Въведение
Сглобяването е пречката, за която никой не говори. Частите стоят на масата. Операторите се занимават с подравняването. Крепежните елементи изпускат. Времето лети. Именно тук DFA - Design for Assembly - променя играта.
Числата са ясни. Многокомпонентното сглобяване поглъща огромна част от производствените разходи и график. Това не е просто производство. Това е преработка. Това са посещения за сервизно обслужване. Това са ремонти на място, които отнемат два пъти повече време от очакваното.
Ранното прилагане на принципите на DFA избягва всичко това. Продуктът става по-опростен. Стъпките за сглобяване се свиват. Операторите се нуждаят от по-малко инструменти. Техниците на терен завършват по-бързо. Производството и обслужването се подобряват.
DFM и DFA работят заедно. Единият прави детайла лесен за производство. Другият прави продукта лесен за сглобяване и разглобяване. Ако игнорирате който и да е от тях, цената ще плаща фабричният цех – или сервизният ван.
Глава 1 – Независимост на събранието
Избягвайте последователности от принудително разглобяване
При монтажа на дадена част не би трябвало да е необходимо да се премахват всички останали части. Същият принцип трябва да се прилага и при демонтажа. Работата по поддръжката не би трябвало да изисква разглобяване на продукта до рамката му.
Принудителните последователности създават допълнителна работа. Времето за сглобяване се увеличава. Следователно времето за сглобяване се удължава. Техниците се разочароват. Частите са податливи на повреди по време на ненужно разглобяване. Един добър DFA трябва да вземе предвид бъдещите нужди от поддръжка от самото начало.
Не задействайте две свързващи повърхности едновременно
Детайлът влиза в процеса на сглобяване. Ако трябва да бъде подравнен с две повърхности едновременно, това става изключително трудно. Силата при сглобяване се увеличава значително. Операторът няма друг избор, освен да натиска силно и да клати детайла от едната страна на другата.
Решението е последователно зацепване. Първо, единият елемент позиционира детайла и едва след това вторият елемент се зацепва. Хлабините и ъглите на водещите елементи спомагат за улесняване на този процес. Това е основен принцип на директното формиране на детайли (DFA). Може да спести няколко секунди на монтаж. Когато производствените обеми достигнат хиляди, тези спестявания на време се натрупват в значителни ползи.
Осигурете достатъчно място за инструментите
Гаечният ключ се нуждае от място за въртене. Динамометричният ключ се нуждае от прав подход. Отвертката се нуждае от свободен път.
Недостатъчният хлабинен отвор води до реални проблеми. Крепежните елементи се навиват напречно, защото инструментът е влязъл под ъгъл. Болтовете се затягат недостатъчно, защото вложката не може да се намести напълно. Сглобяването се забавя. Довършителните работи се увеличават.
DFM и DFA заедно решават този проблем. Формата или обработената част трябва да имат възможности за достъп – джобове, изрези или достатъчно пространство около крепежните елементи. Частите трябва да се проектират с оглед на формата, а не обратното.
Опростяване на кинематичните движения
Праволинейното движение е бързо. Натиснете детайла навътре. Готово.
Линейното движение е бързо. Натиснете детайла навътре. Готово.
Многопосочните траектории са по-бавни. Операторът първо трябва да наклони, завърти и подравни детайла, преди да го натисне. Всяко допълнително движение добавя няколко секунди към процеса. Всяко допълнително движение увеличава риска от неправилно подравняване.
Простите движения са по-подходящи за автоматизация. Роботът може лесно да бута вертикално надолу, но се затруднява да се движи по криволичещ път на вмъкване. Ефективната автоматизация е проста автоматизация. Това е основно съображение за производствените линии с голям обем по време на проектирането на директно фалшифициране (DFA).
Глава 2 – Защита от грешки в дизайна
Осигуряване на функционалност въпреки поръчката за монтаж
Операторите не винаги следват инструкциите. Те могат да пропуснат определени стъпки, да обърнат реда им или да допуснат грешки.
Добрият DFA толерира това. Дори ако последователността на монтаж се промени, крайният монтаж ще продължи да функционира правилно. Функциите за самонастройване помагат, големите хлабини помагат, а интерфейсите за защита от грешки също помагат.
