Projektowanie pod kątem produktywności (DFM): jak obniżyć koszty CNC i uniknąć ryzyka produkcyjnego na etapie projektowania

W produkcji jednym z najdroższych zdań, jakie można usłyszeć, jest:

„Projekt wygląda idealnie na ekranie,-ale nie wiem, jak go wykonaćnowoczesne procesy obróbki CNC."

Spędziłem lata pracując z modelami CAD i na hali produkcyjnej. Widziałem wiele dobrych projektów produktów, które zawiodły w trakcie produkcji.

Możesz spędzić wiele godzin projektując, doskonaląc każdy szczegół. Bez obaw wysyłasz rysunki do dostawców. Możesz wtedy otrzymać zaskakującą wycenę lub zobaczyć, jak inżynier produkcji w milczeniu kręci głową.

To jest dokładnie to miejsceProjektowanie pod kątem produktywności (DFM)wchodzi.

DFM to nie tylko sposób rysowania części. zdyscyplinowane podejście do projektowania produktu, które optymalizuje cały cykl życia-od koncepcji do dostarczenia gotowej części.

Dlaczego projektowanie pod kątem produktywności (DFM) decyduje o 70% kosztów produktu??

W tradycyjnych przepływach pracy projektanci i producenci oddzielają projektowanie od produkcji. Projektanci kończą rysunki i „wyrzucają je przez ścianę” do fabryki. W nowoczesnym rozwoju produktów takie podejście jest szybką drogą do niepowodzenia.

1. Zablokowanie 70% całkowitego kosztu

Podstawową logiką zasad DFM jest:redukcja kosztów. Dane branżowe konsekwentnie pokazują, że faza projektowania determinuje 70–80% całkowitego kosztu produktu.

Po rozpoczęciu produkcji naprawienie błędu w projekcie może kosztować dziesięć-a nawet sto{1}}razy więcej niż usunięcie go na wczesnym etapie projektowania.

2. Kluczowe zalety DFM

· Krótszy czas wprowadzenia produktu na rynek
Minimalizuje liczbę cykli-i-między projektowaniem a produkcją oraz pozwala uniknąć zleceń zmian inżynieryjnych (ECO) spowodowanych funkcjami, których nie da się wyprodukować.

· Ulepszona kontrola jakości
Uproszczone struktury zmniejszają zmienność procesów i przypadkowe błędy produkcyjne.

· Ekonomiczna-produkcja
Osiąga podstawowe cele funkcjonalne przy użyciu minimalnych niezbędnych zasobów produkcyjnych.

Poza standardowymi wytycznymi DFM: trzy przeoczone problemy związane z wykonalnością

Większość DFM wyznacza promienie zaokrągleń i głębokości otworów. Często brakuje im ukrytej wiedzy produkcyjnej ukrytej za tymi parametrami.

1. Dlaczego ignorowanie uchwytów roboczych dramatycznie zwiększa koszty CNC?

Większość reguł DFM wyjaśnia, jak projektować elementy,-ale tylko nieliczne wyjaśniają, jak właściwie wygląda częśćtrzymanyna maszynie.

WObróbka CNCczęści nie unoszą się-w powietrzu. Jeśli Twój projekt nie ma płaskich powierzchni, takich jak ergonomiczny uchwyt, fabryka może potrzebować niestandardowych narzędzi lub pomocy z zewnątrz. To podkręcainżynieria jednorazowa-(NRE)koszty natychmiast.

W ramach małego pilotażu musieliśmy stworzyć specjalne urządzenie. Było to konieczne, ponieważ część nie miała użytecznych powierzchni odniesienia. Sam koszt montażu przewyższał cenę samych części.

Zalecenie:
Zawsze rezerwuj co najmniej jedną powierzchnię odniesienia procesu podczas procesu projektowania. Jeśli płaska powierzchnia nie jest wystarczająco dobra, pomyśl o dodaniu tymczasowej zakładki do obróbki. Możesz go usunąć po przetworzeniu. Producenci wysoko cenią inżynierów, którzy projektują z myślą o mocowaniu.

2.Przewidywanie zagrożeń-po obróbce wykraczających poza obróbkę skrawaniem

Wielu projektantów tworzy idealne kształty w CAD. Często jednak ignorują skutkiobróbka powierzchni, taka jak anodowanieobróbka cieplna lub malowanie proszkowe.

Na przykład anodowanie wymaga haczyków. Jeśli część kosmetyczna nie ma odpowiednich otworów procesowych, ślady haczyków mogą stać się źródłem sporów jakościowych.

W ważnym projekcie nie zdefiniowaliśmy lokalizacji haków. Spowodowało to widoczne ślady anodowania na wszystkich pierwszych próbkach. W efekcie czeka nas kosztowny cykl przeróbek.

Odkształcenia termiczne lub grubość poszycia mogą powodować nieprawidłowe-precyzyjne pasowanie otworów wału. Musisz wziąć pod uwagę te czynniki.

Zalecenie:
Prawdziwa optymalizacja projektu wymaga odwrotnego myślenia. Definiując tolerancje, należy uwzględnić naddatki na obróbkę powierzchni. Jeśli część musi mieścić się w granicach ±0,01 mm po anodowaniu, prosimy o wyjaśnienie wymiarów. Czy masz na myśli rozmiar przed powlekaniem czy rozmiar ostateczny?

3.Eliminacja redundancji estetycznej i powrót do funkcji

Częstą frustracją w produkcji jest to, że kosztowna obróbka 5-osiowa jest wykorzystywana wyłącznie w celu zaspokojenia-funkcjonalnych preferencji estetycznych-często na wewnętrznych, niewidocznych powierzchniach.

