Проектирование для производства: подробное руководство

«Самым важным моментом стратегии «Проектирование для производства» (DFM) является то, что она снижает общие затраты и повышает эффективность производства».

Технические чертежи являются основой производства любого изделия, независимо от метода производства. Обработка на станке с ЧПУ, литье под давлением, литье под давлением и любой другой процесс включает в себя создание виртуального проекта предполагаемой детали (2D или 3D) и выполнение производства на основе этой модели. А вот стратегия рисования под названием « Дизайн для производства». Такой подход направляет проектировщика при подготовке чертежа таким образом, чтобы его изготовление позволило снизить себестоимость и сохранить необходимое качество.

В этом сообщении блога будут рассмотрены принципы проектирования и производственные подходы, а также основные рекомендации по подготовке таких проектов. 

Что такое проектирование для производства (DFM)? 

Это процесс проектирования продуктов, деталей или компонентов для упрощения этапа производства. Инженеры или дизайнеры оптимизируют каждую функцию и элемент, чтобы обеспечить соответствие конструкции жизненному циклу производства.

Между тем, главная цель DFM – облегчить производственный процесс с очень совместимым дизайном и снижением затрат.

• DFM оптимизирует конструкцию и материалы, чтобы снизить затраты и ускорить производство.
• Он предполагает тщательный анализ процессов проектирования и производства.
• Передовые компьютерные инструменты позволяют детально моделировать производство.
• Его признание растет среди производителей благодаря его эффективности и инновационным преимуществам.

Более того, подход к проектированию с учетом технологичности позволяет реализовать изменения на ранней стадии проектирования. Передовое программное обеспечение может моделировать изготовление конструкций на компьютерах. Это может дать различные идеи по улучшению конструкции в соответствии с возможностями конкретной технологии производства. 

Например;

Если вы создаете конструкцию вала для его изготовления с помощью фрезерования на станке с ЧПУ, вы можете смоделировать фрезерование этого вала в компьютерном программном обеспечении. Это позволяет вам точно изменить конструкцию по качеству, времени цикла и даже параметрам, прежде чем приступить к фактическому процессу фрезерования.

Каковы принципы проектирования производства?  

Прежде чем приступить к проектированию, рассмотрите правильный метод производства, чтобы определить несколько аспектов чертежа: от уровней допусков до геометрии. Например, при проектировании литьевой формы, которая будет изготавливаться с помощью электроэрозионной обработки или станков с ЧПУ, может потребоваться несколько отдельных соображений.

Кроме того, можно найти несколько принципов создания технологичной конструкции. Однако мы обсудим только четыре фундаментальных принципа, охватывающих большинство стратегий DFM. 

1. Процесс проектирования

CAD-проектирование части шасси

Процесс проектирования в Design for Manufacturing (DFM) ориентирован на упрощение проектирования для производства. Ключевые аспекты включают правильное определение размеров, позволяющее избежать неоднозначных или сложных измерений, которые усложняют производственный процесс. Единообразие конструкции, например, стандартизированные размеры отверстий или симметричное расположение, а также простая оснастка. Далее, постоянная толщина и плавный переход.

Кроме того, процесс проектирования может отличаться в зависимости от метода производства. Например, угол уклона имеет решающее значение при проектировании литья, но не при обработке на станках с ЧПУ. 

Давайте рассмотрим пример принципа процесса проектирования производственного проекта с ЧПУ;

• Минимальная толщина стенок 0.8 мм для металлов и 1.5 мм для пластиков, чтобы обеспечить структурную целостность и избежать деформации.
• Глубина отверстия равна или меньше его диаметра в четыре раза для обеспечения стабильности и точности.
• Обеспечение свободного доступа инструмента к обрабатываемым поверхностям.
• Радиус внутренних углов не менее одной трети глубины полости

2. Выбор материала 

Выбор материала для изготовления предполагает рассмотрение таких факторов, как прочность, долговечность, вес, эстетика, стоимость и соответствие нормативным стандартам. Далее, материалы должны быть совместимы с предполагаемым производственным процессом, будь то литье, ковка, механическая обработка или формование.

Выбор материала DFM основан на следующих критериях:

• Он должен соответствовать эксплуатационным требованиям и сроку службы продукта, таким как твердость, прочность, электро- и теплопроводность и т. д. 
• Затраты должны быть относительно низкими либо за счет удаления отходов, либо за счет использования менее дорогих и легкодоступных вариантов.
• Выбранные материалы не влияют на качество и производительность продукта.
• Материал упрощает производственные процессы и сокращает время производственного цикла.

3. Минимизация времени и затрат

Практика проектирования для производства упрощает различные этапы жизненного цикла продукта: от проектирования до производства и сборки. Они достигают этого за счет упрощения конструкции, использования стандартных компонентов и оптимизации процессов сборки. Следовательно, они также фокусируются на сокращении отходов материалов и энергопотребления для снижения общей стоимости.

4. Моделирование и тестирование

Компьютерное моделирование проектирования — это новый и передовой принцип. Это особенно полезно для Создатели прототипов потому что они могут проверить свои проекты и предвидеть потенциальные производственные и эксплуатационные проблемы с помощью моделирования.

Инструменты моделирования, такие как анализ методом конечных элементов (FEA) и вычислительная гидродинамика (CFD), могут показать, как продукт будет вести себя при различных физических, термических и механических нагрузках. Такой упреждающий подход помогает выявить слабые места в конструкции, такие как концентрации напряжений, потенциальные точки усталостного разрушения и проблемы сборки. В результате производители могут модифицировать перед дорогостоящим оборудованием и производством. 

