Studium przypadku Robotics DFM: Jak obniżyć koszty obróbki CNC o 30%

Kiedy budżety zamówień kolidują z wyidealizowanymi rysunkami technicznymi, stragany produkcyjne. Dla menedżerów ds. zakupów i nabywców sprzętu w sektorze robotyki codzienną rzeczywistością operacyjną jest równoważenie szybkich cykli iteracji produktu ze ścisłymi ograniczeniami dotyczącymi BOM (zestawienia materiałów). Jednakże, gdy inżynierowie udostępniają pliki CAD zoptymalizowane wyłącznie pod kątem wydajności teoretycznej, powstałe cytaty z pliku adostawca obróbki niestandardowej w Chinachczęsto przekraczają rentowność finansową.

Na forach przemysłowych operatorzy często wyrażają powszechną frustrację: „Gdyby inżynierowie wiedzieli, ile kosztuje ostry narożnik wewnętrzny w czasie pracy maszyny, natychmiast dodaliby promienie”. Jednak większość konwencjonalnych warsztatów mechanicznych po prostu wycenia dokładnie wydruk, ignorując ryzyko finansowe ukryte w geometrii.

W Xiamen Dazao Machinery nasz standardowy protokół wymaga interwencji inżyniera przed wycięciem pojedynczego chipa. To studium przypadku dotyczące redukcji kosztów szczegółowo opisuje, w jaki sposób zastosowaliśmy strukturalne DFM w robotyce, aby zmniejszyć koszty obróbki CNC o 30% w przypadku uruchomienia automatyzacji magazynu, bez uszczerbku dla integralności strukturalnej lub funkcji mechanicznej.

Wyzwanie związane z produkcją robotyki: zawyżone ceny części podwozia Al6061

Nasz klient, start-up autonomicznego robota mobilnego (AMR), złożył wniosekAl6061-T6centralna płyta podwozia do wstępnego prototypowania i późniejszej produkcji-na małą skalę. Wstępna analiza kosztów określiła komponent jako nieopłacalny z komercyjnego punktu widzenia. Gdyby zostało wyprodukowane dokładnie tak, jak pokazano na rysunku, podwozie spowodowałoby przekroczenie całkowitego BOM zespołu o 18% w stosunku do docelowej ceny rynkowej.

Natychmiastowa analiza geometryczna ujawniła dwie główne bariery produkcyjne:

1. Nadmierne wymagania dotyczące konfiguracji: geometria zewnętrzna i cechy strony-wtórnej narzucały cztery oddzielne konfiguracje orientacji fizycznej.

2. Ograniczone odstępy na narzędzia: Wewnętrzne kieszenie miały promień R1,0 mm na głębokości 25 mm.

Frezowanie kieszeni o głębokości 25 mm i promieniu R1,0 mm wymaga mikro-frezów palcowych o średnicy 2 mm. Wydłużone wysunięcie narzędzia- stwarza poważne ryzyko odkształcenia, wymuszając spadek posuwu do znikomych prędkości, aby zapobiec pękaniu narzędzia i zachować wymaganą tolerancję ±0,05 mm. Dla firmy zajmującej się skalowaniem znalezienie niezawodnej fabryki zdolnej do realizacji tego projektu w dużych ilościach było matematycznie niemożliwe.

Rozwiązanie DFM firmy Dazao: Obniż koszty obróbki CNC bez utraty funkcjonalności

Aby zwiększyć skalę produkcji, obowiązkowe było zastosowanie agresywnego DFM dla robotyki. Nasz zespół inżynierów mechanicznych zainicjował przegląd konstrukcyjny z inżynierami-projektantami klienta w celu wprowadzenia określonych modyfikacji.

Optymalizacja promieni wewnętrznych w celu wyeliminowania mikro-pęknięć narzędzi

Głębokie kieszenie wewnętrzne zostały zaprojektowane z myślą o poprowadzeniu przewodów i prześwicie na PCB,-co oznacza, że ​​rogi nie stykają się z ostrymi elementami. Zrestrukturyzowaliśmy promienie naroży wewnętrznych z R1,0 mm na R3,0 mm.

To pojedyncze przesunięcie geometryczne umożliwiło naszym operatorom wykorzystanie standardowych frezów palcowych z węglików spiekanych o średnicy 6 mm zamiast delikatnych mikro-narzędzi o średnicy 2 mm. Większa średnica narzędzia ułatwiła agresywne odprowadzanie wiórów i wyższą wydajność usuwania materiału (MRR). Czas pracy wrzeciona skrócił się dokładnie o 40%, bezpośrednio ograniczając godzinową stawkę maszynową zastosowaną do części.

Konsolidacja funkcji w celu zminimalizowania konfiguracji maszyn

Oryginalny CAD miał dwa gwintowane otwory M4 na bocznej powierzchni osi Y-, używane do montażu niekrytycznego wspornika czujnika. Współpracując z zespołem montażowym klienta, przenieśliśmy te punkty mocowania na główną górną- płaszczyznę Z i dostosowaliśmy kąt pochylenia 3 stopni na sąsiedniej ścianie.

Ta interwencja obniżyła wymagania dotyczące obróbki z kosztownejFrezowanie CNC 5-osioweoperacji (lub czterech ręcznych ustawień 3-osiowych) do standardowego routingu 3-osiowego z 2 ustawieniami.

3 Ukryte koszty obróbki CNC-Kierowcy, których brakuje większości kupujących podczas zakupów

Chociaż zwiększanie promieni i zmniejszanie ustawień są standardowymi praktykami inżynieryjnymi, rzadko omawia się podstawowe mechanizmy biznesowe mające wpływ na zaopatrzenie. Oto trzy problemy systemowe zawyżające koszty łańcucha dostaw.

1. Pułapka finansowa oprogramowania CAD „Domyślne zaokrąglenia”

Wielu specjalistów ds. zakupów nie zdaje sobie sprawy, że środowiska oprogramowania CAD (takie jak SolidWorks czy Fusion360) stosują domyślne wartości zaokrągleń-często 1 mm lub 0,05 cala. Inżynierowie często akceptują te ustawienia domyślne jednym kliknięciem na etapie modelowania, zupełnie nieświadomi, że ten specyficzny wymiar narzuca użycie wysoce wyspecjalizowanych, delikatnych narzędzi w hali produkcyjnej.

Dyrektywa inżynieryjna: Zespoły zaopatrzeniowe powinny zlecić swojemu działowi inżynieryjnemu „Domyślną kontrolę zaokrąglenia” przed przesłaniem plików STEP do fabryki. Wyeliminowanie dowolnych domyślnych zaokrągleń to najszybszy sposób na zmniejszenie kosztów obróbki CNC o co najmniej 10% przed złożeniem zapytania o wycenę.

2. Efekt mnożnikowy konfiguracji na czas realizacji

Większość literatury wskazuje, że ograniczenie liczby konfiguracji pozwala zaoszczędzić pieniądze. Jednak dla dyrektora ds. zakupów surowszą karą jest zniszczenie prędkości produkcji. Każda dodatkowa konfiguracja działa jak mnożnik czasu realizacji. Jedna dodatkowa konfiguracja oznacza zaprojektowanie jeszcze jednego niestandardowego osprzętu, wykonanie jeszcze jednej kontroli pierwszego artykułu (FAI) i dodanie jeszcze jednego wąskiego gardła w postaci kolejek na hali produkcyjnej.

W przypadku skalowania zamówienia z 50 jednostek prototypowych do 500 jednostek produkcyjnych liczba konfiguracji staje się twardym pułapem wydajności fabryki. Restrukturyzując podwozie do dwóch konfiguracji, Dazao Machinery skróciło całkowity czas realizacji produkcji z 4 tygodni do 2,5 tygodnia.

3. Uczynienie „odrzucenia dostawcy” kluczowym KPI w obszarze zakupów

W społecznościach łańcucha dostaw powracającym problemem jest to, że producenci po prostu cytują na ślepo, obawiając się, że odrzucenie rysunku będzie kosztować ich utratę kontraktu. Dostawca-wysokiej klasy musi posiadać uprawnienia inżynieryjne, aby powiedzieć „nie” toksycznej finansowo geometrii.

W Dazao Machinery proaktywne raportowanie DFM jestISO9001:2015obowiązkowy przepływ pracy. Jeśli przesłany plik CAD zawiera niepotrzebne dodatkowe koszty, aktywnie zwracamy plik z-oznaczonym raportem DFM. Wskaźniki zaopatrzenia powinny nagradzać dostawców, którzy sprzeciwiają się złej inżynierii, ponieważ te tarcia gwarantują długoterminową-skalowalność produkcji.

Wyniki projektu: 30% redukcja kosztów i skalowalna produkcja

Wdrożenie tych zasad DFM przekształciło obudowę Al6061-T6 z drogiego wąskiego gardła w wysoce skalowalny i ekonomicznie opłacalny komponent.

„Dazao Machinery nie działało tylko jako nasz warsztat mechaniczny; funkcjonowało jako zewnętrzne rozszerzenie naszego działu inżynierii produkcji. Ich analiza DFM bezpośrednio zapisała nasz cel BOM na trzeci kwartał”. - Główny inżynier sprzętu, klient zajmujący się robotyką.

Wniosek: przestań płacić „podatek inżynieryjny” od części niestandardowych

W sektorze sprzętu i robotyki fizyczne marże zysku są sztywne. Wykorzystanie opracowanego DFM doobniżyć koszty obróbki CNCnie polega na pójściu na skróty ani na obniżeniu specyfikacji materiałów; chodzi o zastosowanie inteligentnej logiki produkcji w celu odejmowania odpadów. Jeśli Twoja obecna fabryka części niestandardowych wykonuje Twoje pliki bez kwestionowania geometrii, aktywnie płacisz podatek inżynieryjny od każdego zamówienia.