISO 2768 για καθοδήγηση ανοχών σε μη κρίσιμες διαστάσεις. |
| Συνηθισμένες ανοχές τραχύτητας κατεργασμένης επιφάνειας Ra | 3,2 μm, 1,6 μm, 0,8 μm, 0,4 μm | Οι λεπτότερες ολοκληρώσεις αυξάνουν το κόστος. Επιλέξτε την ελάχιστη αποδεκτή ολοκλήρωση. |
| Χρόνος κύκλου χύτευσης με έγχυση (τυπικός) | 2 δευτερόλεπτα – 120 δευτερόλεπτα ανά εξάρτημα | Τα εξαρτήματα για καταναλωτές συνήθως στα 2–30 δευτερόλεπτα. Τα μεγάλα ή πολύπλοκα εξαρτήματα χρειάζονται περισσότερο χρόνο ψύξης. |
| Προτεινόμενη γωνία απότμησης για τη χύτευση | 0,5° – 2° ανά πλευρά | Μεγαλύτερη απότμηση διευκολύνει την εκτίναξη. Οι υφές στην επιφάνεια μπορεί να απαιτούν μεγαλύτερη απότμηση. |
| Ελάχιστο πάχος τοιχώματος (χύτευση με έγχυση) | 0,8 mm – 3,0 mm (εξαρτάται από το υλικό) | Λεπτότερο πάχος μειώνει το βάρος, αλλά μπορεί να προκαλέσει ελαττώματα, παραμόρφωση ή μη πλήρη πλήρωση. |
| Ελάχιστη ακτίνα κάμψης λαμαρίνας | 1× – 2× πάχος υλικού | Ποικίλλει ανάλογα με το κράμα και την κατεργασία· ελέγξτε τις δυνατότητες του προμηθευτή. |
| Κοινές διαστάσεις συνδετικών για DFM | M2, M3, M4, M5 συχνά χρησιμοποιούμενες | Η χρήση κοινών διαστάσεων διευκολύνει τη συναρμολόγηση και τον έλεγχο αποθέματος. |
(Οι παραπάνω τιμές αποτελούν ενδεικτικές πληροφορίες που προέρχονται από τη συνηθισμένη βιομηχανική πρακτική. Πάντοτε επιβεβαιώνετε τις ακριβείς δυνατότητες και το κόστος με τον επιλεγμένο προμηθευτή ή βιομηχανικό συνεργάτη σας.)
Ελέγξτε το ελάχιστο πάχος τοιχώματος, το ομοιόμορφο πάχος της διατομής, τις ακτίνες στις γωνίες που ταιριάζουν στα μεγέθη των κοπτικών εργαλείων, την προσβασιμότητα των χαρακτηριστικών για κατεργασία και έλεγχο, καθώς και την εξάλειψη μη απαραίτητων υποκοπών.
Επαληθεύστε τον προσανατολισμό του εξαρτήματος, την κοινότητα συνδετήρων, την πρόσβαση σε βίδες και συνδεκτικά, καθώς και τη δυνατότητα εκτέλεσης ενδιάμεσων δοκιμών χωρίς αποσυναρμολόγηση.
Συμπεριλάβετε την παραγωγή και την προμήθεια στα πρώτα στάδια του κύκλου σχεδίασης. Η πρώιμη είσοδος του προμηθευτή και η εκπροσώπηση της παραγωγής στις κρίσεις σχεδίασης επιλύει πολλά θέματα πριν γίνουν ακριβά. Αυτή η απλή οργανωτική αλλαγή έχει ως αποτέλεσμα σημαντικές μειώσεις στις καθυστερημένες αλλαγές και στο κόστος εργαλειοθήκης.
Χρησιμοποιείτε ρεαλιστικές ανοχές καταστήματος για μην κρίσιμα χαρακτηριστικά—συνήθως ±0,05 mm έως ±0,13 mm για πολλές εργασίες CNC—και διατηρείτε πιο στενές ανοχές μόνο εκεί όπου το λειτούργημα το απαιτεί. Η εφαρμογή GD&T για τον καθορισμό λειτουργικών σχέσεων μειώνει συχνά το συνολικό κόστος ανοχών.
Η χύτευση με έγχυση είναι ελκυστική όταν ο ετήσιος όγκος δικαιολογεί την απόσβεση των εργαλείων—συνήθως χιλιάδες έως δεκάδες χιλιάδες εξαρτήματα τον χρόνο, ανάλογα με την πολυπλοκότητα του εξαρτήματος και το κόστος εργαλείων. Λάβετε υπόψη τον χρόνο κύκλου, το αναμενόμενο απόρριμμα και την ανάγκη για δευτερεύοντα τελική επεξεργασία κατά τη λήψη της απόφασης.
Ναι. Ο σχεδιασμός για επισημική παραγωγή προάγει την αποτελεσματική χρήση υλικών, τη μείωση της επανεργασίας και τις απλούστερες συναρμολογήσεις—όλα αυτά μειώνουν τα απόβλητα. Επίσης, βοηθά τους σχεδιαστές να επιλέγουν ανακυκλώσιμα ή λιγότερο επιβαρυντικά υλικά που παραμένουν συμβατά με τις διεργασίες παραγωγής.
Δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας © 2024 από την Xiamen Tongchengjianhui Industry & Trade Co., Ltd. - Privacy policy