Podczas opracowywania produktu niezwykle ważne jest odróżnienie estetyki funkcjonalnej od kosztownych odpadów. Jeśli część znajduje się całkowicie wewnątrz maszyny, zmiana złożonych kształtów 3D na kroki 2,5D może zaoszczędzić pieniądze. Ta zmiana nie wpływa negatywnie na wydajność.

Zalecenie:
Rzuć wyzwanie każdemu wymaganiu. Zapytaj, czy istnieje dana funkcja ze względu na zmniejszenie masy, prześwit lub potrzebę konstrukcyjną-lub po prostu dlatego, że „lepiej wygląda”. Każda dodatkowa konfiguracja zwiększa koszty i wprowadza skumulowane ryzyko dokładności.

Korzystanie z DFM w celu zmniejszenia złożoności i kosztów obróbki CNC

Aby zapewnić opłacalną-produkcję, rysunki CAD muszą zostać sprawdzone przez:perspektywa procesu produkcyjnego.

1. Jak tolerancje wpływają na koszty obróbki CNC?

Jest to jeden z największych problemów zarówno dla kupujących, jak i inżynierów.Tolerancje ogólnetakie jak ±0,02 mm w każdym wymiarze, radykalnie zwiększają koszty.

Obrabiarki to nie drukarki. Każdy rząd--wielkości zmniejszenia tolerancji często powoduje wykładniczy wzrost kosztów.

Najlepsza praktyka:
Użyj stosu tolerancji-w górę. Stosuj wąskie tolerancje tylko w przypadku krytycznych interfejsów funkcjonalnych i rozluźniaj je, jeśli to możliwe. Jeśli dopuszczalna jest ±0,1 mm, nigdy nie należy podawać ±0,05 mm z przyzwyczajenia.

2. Fizyka narzędzi: głębokie otwory i cienkie ściany

Narzędzia tnące mają ograniczenia długości-do-średnicy. Głębokie otwory powodują drgania narzędzia, słabą jakość powierzchni i zwiększone ryzyko złamania. Cienkie ścianki, które są mniejsze niż około 0,8 mm w przypadku aluminium lub nawet cieńsze w przypadku tworzyw sztucznych, mogą uginać się pod wpływem sił skrawania. Utrudnia to kontrolę wymiarów.

Projektanci muszą zająć się tymi klasycznymi potencjalnymi problemami związanymi z wykonalnością na etapie projektowania.

3. Unikanie pułapki „ostry zakręt”.

Narzędzia skrawające mają promienie. Określenie ostrych narożników wewnętrznych zmusza producentów do dodania procesów wtórnych, takich jak EDM, co znacznie zwiększa koszty.

Zalecenie:
Jeśli to możliwe, dodaj wewnętrzne zaokrąglenia nieco większe niż standardowe promienie narzędzia. Ta pojedyncza zmiana może radykalnie poprawić wydajność obróbki.

Dlaczego wczesna komunikacja DFM zmniejsza liczbę poprawek i rozbieżności w ofertach?

Projektanci narzekają na niespójne cytaty; producenci narzekają na nierealistyczne projekty. Ta luka komunikacyjna jest głównym źródłem opóźnień w projektach.

1. Włącz wczesne zaangażowanie produkcyjne

Nie czekaj, aż rysunki będą gotowe w 100%. Zaproś inżynierów produkcji do wczesnego przeglądu projektów. Zmiany na tym etapie kosztują niewiele, a mogą później zmniejszyć ryzyko.

2. Skutecznie wykorzystuj raporty DFM

Dostawcy-wysokiej jakości dostarczają raporty DFM. Powinieneś postrzegać je nie jako wymówki, ale jako cenne wskazówki dotyczące tego, gdzie marnujesz budżet i gdzie możesz ulepszyć projekty.

Praktyczne porady dla decydentów- dotyczących sprzętu

Dla liderów zaopatrzenia i inżynierii zrozumienie DFM stanowi przewagę konkurencyjną:

· Zidentyfikuj dostawców posiadających umiejętności techniczne

Dostawcy, którzy przekazują znaczące informacje zwrotne DFM, osiągają lepsze wyniki niż dostawcy, którzy cytują wyłącznie na podstawie rysunków.

· Zoptymalizuj całkowity koszt cyklu życia

Część przeznaczona do łatwego montażu może kosztować o 5% więcej za sztukę. Może jednak obniżyć całkowite koszty systemu o 20%.

· Skróć cykle rozwojowe

Zachęcaj do bezpośredniej komunikacji między zespołami projektowymi a inżynierami produkcji.

Wniosek: prawdziwa wartość DFM

Projektowanie pod kątem produktywności nie jest ograniczeniem kreatywności-jest to wyższy poziom dyscypliny inżynierskiej.

Kiedy równoważysz elegancję projektu i wydajność produkcji, nie tworzysz tylko produktu. Tworzysz zrównoważoną pętlę biznesową.

Znajdując i naprawiając problemy na etapie projektowania, możesz szybciej wejść na rynek. W ten sposób masz pewność, że mądrze wydasz każdą złotówkę.

Najlepsze projekty robią wrażenie na desce kreślarskiej-i płynnie przesuwają się po linii produkcyjnej.

Potrzebujesz wsparcia eksperta przy optymalizacji projektów części CNC?

Zespół inżynierów Dazao specjalizuje się w szerokiej gamie typów materiałów i procesów produkcyjnych. Skontaktuj się z nami, aby zaangażować profesjonalnego DFM na wczesnym etapie projektowania-i zapewnić sukces Twojego projektu.

Często zadawane pytania