Gaminimo projektavimas ( DFM ) yra dalių ir komplektų projektavimo metodas, kuris leidžia juos lengvai, patikimai ir ekonomiškai gaminti. Taikant Gaminimo projektavimą ankščiau, mažėja inžinerinės pataisos, sutrumpėja laikas iki prekės patekimo į rinką ir kontroliuojamos vieneto kainos. Geriausias Gaminimo projektavimas sulygina funkcinius reikalavimus su realiais procesų apribojimais, tiekėjų galimybėmis ir tolesnės surinkimo realybe. Šis straipsnis perteikia pagrindines principines, praktiškai naudojamas kontrolines sąrašus ir matuojamus parametrus, kuriuos galima nedelsiant pritaikyti, kad padarytumėte savo projektus draugiškus gamybai.
Dizainas gamybai yra kaštų vengimo strategija: aptikti gamybos problemas dar koncepto arba ankstyvojo detalizavimo stadijoje leidžia išvengti brangių įrankių keitimo, vėluotų tiekėjų derybų ir kokybės problemų gamyboje. Taikant gamybai tinkamą projektavimą galima pasirinkti tinkamą procesą (lenkimo, formavimo, apdirbimo, adityvinės gamybos ir pan.), nustatyti pasiekiamus leistinus nuokrypius ir parinkti medžiagas, atitinkančias tiek našumo, tiek tiekimo grandinės realijas.
Veiksmingiausias gamybai tinkamo projektavimo darbas atliekamas dar prieš pirmąją užšaldytą kieto modelio versiją. Ankstyvos gamybos peržiūros identifikuoja brangius ar rizikingus gaminti elementus – įsultis, gilius kiaurymes, sunkiai fiksuojamas savybes – ir leidžia projektuotojams juos pakeisti patikimesniais alternatyvomis. Reguliarios DFM patikros koncepto, prototipo ir prieš gamybą stadijose riboja netikėtumus ir pagreitina paleidimą.
Sudėtinga geometrija ir didelis dalių skaičius padidina kainą ir defektų rūšis. Gaminamumo projektavimas skatina konsolidavimą – mažiau dalių, mažiau tvirtinimo detalių ir mažiau sujungimų – todėl surinkimui reikia mažiau manipuliavimo ir mažiau kontrolės žingsnių. Teikti pirmenybę formuojamiems įstatymams, prispaudimo sujungimams arba daugiafunkcėms detalėms, jei jos sumažina surinkimo žingsnius, nekenkiant aptarnavimui.
Gaminamumo projektavimas pirmenybę teikia prekyboje esamiems komponentams, standartinėms tvirtinimo detalių matmenims ir moduliams, kuriuos galima surinkti ir patikrinti atskirai. Standartizacija sumažina pirkimų sudėtingumą ir sutrumpina laukimo laiką, o modulinė konstrukcija leidžia atlikti lygiagretų gamybą, paprastesnį modernizavimą ir lokalizuotų remonto strategijų taikymą.
Medžiagos pasirinkimas daro įtaką gamybai. Metalas, pasirinktas dėl stiprumo, gali būti sunkiai apdirbamas; polimeras, pasirinktas dėl išvaizdos, gali netikėtai trauktis formuojant. Gamybai tinkamo dizaino metodas reikalauja sieti medžiagos savybes (šilumines, cheminės, matmenų stabilumą) su potencialiais procesais ir tiekėjų galimybėmis. Ankstesnis tiekėjų įvedimas padeda išsiaiškinti pristatymo laikus ir įprastą broko kiekį pasirinktoms medžiagoms.
Kiekvienas gamybos procesas turi būdingas galimybes: tikslumo ribas, minimalius elementų dydžius ir kintančius vienetinių detalių kaštų grafikus, priklausomai nuo apimties. Gamybai tinkamo dizaino metodas vertina proceso galimybes atsižvelgiant į numatomą metinę apimtį – CNC apdirbimas dažniausiai tinka mažoms apimtims; liejimas į formas ir presavimas tampa ekonomiškesni didesnėmis apimtimis, nepaisant įrankių kaštų. Ciklo trukmės, įrankių nusidėvėjimo ir vienetinių detalių kaštų supratimas yra svarbus renkantis optimalų būdą.
