Проектирование для технологичности (DFM): как снизить затраты на ЧПУ и избежать производственных рисков на этапе проектирования

В производстве одно из самых дорогих предложений, которое можно услышать:

«Дизайн на экране выглядит идеально,-но я не знаю, как сделать его с помощьюсовременные процессы обработки с ЧПУ."

Я много лет работал с моделями САПР и в цехах. Я видел, как многие хорошие проекты продуктов терпели неудачу во время производства.

Вы можете потратить много часов на проектирование, доводя до совершенства каждую деталь. Вы с уверенностью отправляете чертежи поставщикам. Затем вы можете услышать неожиданную цитату или увидеть, как инженер-технолог молча качает головой.

Именно здесьПроектирование для технологичности (DFM)входит.

DFM — это не только то, как вы рисуете детали. дисциплинированный подход к проектированию продукта, который оптимизирует весь жизненный цикл-от концепции до поставки готовой детали.

Почему проектирование с учетом технологичности (DFM) определяет 70% стоимости продукта?

В традиционных рабочих процессах дизайнеры и производители разделяют проектирование и производство. Дизайнеры дорисовывают чертежи и «кидают их через стену» на фабрику. В современной разработке продуктов такой подход — быстрый путь к провалу.

1. Фиксация 70 % общей стоимости.

Основная логика, лежащая в основе принципов DFM, заключается вснижение затрат. Отраслевые данные неизменно показывают, что этап проектирования определяет 70–80% общей стоимости продукта.

После начала производства исправление конструктивного недостатка может стоить в десять-или даже сто-раз дороже, чем его устранение на ранних стадиях проектирования.

2. Ключевые преимущества DFM

· Ускоренный выход на рынок
Сводит к минимуму переход-и-переход между проектированием и производством и позволяет избежать заказов на инженерные изменения (ECO), вызванных неизготовляемыми функциями.

· Улучшенный контроль качества
Упрощенные структуры уменьшают изменчивость процесса и случайные производственные ошибки.

· Экономически-эффективное производство
Достигает основных функциональных целей, используя минимально необходимые производственные ресурсы.

За пределами стандартных рекомендаций DFM: три упущенных из виду вопроса технологичности

Большинство направляющих DFM определяют радиусы скруглений и глубину отверстий. Чего они часто упускают, так это скрытых производственных знаний, скрытых за этими параметрами.

1.Почему игнорирование обработки резко увеличивает затраты на станки с ЧПУ?

Большинство правил DFM объясняют, как проектировать элементы,-но лишь немногие объясняют, как на самом деле создается деталь.держална машине.

Вобработка с ЧПУ, детали не плавают в-воздухе. Если в вашей конструкции нет плоских поверхностей, например, эргономичной ручки, фабрике могут потребоваться специальные инструменты или помощь извне. Это подъезжаетне-периодическое проектирование (NRE)стоит сразу.

В ходе небольшого пилотного запуска нам пришлось создать специальное приспособление. Это было необходимо, поскольку деталь не имела пригодных для использования базовых поверхностей. Стоимость установки превысила стоимость самих запчастей.

Рекомендация:
Всегда оставляйте хотя бы одну базовую поверхность процесса в процессе проектирования. Если плоская поверхность недостаточно хороша, подумайте о добавлении временной вкладки для обработки. Вы можете удалить его после обработки. Производители высоко ценят инженеров, которые проектируют с учетом креплений.

2.Предвидение рисков после-обработки, выходящих за рамки механической обработки

Многие дизайнеры создают идеальные формы в САПР. Однако они часто игнорируют последствияобработка поверхности, такая как анодирование, термообработка или порошковая покраска.

Например, для анодирования необходимы крючки. Если косметическая деталь не имеет подходящих технологических отверстий, следы от крючков могут стать источником споров о качестве.

В важном проекте мы не определили расположение крюков. Это привело к появлению видимых следов анодирования на всех первых образцах. В результате мы столкнулись с дорогостоящим циклом доработок.

Термическая деформация или толщина покрытия могут привести к сбою точной посадки-отверстия вала. Вы должны учитывать эти факторы.

Рекомендация:
Настоящая оптимизация дизайна требует обратного мышления. При определении допусков учитывайте припуски на обработку поверхности. Если после анодирования деталь должна оставаться в пределах ±0,01 мм, уточните размеры. Вы имеете в виду размер до нанесения покрытия или окончательный размер?

3. Устранение эстетической избыточности и возвращение к функции.

Распространенным разочарованием в производстве является дорогостоящая 5-осевая обработка, используемая исключительно для удовлетворения не-функциональных эстетических предпочтений-часто на внутренних, невидимых поверхностях.