Руководство по проектированию производства

Идеальная производственная конструкция требует различных соображений. Для достижения этой цели дизайнеры могут следовать определенным рекомендациям на протяжении всего процесса.

1. Нижние номера деталей. 

Общее количество деталей в конструкции продукта сильно влияет на время и общий бюджет проекта. Уменьшение количества деталей в изделии минимизирует и упрощает процесс и сложность сборки.

2. Стандартизируйте компоненты 

Какой бы продукт вы ни разрабатывали, вы можете искать стандартные компоненты. Например, при проектировании машинного оборудования используйте стандартные подшипники и уплотнения.

3. Создавайте многофункциональные детали.

Детали, выполняющие в конструкции несколько функций, упрощают процессы производства и сборки. Это дает возможность включать дополнительные функции, такие как самофиксация, для облегчения сборки.

4. Оптимизация производственных процессов

Выбирайте материалы и процессы, которые снижают производственные затраты. Кроме того, вы можете избежать ненужных операций отделки и исправить разумные допуски и качество поверхности.

5. Упростите инструкции по сборке

Также необходимо продумать конструкцию для сборки. Конструкция должна облегчать сборку в одном направлении. В вертикальном положении предпочтительно использовать силу тяжести и упростить процесс сборки.

6. Соответствие деталей

Вы можете включить элементы, которые допускают некоторые отклонения в сборке, например фаски или умеренные радиусы. Эти функции облегчают установку и снижают риск повреждения.

7. Контролируемая сборка

Использование тактильных датчиков, систем технического зрения и соблюдения требований в процессе сборки повышает эффективность и снижает количество ошибок.

8. Минимизация отходов 

Разрабатывайте продукты, учитывающие отходы, особенно при субтрактивном производстве. Меньшее количество отходов материала способствует снижению затрат.

Общие правила проектирования для технологичности

• Обеспечьте подходящее расстояние между отверстиями на деталях. Расстояние между двумя центрами должно быть в три раза больше диаметра отверстия.
• Необходимо уточнить базовые габаритные характеристики. Вы можете использовать стандартизированные размеры из единой базы данных, чтобы избежать проблем с наложением допусков.
• Самый легкий вес при сохранении долговечности.
• Используйте стандартные и простые настройки инструментов вместо нестандартных инструментов, если этого не требует масштаб производства.
• Включите большое количество переходов кривых, таких как скругления и радиусы, чтобы повысить надежность детали.
• Разработайте стратегию проектирования деталей для нескольких этапов производства без необходимости переориентации.

Что такое проектирование для сборки (DFA)?

Это относится к проектированию продукта с учетом таких факторов, как ориентация, расположение, вставка и крепление. Как и DFM, DFA ориентирован на сокращение продолжительности и затрат на сборку. Более того, сочетание DFM и DFA при проектировании производства оптимизирует конечный результат.

Это способствует;

• Меньше отдельных компонентов для сокращения этапов сборки.
• Простая вставка
• Простая и легкая ориентация при сборке
• Методы автоматизированной сборки на этапе проектирования для будущей интеграции

DFM и DFA: в чем различия?

Хотя оба процесса упрощают производство и дополняют друг друга, DFM и DFA различаются. DFM фокусируется на производственном процессе, тогда как DFA фокусируется на этапе сборки. 

Таблица: DFM и DFA

Мы помогаем оптимизировать вашу конструкцию для производства в Boda

Наши дизайнеры и инженеры работают над созданием деталей и изделий для различных производственных нужд. Они тесно сотрудничают с производственной командой и клиентами, чтобы обеспечить плавный переход к проектированию и производству. Таким образом, мы можем помочь оптимизировать вашу конструкцию, чтобы сократить производственные затраты и время.   

Наша фабрика-производитель имеет CNC-обработка, изготовление листового металла и многое другое. Наша дизайнерская поддержка и консультации могут снизить стоимость вашего проекта, сохранив при этом качество и функциональность.

Вы можете загрузить свой дизайн и другую информацию о его изготовлении. Таким образом, наша команда дизайнеров может подумать, что мы можем сделать, прежде чем приступить к этапу производства.

Заключение 

Соответствие конструкции возможностям предполагаемой технологии производства – залог успешного проекта. Некоторые соображения по поводу дизайна и материалов могут оптимизировать время производства и бюджет. Здесь, проектирование для производства или проектирование для технологичности учитывает эти соображения для получения качественных результатов. Он помогает дизайнерам подготовить безошибочную конструкцию с минимальной сложностью и простотой изготовления. 

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Может ли подход DFM снизить производственные затраты? 

Да! Стратегия DFM может значительно снизить производственные затраты за счет оптимизации производственных процессов, сокращения отходов материалов и повышения эффективности.

Каков пример проектирования для производства? 

Примером проектирования для производства (DFM) является использование общих и стандартизированных компонентов в конструкции нового продукта.

Как DFM сокращает время производственного цикла? 

Проектирование с учетом технологичности сокращает время цикла за счет упрощения конструкций и процессов, что приводит к меньшему количеству производственных этапов и менее сложным сборкам.

Почему важно проектировать ради технологичности?

Это способствует упрощению производственного процесса и повышению качества продукции. DFM также гарантирует, что продукция быстрее выйдет на рынок.