Tolerancijos yra vienas greičiausių būdų padidinti kainą. Gaminamumo projektavimas rekomenduoja atsargią toleranciją nekritiškoms savybėms ir tik tikslingą toleranciją ten, kur funkcija to reikalauja. Naudokite geometrinius matmenis ir tolerancijas (GD&T), kad perteiktumėte funkcinius santykius, o ne pernelyg nurodytus atskirus matmenis. Tipiški CNC dirbtuvės daugeliui savybių pasiekia ±0,05–±0,13 mm; tikslesnėms tolerancijoms reikia specialių procesų ir jos kainuoja daugiau.
Nurodant smulkią paviršiaus apdailą ar kosmetinį poliravimą pridedamas ciklo laikas ir kaina. Gaminamumo projektavimas klausiama, ar aukšta Ra vertė yra funkcionaliai būtina ar tik kosmetinė. Jei reikia kosmetikos, apsvarstykite vietinį apdorojimą arba suprojektuokite savybes, kurios paslepia neidealius paviršius, kad sumažintumėte viso gaminio apdorojimo išlaidas.
Gaminamumo projektavimas skatina tokį konstravimą, kuris sumažina surinkimo darbo sąnaudas: įtvirtinti tvirtinimo elementai, paspaudžiamojo sujungimo detalės, nubrozdintos arba asimetriškos dalys, kurios telpa tik vienu būdu, ir tarpai, kurie leidžia greitą pritaikymą. Sumažinus skirtingų tvirtinimo elementų dydžių skaičių taip pat pagreitėja surinkimas ir supaprastėja įrankių atsargų valdymas.
Testavimo prieigos taškai, standartiniai bandomųjų priedai ir savybės, leidžiančios atlikti automatinę kontrolę (vaizdo, sukimo momento, elektrinio tyrimo) turėtų būti įtraukti jau pradiniame etape. Gaminamumo projektavimas integruoja apžiūros strategiją į konstrukciją, kad kokybės kontrolės vartai būtų veiksmingi ir netrikdytų proceso.
Gaminamumo projektavimas panaudoja ankstyvus kainos modelius – medžiagos kaina, ciklo trukmė, įrankių nusidėvėjimas ir tikėtinas brokas – kad palyginti alternatyvas. Šiek tiek brangesnė žaliava gali sumažinti apdirbimo etapus ir mažinti bendras išlaidas. Nuspręsti, ar didesnės pradinės įrankių investicijos pateisinamos mažesnėmis vieneto kainomis didelėje apimtyje, naudojant paprastas kainos vertinimo procedūras.
Tiekėjus traktuoti kaip partnerius. Jų nuomonė apie įrankius, žaliavų tiekimo laiką ir gaminamumo apribojimus dažnai atskleidžia paprastesnius, mažesnės rizikos variantus. Gaminamumo projektavimas reiškia balansuoti tarp projektavimo idealų ir tiekimo grandinės realijų – prekių prieinamumą, minimalų užsakymų kiekį ir geografinės padėties aspektus.
Modernūs gamybos projektavimo procesai apima DFx įrankius, kurie automatiškai analizuoja CAD modelius siekiant išvengti būdingų klaidų: minimalios sienelės storio, ištraukos kampų, atstumo nuo skylės iki krašto ir gamybos žymų liejimui į formą arba lakštiniam metalui. Šių patikrų integravimas į CAD sistemą sumažina darbo pataisymus ir nuosekliai užtikrina standartus.
3D spausdinimas, minkšti žigai ir mažų serijų apdirbimas yra nepakeičiami Design for Manufacturability patikrai. Prototipai atskleidžia montavimo problemas, susidūrimus montuojant ir ergonomikos trūkumus, kuriuos brangu aptikti po įrankių gamybos. Naudokite nebrangius prototipus, kad patvirtintumėte montavimą, ergonomiką ir pagrindinį tikslingumą prieš užbaigiant įrankių pasirinkimą.
