Многие компании ежегодно теряют время и деньги из-за того, что их продукция сложна в производстве. На этапе проектирования деталь может выглядеть идеально, но как только начинается производство, появляются проблемы. Проектирование для производства (DFM) помогает избежать этих проблем с самого начала. Она побуждает конструкторов учитывать абсолютные производственные ограничения на ранней стадии процесса.
Использование DFM дает командам больше контроля над всем проектом. Это также делает разработку более плавной и предсказуемой. Хотите узнать, как DFM улучшает производство продукции? Продолжайте читать.
Что такое проектирование для производства (DFM)?
Проектирование для производства (DFM) означает разработку продуктов, которые легко и экономически выгодно производить. Цель - снизить затраты, ускорить производство и избежать проблем в дальнейшем. DFM рассматривает каждую деталь конструкции и проверяет, подходит ли она к инструментам, машинам и материалам, используемым на заводе.
Например, деталь с большим количеством острых углов может потребовать больше времени для резки, или конструкция с жесткими допусками может нуждаться в специальной обработке. DFM выявляет эти проблемы на ранней стадии и помогает инженерам изменить конструкцию до начала производства.
DFM - это не отдельный этап. Это часть этапа проектирования. Инженеры, конструкторы и производители работают вместе, чтобы убедиться, что каждый выбор в конструкции способствует более быстрому и дешевому производству.
Почему DFM имеет значение для современного производства？
Продукты быстро переходят от идеи к рынку. Компаниям необходимо действовать быстро и сокращать отходы. DFM помогает в этом.
Когда команды пропускают DFM, проблемы проявляются в процессе производства. Они могут включать в себя увеличение времени выполнения заказа, повышение количества брака и дорогостоящую доработку. Исправление конструкции после изготовления оснастки требует времени и денег.
Благодаря DFM дизайн соответствует возможностям машин. В результате производство становится более плавным, сокращаются задержки и лучше используются материалы. Это может означать разницу между прибылью и убытками для стартапов и небольших производителей.
DFM также помогает в обеспечении качества. Детали, которые легко изготовить, с большей вероятностью будут соответствовать спецификациям. Это означает меньшее количество возвратов, меньшее количество жалоб и более сильный бренд.
Основные принципы DFM
Проектирование для производства (DFM) помогает превратить отличные идеи в реальные продукты, которые легко изготовить. Ниже приведены пять ключевых принципов, которые позволяют удерживать проект на правильном пути:
Процесс
Выберите подходящий производственный процесс для вашего дизайна. Каждый процесс имеет свои ограничения. Например, обработка с ЧПУ хорошо работает с жесткими допусками, но литьё под давлением не имеет. Детали из листового металла требуют достаточно места для изгибов и рельефных надрезов.
Прежде чем приступить к разработке дизайна, подумайте о том, как будет изготавливаться деталь. Проверьте, сможет ли технологический процесс справиться с желаемой формой, размером и деталями. Если вы спроектируете деталь без учета этого, в итоге вы можете получить слишком сложную или дорогую для производства деталь.
Дизайн
Сохраняйте простоту и практичность конструкции. Меньшее количество деталей обычно означает меньшее количество проблем. Используйте формы, которые легко вырезать, beиили плесени. Избегайте мелких деталей, которые трудно достать или собрать.
Жесткие допуски следует использовать только в тех случаях, когда они действительно необходимы. Допуск ±0,01 мм требует больше времени и денег, чем ±0,1 мм. Также подумайте о том, как будет собираться изделие. Если для установки винта требуются специальные инструменты или маленькие руки, конструкцию нужно изменить.
Материал
Выбирайте материалы, соответствующие как назначению изделия, так и способу производства. С некоторыми материалами легче работать, чем с другими. Например, алюминий легче и быстрее обрабатывается, чем нержавеющая сталь.
Термопласты отлично подходят для формовки, но некоторые из них могут гнуться или сжиматься после охлаждения. Дешевые материалы могут показаться выгодным предложением, но они могут повысить общую стоимость, если их труднее резать, гнуть или сваривать. Всегда соотносите цену и простоту изготовления.
Среда
Подумайте, где и как будет использоваться изделие. Если деталь будет использоваться на открытом воздухе, она должна выдерживать дождь, солнце и холод. Это может означать использование нержавеющей стали или пластика, устойчивого к ультрафиолетовому излучению.
Для изделий с электронными деталями разработайте дизайн для контроля тепла. Добавьте вентиляционные отверстия или используйте материалы, способствующие охлаждению. Деталь, которая отлично работает в чистой лаборатории, может выйти из строя на пыльной фабрике или жарком складе. Проверьте свою конструкцию в реальных условиях, в которых она будет работать.
Соответствие требованиям и тестирование
Заранее планируйте тестирование и сертификацию. Если продукт должен соответствовать стандартам UL, CE или ISO, убедитесь, что дизайн поддерживает это с самого начала.
Начните с прототипа. Заблаговременное тестирование помогает выявить проблемы до начала массового производства. Если ваш продукт не пройдет испытания на поздних этапах проекта, это может привести к переделкам и значительным задержкам. Также не забывайте о безопасности. Дизайн, который выглядит великолепно, но не соответствует правилам безопасности, бесполезен.
Процесс DFM: Пошаговый обзор
Проектирование для производства (DFM) - это не одноразовое решение. Это процесс, который идет параллельно с разработкой продукта. Каждый этап помогает выявить проблемы на ранней стадии и гарантирует, что продукт будет проще и дешевле.
Первоначальная оценка дизайна
Первый шаг - проверка раннего проекта. Команда рассматривает каждую деталь, чтобы понять, не будет ли ее производство сложным или дорогим. Это касается мелких деталей, плотного прилегания или сложных форм.
Каждая деталь рассматривается с точки зрения завода. Можно ли без проблем разрезать, согнуть или сварить деталь? Потребуются ли для нее специальные станки или нестандартные инструменты? Если что-то выделяется как проблема, команда сразу же обращает на это внимание.
Выбор материала и процесса
После анализа конструкции команда выбирает подходящие материалы и способ производства. Это решение зависит от того, насколько прочной должна быть деталь, сколько их будет сделано, сколько они могут стоить и как будут использоваться.
Например, часто используется алюминий, потому что он легкий и легко режется. Штамповка может быть выбрана для больших партий, в то время как механическая обработка может быть лучше для небольших партий или сложных форм.
Прототипирование и тестирование
После того как команда разработала дизайн и материал, они изготавливают образец детали. Это первый шанс увидеть, как она работает в реальной жизни.
Команда проверяет, как он сочетается с другими деталями, насколько легко его собрать, достаточно ли он прочен и хорошо ли выполняет свою работу.
Испытания также показывают, как деталь выдерживает воздействие тепла, давления или движения. Любые проблемы устраняются сейчас, до начала полного цикла производства.
Общие методологии DFM
Разные методы производства требуют разных подходов к проектированию. Вот три основные методологии, которые необходимо знать:
Дизайн для сборки (DFA)
DFA помогает упростить и ускорить процесс сборки деталей. Она направлена на сокращение количества деталей и этапов процесса сборки. Меньшее количество деталей означает меньшую вероятность ошибок и меньшие трудозатраты.
Дизайнеры комбинируют детали, где это возможно. Они могут использовать защелки или стандартные винты вместо нестандартных крепежных элементов. Они предпочитают детали, которые можно соединить только одним способом. Это уменьшает количество ошибок при сборке и ускоряет процесс.
Проектирование для механической обработки (DFM)
При использовании обработки с ЧПУ или других процессов резки конструкции должны работать с ограничениями режущих инструментов. Острые внутренние углы трудно вырезать. Для глубоких отверстий могут понадобиться специальные сверла или потребуется больше времени.
Проектировщикам следует избегать тонких стенок, узких внутренних изгибов или мелкой резьбы, если в этом нет необходимости. Стандартные размеры отверстий и общие типы резьбы помогают ускорить работу и сократить количество смен инструмента.
Дизайн для аддитивного производства (DFAM)
DFAM используется, когда детали изготавливаются с использованием 3D-печать или другие процессы, основанные на слоях. Он позволяет создавать более сложные формы, но все же имеет свои правила.
Дизайнеры должны учитывать выступы, опорные конструкции и то, как деталь будет располагаться на печатном столе. Хорошие конструкции сводят к минимуму необходимость в опорах, что экономит время на последующую обработку. Полые участки или решетчатые узоры позволяют сократить расход материалов и сделать детали легче.
Факторы, влияющие на DFM
От многих факторов зависит, легко или трудно будет изготовить деталь. Каждый из приведенных ниже факторов определяет, насколько гладким или дорогостоящим будет процесс производства.
Выбор материала
Тип материала влияет на обработку, гибку, сварку и многое другое. Мягкие материалы, такие как алюминий, легче резать, в то время как твердые металлы требуют больше времени и быстрее изнашивают инструменты.
Некоторые материалы требуют специальных покрытий или обработки. Другие могут быть слишком хрупкими или слишком гибкими для целей детали. Правильный выбор материала позволяет сбалансировать функциональность, стоимость и простоту изготовления.
Производственный процесс
У каждого процесса есть свои сильные стороны и ограничения. Лазерная резка отлично подходит для получения четких профилей, обработка с ЧПУ - для жестких допусков, а штамповка - для больших тиражей, но требует оснастки.
Если проект не соответствует выбранному процессу, растут затраты и возникают задержки. Хорошая DFM обеспечивает соответствие процесса и конструкции с самого начала.
Сложность конструкции
Простые конструкции проще в изготовлении. Сложные формы, глубокие полости и узкие углы увеличивают время и стоимость.
Большая сложность означает больше настроек и инструментов, а также большую вероятность ошибок. Если функция не помогает в работе, ее следует удалить или упростить.
Допуски и точность
Жесткие допуски увеличивают время обработки и количество этапов контроля. Некоторые детали требуют высокой точности, но не все.
Применение жестких допусков только там, где они важны, помогает сэкономить время и средства. DFM проверяет каждую деталь, чтобы определить, насколько необходима точность.
Соображения по сборке
Детали должны легко подходить друг к другу. Если они требуют усилий или идеального выравнивания, они замедляют сборку.
Дизайнеры могут добавить фаски, направляющие или симметрию, чтобы помочь рабочим быстрее выравнивать детали. Также помогает меньшее количество крепежа и стандартная фурнитура.
Отделка поверхности и эстетика
Гладкий или полированная отделка займет больше времени. Живопись, anодированиеИли покрытие увеличивает стоимость.
Если внешний вид имеет значение, планируйте обработку поверхности заранее. Более грубой обработки может быть достаточно, если деталь будет спрятана внутри изделия.
Преимущества внедрения DFM
DFM - это не только экономия денег. Он помогает создавать более качественные продукты быстрее и с меньшим количеством проблем. Вот что выигрывают компании, используя DFM на ранних этапах разработки.
Снижение производственных затрат
DFM помогает устранить дорогостоящие или сложные элементы до начала производства. Простые формы, меньшее количество деталей и стандартные размеры позволяют ускорить обработку и упростить сборку.
Это также снижает потребность в специальных инструментах и дополнительной рабочей силе. Со временем даже небольшая экономия на каждой детали может увеличиться, особенно при изготовлении тысяч единиц продукции.
Ускоренный выход на рынок
Когда конструкция с самого начала соответствует производственному процессу, задержек меньше. Можно избежать таких проблем, как смена инструмента, переделка или перепроектирование.
Это ускоряет создание прототипов и сокращает сроки изготовления. Продукция быстрее выходит на рынок, что является значительным преимуществом в быстро развивающихся отраслях.
Улучшенное качество продукции
Конструкции, созданные с помощью DFM, легче производить с высокой точностью. Это означает меньшее количество ошибок, лучшую согласованность и более высокую производительность.
Используя правильные допуски, материалы и отделку, команды могут избежать слабых мест или деталей, которые слишком быстро изнашиваются. В результате получается более надежный продукт.
Расширенное сотрудничество с поставщиками
DFM также улучшает сотрудничество команд с поставщиками. Когда инженеры и производители обмениваются отзывами на ранних этапах, дизайн улучшается еще до начала производства.
Поставщики могут предложить идеи по упрощению производства или снижению затрат. Такая командная работа укрепляет доверие и приводит к более успешной реализации проектов в целом.
Заключение
Проектирование для производства (DFM) помогает командам создавать более простые, быстрые и дешевые продукты. Оно начинается на ранней стадии проектирования и изучает, как будет производиться каждая деталь. DFM проверяет выбор материала, технологические ограничения, форму детали и простоту сборки. Он устраняет проблемы до начала производства.
Вам нужна помощь в улучшении конструкции изделия для реального производства? Свяжитесь с нами сегодня чтобы рассмотреть ваши чертежи и получить практические предложения, готовые к производству.
Привет, я Кевин Ли
Последние 10 лет я занимался различными формами изготовления листового металла и делился здесь интересными идеями из своего опыта работы в различных мастерских.
Связаться
Кевин Ли
У меня более десяти лет профессионального опыта в производстве листового металла, специализирующегося на лазерной резке, гибке, сварке и методах обработки поверхности. Как технический директор Shengen, я стремлюсь решать сложные производственные задачи и внедрять инновации и качество в каждом проекте.