При разработке продукта крайне важно отличать функциональную эстетику от дорогостоящих отходов. Если деталь полностью находится внутри станка, преобразование сложных 3D-форм в 2,5D-шаги может сэкономить деньги. Это изменение не повредит производительности.

Рекомендация:
Бросьте вызов каждому требованию. Спросите, существует ли эта функция для снижения веса, клиренса или структурных потребностей-или просто потому, что она «выглядит лучше». Каждая дополнительная установка увеличивает стоимость и повышает совокупный риск точности.

Использование DFM для снижения сложности и стоимости обработки с ЧПУ

Чтобы добиться экономичного-производства, чертежи САПР необходимо проверять со стороныперспектива производственного процесса.

1. Как допуски влияют на стоимость обработки на станке с ЧПУ?

Это одна из самых больших проблем как для покупателей, так и для инженеров.Общие допускинапример, ±0,02 мм по каждому размеру, что значительно увеличивает стоимость.

Станки – это не принтеры. Уменьшение допуска на каждый порядок--часто приводит к экспоненциальному увеличению затрат.

Лучшая практика:
Используйте стек допусков-up. Применяйте жесткие допуски только к критически важным функциональным интерфейсам и ослабляйте их там, где это возможно. Если допустимо значение ±0,1 мм, никогда не указывайте ±0,05 мм по привычке.

2. Физика инструментов: глубокие отверстия и тонкие стенки.

Режущие инструменты имеют ограничения по длине-до-диаметру. Глубокие отверстия вызывают вибрацию инструмента, плохое качество поверхности и повышенный риск поломки. Тонкие стенки, толщина которых составляет менее 0,8 мм для алюминия или даже тоньше для пластика, могут изгибаться под действием сил резания. Это затрудняет контроль размеров.

Конструкторы должны решать эти классические потенциальные проблемы технологичности на этапе проектирования.

3. Как избежать ловушки «острого угла»

Режущие инструменты имеют радиусы. Указание острых внутренних углов вынуждает производителей добавлять вторичные процессы, такие как электроэрозионная обработка, что значительно увеличивает стоимость.

Рекомендация:
По возможности добавляйте внутренние скругления, немного превышающие стандартный радиус инструмента. Это единственное изменение может значительно повысить эффективность обработки.

Почему ранняя коммуникация DFM снижает необходимость переделки и отклонения котировок?

Дизайнеры жалуются на противоречивые цитаты; производители жалуются на нереалистичный дизайн. Этот пробел в коммуникации является основным источником задержек проектов.

1. Включите раннее участие производства

Не ждите, пока чертежи будут готовы на 100%. Пригласите инженеров-технологов заранее просмотреть проекты. Изменения на этом этапе стоят недорого и могут снизить риски в дальнейшем.

2. Эффективно используйте отчеты DFM

Высококачественные поставщики-предоставляют отчеты DFM. Вы должны рассматривать их не как оправдания, а как ценную информацию о том, на что вы тратите свой бюджет и где можно улучшить дизайн.

Практические советы для лиц, принимающих решения об оборудовании-

Для руководителей закупок и проектирования понимание DFM является конкурентным преимуществом:

· Определить технически способных поставщиков

Поставщики, которые предлагают содержательные отзывы DFM, превосходят тех, кто цитирует только чертежи.

· Оптимизация общей стоимости жизненного цикла

Деталь, предназначенная для легкой сборки, может стоить на 5% дороже за единицу. Однако это может снизить общие затраты на систему на 20%.

· Сократить циклы разработки

Поощряйте прямое общение между проектными группами и инженерами-технологами.

Заключение: истинная ценность DFM

Проектирование для технологичности – это не ограничение творчества-, это более высокий уровень инженерной дисциплины.

Когда вы балансируете элегантность дизайна и эффективность производства, вы не просто производите продукт. Вы создаете устойчивый бизнес-цикл.

Обнаружив и устранив проблемы на этапе проектирования, вы сможете быстрее выйти на рынок. Таким образом, вы гарантируете, что потратите каждый доллар с умом.

Лучшие проекты запечатлеваются на чертежной доске-и плавно переходят на производственную линию.

Хотите экспертную поддержку для оптимизации конструкции деталей с ЧПУ?

Команда инженеров Dazao специализируется на широком спектре типов материалов и производственных процессов. Свяжитесь с нами, чтобы привлечь профессионалов DFM на раннем этапе проектирования-и обеспечить успех вашего проекта.

Часто задаваемые вопросы