Ако дизайнът работи само когато е сглобен в една точна последователност, той е обречен да се провали на производствената линия. Човешката грешка е неизбежна и дизайнът трябва да може да се съобрази с тези грешки.
Използвайте асиметрия за предотвратяване на грешки (Poka-Yoke)
Квадратните шипове пасват в квадратни отвори, а кръглите шипове пасват в кръгли отвори. Конекторите с шпонкови канали могат да се поставят само по един начин.
Това е асиметричен дизайн, използван за предотвратяване на грешки. Той физически предотвратява неправилно сглобяване. Операторите не могат да насилват грешните части на мястото им.
Този метод е евтин и ефективен, като не изисква обучение или инспекция. Проектирането за производство (DFM) трябва да запази тази асиметрия. Деталите, изработени чрез шприцване, с шпонкови канали трябва да могат да се изваждат от формата чисто и лесно; обработените части с асиметрични контури трябва да могат да се закрепват здраво от приспособления. Производственият процес никога не трябва да закръглява елементите, които предотвратяват грешки.
Използвайте симетрията, за да опростите ориентацията
Асиметрията предотвратява неправилно вмъкване. Симетрията, от друга страна, елиминира необходимостта от избор на ориентация.
Кръгла част с монтажни отвори, разположени по периферията? Операторът не е нужно да се тревожи кой отвор ще се подравни първи. Квадратна част с еднакви всички страни? Всяко завъртане работи. Ориентацията става без значение.
Това намалява когнитивното натоварване. Операторите не е нужно да мислят. Роботите не се нуждаят от системи за зрение. Тъй като няма нужда да се избира правилната ориентация, грешките се елиминират.
Тук има компромис. Макар че симетрията улеснява сглобяването, тя може да увеличи сложността на проектирането за технологичност (DFM), ако доведе до опъване в сърцевината или ограничи разположението на елементите. И двата фактора трябва да бъдат оценени цялостно, за да се избере решение, което постига баланс между скоростта на сглобяване и производствените разходи.
Добавяне на самоподравняващи се елементи и фаски
Двата компонента пасват един на друг. Операторите понякога не могат да видят интерфейса, което е известно като „сляпо пасване“. Подравняването разчита предимно на тактилна обратна връзка и понякога на късмет.
Скосяването може да реши този проблем. Конусна входна повърхност насочва свързващите повърхности, за да паснат една на друга. Малките грешки в позиционирането се коригират автоматично от конусната повърхност. В резултат на това силата на вмъкване се намалява. Частите се плъзгат плавно на мястото си, вместо да се забиват.
Конусните и заоблени входни повърхности служат за същата цел. Те са евтини за изпълнение, спестяват няколко секунди на монтаж и намаляват умората на оператора. Това е основна практика за директно свързване на детайли (DFA).
Разпознайте скритата стойност на фаските
Ползата от подравняването е очевидна. Скритите ползи са също толкова ценни.
Острите ръбове се повреждат. Скосените ръбове ги предпазват. Манипулиране, транспортиране и автоматизирани подавачи – всички те оказват влияние върху ръбовете. Скосеният ръб е по-издръжлив.
Концентрации на напрежение в ъглите? Скосяванията ги намаляват. Детайлът издържа по-дълго.
Автоматизираните подавачи предпочитат скосени части. Те се плъзгат една покрай друга, без да се закачат. Ориентират се по-надеждно. Подаващото устройство се заклинва по-рядко.
DFM поддържа това. Фаските са лесни за формоване. Лесни за машинна обработка. Те не добавят разходи на етапа на проектиране на инструмента. Ползата е безплатна.
Глава 3 – Проектиране, подходящо за автоматизация
Дизайн за роботизирано захващане и заключване
Роботите нямат гъвкавост. Те изискват стабилни и повтарящи се работни условия; в противен случай ще се повредят.
Точките на захващане трябва да са предвидими. Приспособлението не може да „опипва“ детайла; то трябва точно да локализира точната позиция на детайла всеки път. Плоските, успоредни повърхности за захващане помагат за постигането на това, като осигуряват стабилна контактна повърхност за приспособленията с паралелни челюсти. Геометриите с положително заключване гарантират, че приспособлението държи детайла здраво по време на преместване.
DFA за автоматизация означава проектиране на части, които робот може да обработва без персонализирани инструменти или сложни системи за зрение. Простите функции за захващане могат да съкратят времето за цикъл. Предсказуемото позициониране намалява усилията за програмиране. DFM трябва да поддържа тези функции през целия производствен процес. Ъглите на наклона не трябва да пречат на захващащите повърхности. Линиите на разделяне на матрицата не трябва да създават остри ръбове, които биха могли да пречат на крайния ефектор.
Поддържайте главите на крепежните елементи гладки и без зацепване
Крепежните елементи се транспортират през подаващо устройство и плъзгащ се улей, плъзгат се по направляващите релси и накрая падат в позициониращата глава.
Стърчащите гайки се забиват, а острите ръбове се закачат за предмети. Подаващото устройство се заклещва и производствената линия спира.
Очевидно е, че гайките с гладки повърхности и прави ръбове текат по-добре. Подходящи са гайките с полукругла и сферична глава, както и гайките с вдлъбната главина. Ами шестостенните глави? Те се забиват навсякъде и се търкалят непредсказуемо. Избягвайте ги.
Същата логика важи и за шприцваните и машинно обработените части. Повърхности без зацепвания осигуряват безпроблемната работа на системите за обработка на материали. Това е пресечна точка на DFA и DFM. Детайлът трябва да е лесен за изработка и лесен за подаване. Форма, която засяда подаващото устройство в резервоара, е производствена катастрофа, независимо колко евтина е била машинната му обработка.
Предотвратяване на заплитане при работа с насипни материали
Вибриращите бункери и захранващите бункери транспортират частите до монтажната линия. Те изискват частите да могат да се движат свободно.
Куките могат да блокират потока от части. Пръстеновидните структури могат да се заплетат една в друга. Преплетените геометрии могат да образуват вериги. В резултат на това подаващото устройство се заклещва. Операторите са принудени да посягат вътре, за да разплитат частите.
Частите, които са склонни към заплитане, забавят производствената линия, което обезсмисля целта на автоматизацията. Дизайнерите трябва да избягват тези функции, доколкото е възможно. DFA за работа с насипни материали означава проектиране на форми, които се вмъкват свободно, а не се заключват заедно.
Глава 4 – Модулност и стандартизация
Дефиниране на ясни граници на модулите
Модулът е функционална единица. Той прави едно нещо и го прави добре. Границите му са ясни и добре дефинирани: входове и изходи, захранване и сигнали, монтаж и уплътняване.
Ясните граници опростяват всичко. Тестването е по-бързо, а отстраняването на неизправности е по-лесно. Дефектен модул може просто да бъде сменен, без да се губят часове в диагностика. Останалата част от системата остава непокътната.
DFA се възползва от модулността си. Колкото по-малко са точките на взаимодействие, толкова по-лесен е процесът на сглобяване. DFM също има предимства. Модулите могат да бъдат произведени на различни производствени линии и след това сглобени по-късно.
Намалете монтажната работа на място
Сглобяването на място е скъпо. При лошо осветление, ограничени инструменти и работа на техници, докато стоят на стълби, грешките са неизбежни.
Преместете работата във фабрична работилница. Средата е контролирана, осветлението е достатъчно и всички необходими инструменти са налични, което води до по-бърз монтаж, по-нисък процент на грешки и намалени разходи за труд.
Това е един от основните принципи на DFA. Дизайнът на продукта трябва да сведе до минимум работата по монтажа на място. Неизбежните стъпки за монтаж трябва да бъдат възможно най-прости – „включи и използвай“, вместо окабеляване и запояване. DFM подкрепя този принцип, като произвежда подсглобки, които се доставят като завършени единици, като по този начин намалява броя на отделните части, доставяни до обекта.
Приоритизирайте стандартните, готови за употреба части
Частите по поръчка струват повече, имат по-дълги срокове за изпълнение и се предлагат с по-малко подробна документация.
Стандартните крепежни елементи, конектори и подвъзли са по-евтини, лесно се предлагат на склад и са подкрепени от публично достъпни спецификации и добре установени вериги за доставки, което прави намирането на резервни части лесно.
DFM и DFA предпочитат стандартите. Стандартните крепежни елементи задвижват стандартни инструменти. Стандартните конектори пасват на стандартни кабели. Стандартните подвъзли се вмъкват в стандартни интерфейси. Дизайн, който разчита предимно на стандартни части, е по-бърз за разработване, по-лесен за изграждане и по-лесен за поддръжка на място. Персонализираното не винаги е по-добро. Понякога стандартът е най-умният избор.
Глава 5 – Проектиране за демонтаж и рециклиране
Осигурете лесно разделяне на материалите
Когато даден продукт достигне края на полезния си живот, той се разглобява. Различните материали трябва да попаднат в различни потоци от отпадъци: пластмасите отиват в процеса на рециклиране на пластмаси, металите - в процеса на рециклиране на метали, а електронните компоненти се изпращат за специализирана обработка.
Ако материалите са трайно свързани заедно, разделянето им става трудно. Рециклиращите компании нямат друг избор, освен да ги изхвърлят и продуктът в крайна сметка се озовава на сметище.
Проектирането за разглобяване означава опростяване на разделянето. Щракващите съединения могат да се разхлабят. Крепежните елементи могат да се отстраняват. Материалите могат да се сортират ръчно или машинно. Това е разширение на DFA, основано на устойчивост – същите принципи, които правят сглобяването лесно, правят възможно и разглобяването. DFM подкрепя това, като избягва методи за постоянно свързване, които не могат да бъдат обърнати.
Заменете лепилата със закопчалки и бързо освобождаване
Лепилата са трайни. След като се втвърдят, те са трудни за разделяне. Разглобяването причинява повреди: частите се чупят, материалите се смесват и рециклируемостта е застрашена.
Щракващите съединения решават този проблем. По време на употреба те могат да се разглобят с инструмент или просто чрез щракване. Бързо освобождаващите се крепежни елементи работят по същия начин. Чупещите се щракващи съединения осигуряват еднократно разделяне.
Това са решения, които са в съответствие с принципите на DFA (Directive Facility Processing - Производствена компания). Сглобяването е по-бързо от втвърдяването на лепилото - без чакане, без приспособления и без вредни изпарения. Демонтажът е по-лесен, което прави ремонтите възможни, а рециклирането - практичен вариант. DFM (Демонстрационна компания за производство на метали) трябва да гарантира, че геометрията на защракването остава стабилна през целия производствен процес. Ако силата на защракване е твърде слаба, връзката ще се счупи по време на употреба; ако е твърде силна, демонтажът става труден. Балансът е от решаващо значение.
Относно NOBLE – Прецизна обработка с ЦПУ & Производство с пълно обслужване
Кои Cме Ние
NOBLE управлява фабрика за прецизна CNC обработка. Фокусът е върху медицинския, автомобилния и индустриалния пазар. Производство с голямо количество материали. Ниски до средни обеми. Това е идеалната среда. Сложни части. Малки партиди. Строги допуски.
Сертифицирани системи за качество (ISO 9001 и ISO 13485)
Сертификатите не са декорации. ISO 9001:2015 обхваща управлението на качеството във всички процеси. ISO 13485:2016 добавя медицинска строгост – проследимост, документация и контрол на процесите.
Тези сертификати означават последователност. Всяка част получава еднакво третиране. Системата е одитирана. Съществуват записи. Регулираните индустрии изискват това ниво на доказателство.
Решение на едно гише: от проектирането до монтажа
Машинната обработка е само началото. Повърхностната обработка добавя защита. Инспекцията проверява съответствието. Подсглобяването и окончателното сглобяване завършват продукта.
Един доставчик се грижи за всичко. Без транспортиране на части между доставчици. Без главоболия, свързани с координацията. Веригата за доставки се свива. Намаляват режийните разходи.
Защо да си партнирате с NOBLE
Една точка на контакт от суровината до сглобената част. Това е ценността.
По-бързо изпълнение, защото се елиминират прехвърлянията. По-малко проблеми с координацията, защото нищо не се губи при превода. Доказано качество, защото системите са сертифицирани, а хората са опитни.
Регулираните индустрии се доверяват на този подход. Медицински изделия. Автомобилни компоненти за безопасност. Индустриален контрол. За всички тях важат едни и същи стандарти.
Често задавани въпроси
Какво е проектиране за сглобяване (DFA) и защо е важно?
DFA е метод, който опростява продуктовите структури и стъпките на сглобяване. