Пример использования робототехники DFM: как снизить затраты на обработку с ЧПУ на 30 %

Когда бюджеты закупок сталкиваются с идеализированными инженерными чертежами, производство останавливается. Для менеджеров по закупкам и покупателей оборудования в секторе робототехники баланс между быстрыми циклами итерации продукта и строгими ограничениями спецификации (спецификации материалов) является повседневной операционной реальностью. Однако когда инженеры выпускают файлы САПР, оптимизированные исключительно для теоретической производительности, результирующие цитаты изпоставщик механической обработки на заказ в Китаечасто превышают финансовую жизнеспособность.

На промышленных форумах операторы цехов часто выражают общее разочарование: «Если бы инженеры знали, сколько стоит острый внутренний угол в машинном времени, они бы мгновенно добавили радиусы». Тем не менее, большинство традиционных механических мастерских просто цитируют точно по отпечатку, игнорируя финансовые затраты, скрытые в геометрии.

В Xiamen Dazao Machinery наш стандартный протокол требует инженерного вмешательства, прежде чем будет вырезана одна микросхема. В этом тематическом исследовании по сокращению затрат подробно описано, как мы применили структурный DFM для робототехники, чтобы снизить затраты на обработку на станках с ЧПУ на 30 % для стартапа по автоматизации склада, не ставя под угрозу структурную целостность или механические функции.

Проблема производства робототехники: завышенные цены на детали шасси Al6061

Наш клиент, стартап по производству автономных мобильных роботов (AMR), подал заявкуАл6061-Т6центральная пластина шасси для первоначального прототипирования и последующего мелкосерийного-производства. Предварительный анализ затрат показал, что этот компонент является коммерчески нежизнеспособным. Если бы шасси было изготовлено точно так, как нарисовано, общая спецификация сборки увеличилась бы на 18% по сравнению с целевой рыночной ценой.

Непосредственный геометрический анализ выявил два основных производственных барьера:

1. Чрезмерные требования к настройке. Внешняя геометрия и особенности вторичной стороны- требовали четырех отдельных настроек физической ориентации.

2. Ограниченные зазоры между инструментами: внутренние карманы имели радиус R1,0 мм на глубине 25 мм.

Для фрезерования кармана глубиной 25 мм и радиусом R1,0 мм требуется концевая микро-концевая фреза диаметром 2 мм. Увеличенный вылет инструмента- приводит к серьезному риску отклонения, заставляя скорость подачи снижаться до незначительной скорости, чтобы предотвратить поломку инструмента и обеспечить требуемый допуск ±0,05 мм. Для масштабной компании найти надежную фабрику, способную реализовать эту конструкцию в больших объемах, было математически невозможно.

Решение Dazao DFM: сократите затраты на обработку с ЧПУ без потери функциональности

Для расширения производства было необходимо агрессивное DFM для робототехники. Наша команда инженеров-механиков инициировала структурную проверку вместе с инженерами-конструкторами клиента для внесения конкретных изменений.

Оптимизация внутреннего радиуса для устранения микро-поломок инструмента

Глубокие внутренние карманы предназначались для прокладки проводов и зазора печатной платы-, что означает, что углы не соприкасаются с острыми сопрягаемыми компонентами. Мы изменили структуру внутренних угловых радиусов с R1,0 мм на R3,0 мм.

Этот единственный геометрический сдвиг позволил нашим операторам использовать стандартные твердосплавные концевые фрезы диаметром 6 мм вместо хрупкого микро-инструмента диаметром 2 мм. Больший диаметр инструмента способствовал более интенсивному удалению стружки и более высокой скорости съема материала (MRR). Время шпинделя уменьшилось ровно на 40%, что напрямую снизило почасовую производительность станка, применяемую к детали.

Объединение функций для минимизации настроек машины

Исходная версия САПР имела два резьбовых отверстия M4 на боковой стороне оси Y-, которые использовались для крепления не-кронштейна датчика. Сотрудничая с командой сборки клиента, мы переместили эти точки крепления на основную верхнюю-плоскость Z и скорректировали угол уклона в 3 градуса на прилегающей грани.

Это вмешательство снизило потребность в механической обработке с дорогостоящей.5-осевое фрезерование с ЧПУоперации (или четырех ручных 3-осевых настроек) к стандартной 3-осевой маршрутизации с 2 настройками.

3 скрытых затрат на обработку с ЧПУ-, которые упускают из виду большинство покупателей

Хотя увеличение радиусов и уменьшение размеров являются стандартной инженерной практикой, основные бизнес-механики, влияющие на закупки, редко обсуждаются. Вот три системные проблемы, которые приводят к увеличению затрат в вашей цепочке поставок.

1. Финансовая ловушка САПР «Скругления по умолчанию»

Многие специалисты по закупкам не знают, что в программных средах САПР (таких как SolidWorks или Fusion360) по умолчанию применяются значения скруглений-часто 1 мм или 0,05 дюйма. Инженеры часто принимают эти значения по умолчанию одним щелчком мыши на этапе моделирования, совершенно не осознавая, что этот конкретный размер диктует использование в цехах узкоспециализированных и хрупких инструментов.

Инженерная директива: команды по закупкам должны обязать свой инженерный отдел провести «проверку скругления по умолчанию» перед отправкой файлов STEP на завод. Устранение произвольных скруглений по умолчанию — это самый быстрый способ снизить стоимость обработки на станке с ЧПУ как минимум на 10 %, прежде чем запрашивать ценовое предложение.

2. Влияние множителя установки на время выполнения заказа

В большинстве литературных источников отмечается, что сокращение количества установок экономит деньги. Однако для директора по закупкам более суровым наказанием является снижение скорости производства. Каждая дополнительная установка увеличивает время выполнения заказа. Одна дополнительная настройка означает разработку еще одного индивидуального приспособления, выполнение еще одной проверки первого изделия (FAI) и добавление еще одного узкого места в очереди на заводе.

При масштабировании заказа с 50 прототипов до 500 производственных единиц количество установок становится жестким потолком заводской мощности. Перестроив шасси на две установки, компания Dazao Machinery сократила общее время производственного цикла с 4 до 2,5 недель.

3. Сделать «Отпор поставщика» ключевым показателем эффективности закупок

В сообществах, занимающихся цепочками поставок, регулярно возникает недовольство тем, что производители просто слепо цитируют, опасаясь, что отказ от чертежа будет стоить им контракта. Поставщик-высокого уровня должен обладать инженерными полномочиями, чтобы сказать «нет» финансово токсичной геометрии.

В Dazao Machinery упреждающая отчетность DFM являетсяИСО9001:2015обязательный рабочий процесс. Если отправленный файл САПР содержит ненужные надбавки к стоимости, мы возвращаем файл с размеченным-отчетом DFM. Показатели закупок должны вознаграждать поставщиков, которые отвергают плохое проектирование, поскольку это противоречие гарантирует долгосрочную-масштабируемость производства.

Результаты проекта: сокращение затрат на 30 % и масштабируемое производство

Реализация этих принципов DFM превратила шасси Al6061-T6 из дорогостоящего узкого места в легко масштабируемый и экономически выгодный компонент.

«Dazao Machinery не просто работала как наш механический цех; они функционировали как внешнее расширение нашего производственно-технического отдела. Их анализ DFM напрямую сохранил нашу цель спецификации на третий квартал». - Ведущий инженер по аппаратному обеспечению, клиент робототехники.

Вывод: перестаньте платить «инжиниринговый налог» на нестандартные детали.

В секторе аппаратного обеспечения и робототехники норма физической прибыли является жесткой. Использование инженерного DFM дляснизить стоимость обработки на станке с ЧПУречь идет не о срезании углов или понижении характеристик материалов; речь идет о применении интеллектуальной производственной логики для сокращения отходов. Если ваш нынешний завод по производству нестандартных деталей обрабатывает ваши файлы, не подвергая сомнению геометрию, вы активно платите инженерный налог с каждого заказа на поставку.