Reguliuojamuose sektoriuose gamybai tinkamo dizaino principai turi atsižvelgti į sterilizavimą, sekamumą ir patvirtintus procesus. Medžiagų pasirinkimas turi būti biologinėms sąlygoms atsparus ir leisti gamybą kontroliuojamoje aplinkoje. Šiuo atveju gamybai tinkamas dizainas taip pat apima dokumentavimo praktikas, kurios palaiko patvirtinimą ir audito galimybes.
Didelės apimtys palankios plokščių išspaudimui, formavimui ir automatizuotai surinkimui. Šiems sektoriams gamybai tinkamas dizainas koncentruojasi į įrankių nusidėvėjimo laiką, ciklo trukmės optimizavimą bei atsparumo nuovargiui ir ilgaamžiškumo analizę. Standartinės detalės, optimizuotas medžiagos išeiga iš ritinio ar dervos, bei patogus remontas yra dažnai svarbūs prioritetai.
Pridėtinis gamybos metodas leidžia kurti sudėtingas geometrijas, tačiau jis turi savo gamybos taisykles: minimalius elementų dydžius, atramų pašalinimą, anizotropiją ir paviršiaus apdailos svarstymus. Gamybai tinkamo dizaino principai reikalauja įvertinti, ar pridėtinis metodas yra tinkamas pasirinkimas norint pasiekti gerą našumą ar sukurti prototipą, taip pat kaip paskutiniai apdorojimo etapai paveiks kainą.
Pridėtinio ir atimamojo procesų derinimas arba įterpimo formavimas kartu su apdorotais sąsajos paviršiais gali sukurti optimalias dalis, tačiau Gamybai tinkamo dizaino principai turi įvertinti tarpusavyje suderintinus tikslumus tarp skirtingų procesų bei šilumos apdorojimo ar paskutinio apdorojimo etapų poveikį galutiniams matmenims.
Kartojamas gamyboms tinkamo dizaino programos nustato formalius kontrolinius taškus: koncepto peržiūrą, DFM peržiūrą, prototipo patvirtinimą ir gamybos pradžios auditą. Šiuose kontroliniuose taškuose dalyvauja dizaino, gamybos, kokybės, pirkimų ir tiekėjų atstovai, naudojant aiškius sąrašus ir vartų kriterijus, kad būtų išvengta vėluotų pakeitimų.
Išmatuokite gamyboms tinkamo dizaino poveikį naudodami tokių rodiklių kaip pirmojo ciklo išeiga, vidutinės detalės kaina, laikas iki prototipo, surinkimo darbo minutės. Naudokite gamybos duomenis, kad patobulintumėte dizaino taisykles ir sumažintumėte pakartotinius gedimų režimus; nuolatinis tobulinimas leidžia gamyboms tinkamą dizainą paversti gyvu procesu, o ne vienkartinėmis diskusijomis.
Dizaineriai dažnai nustato mažas ribas ir sudėtingas savybes „tik dėl saugumo“. Gaminamumo projektavimas priešinasi tam, reikalaudamas funkcinių paaiškinimų kiekvienai mažai ribai ir skatindamas prototipus, kurie parodytų, ar tokia tikslumas iš tikrųjų būtinas.
Vėluojant įtraukti tiekėjus ar priimti sprendimus dėl įrankių didėja vėlyni pakeitimai ir išlaidos. Gaminamumo projektavimas rekomenduoja anksti įtraukti tiekėjus ir naudoti prototipų įrankius, kad būtų išvengta brangios perdarinėjimo ir grafiko nukrypimų.
Žemiau pateikiama praktiška parametrų lentelė su pavyzdinėmis, būdingomis pramonei reikšmėmis, kurias galite naudoti pradinėse Gaminamumo projektavimo sprendimuose. Tai rekomendacijos – ne sutartys – ir jų reikėtų patvirtinti su pasirinktu gamintoju prieš galutinai tvirtinant brėžinius.
| Parametras | Tipiškas diapazonas / Pavyzdys | Praktiški pastebėjimai |
|---|---|---|
| Tipiškos CNC tikslumo ribos (standartinės dirbtuvės) | ±0,05 mm – ±0,13 mm | Daugybė prototipų dirbtuvių nurodo ±0,005 colio (~0,13 mm) kaip standartinę praktinę tikslumų ribą. |
| Aukšto tikslumo CNC tikslumo nuokrypis | ±0,01 mm – ±0,005 mm | Reikalinga tikslumo įranga ir dažnai papildomas šlifavimas arba išplėtimas. |
| ISO 2768 bendrosios tikslumo klasės | Fina/Vidutinė/Stambi pavyzdžiai | Nenaudingkite kritinių matmenų tikslumo nurodymui naudokite ISO 2768. |
| Bendras apdirbto paviršiaus šiurkštumas Ra | 3,2 μm, 1,6 μm, 0,8 μm, 0,4 μm | Fines paviršiai padidina kainą; pasirinkite mažiausią priimtiną paviršiaus kokybę. |
| Įpurškimo formavimo ciklo trukmė (tipinė) | 2 s – 120 s vienai daliai | Vartotojiškos dalys dažnai 2–30 s; stambesnėms/sudėtingesnėms detalėms reikia ilgesnio aušinimo. |
| Rekomenduojamas formavimo ištraukimo kampas | 0,5° – 2° vienai pusei | Didesnis ištraukimas palengvina išstūmimą; tekstūruotos paviršiai gali reikalauti didesnio ištraukimo. |
| Minimalus sienelės storis (įpurškimo formavimui) | 0,8 mm – 3,0 mm (priklauso nuo medžiagos) | Storesnis sienelės storis mažina svorį, tačiau gali sukelti įdubius, deformacijas ar nepilnai užpildytas formas. |
| Metalo plokštės minimalus lenkimo spindulys | 1× – 2× medžiagos storis | Priklauso nuo lydinio ir jo kietumo; patikrinkite tiekėjo galimybes. |
| Standartiniai tvirtinimo detalių dydžiai DFM | M2, M3, M4, M5 dažniausiai naudojami | Bendrųjų dydžių naudojimas supaprastina surinkimą ir atsargų valdymą. |
(Pateikti duomenys yra tik apytikslė informacija, parengta remiantis įprasta pramonės praktika. Visada pasitvirtinkite tikslųs galimybes ir kainas su pasirinktu tiekėju arba gamybos partneriu.)
Peržiūrėkite minimalų sienelės storį, vienodą sekcijos storį, kampų spindulius, atitinkančius pjūklų dydžius, konstrukcinių elementų prieinamumą apdirbimui ir tikrinimui, bei nebūtinų išpjovimų pašalinimą.
Patikrinkite dalių orientaciją, tvirtinimo detalių vienodumą, prieigą prie varžtų ir jungčių, bei galimybę atlikti eilės testus be išardymo.
Įtraukite gamybą ir tiekimą kuo anksčiau į projektavimo ciklą. Ankstyvas tiekėjų įvedimas ir gamybos atstovavimas peržiūrint projektus išsprendžia daugybę problemų dar prieš jos tampa brangios. Toks paprastas organizacinis sprendimas leidžia gerokai sumažinti vėlai atsiradusius pakeitimus ir įrankių gamybos kainas.
Nenaudokite per griežtų leistinų nuokrypių neesminėms savybėms – dažniausiai ±0,05 mm iki ±0,13 mm daugelyi CNC operacijų – ir laikykite tikresnius leistinus nuokrypius tik ten, kur tai būtina funkcijai. Funkcinių sąryšių apibrėžimui naudojant GD&T dažnai sumažina bendras leistinų nuokrypių išlaidas.
Formos liejimas yra patrauklus, kai metinis apimtis pateisina įrankių nusidėvėjimą – dažniausiai tūkstančiai iki dešimčių tūkstančių detalių per metus, priklausomai nuo detalės sudėtingumo ir įrankių kainos. Priimant sprendimą, įvertinkite ciklo trukmę, numatomą broką ir poreikį antriniam apdorojimui.
Taip. Gamybai tinkamas dizainas skatina medžiagų efektyvumą, sumažina perdirbimą ir supaprastina surinkimą – visa tai mažina atliekas. Be to, jis padeda dizaineriams rinktis perdirbamąsias arba mažesnės poveikio medžiagas, kurios išlieka suderimos su gamybos procesais.
Autorių teisės © 2024 Xiamen Tongchengjianhui Industry & Trade Co., Ltd. - Privacy policy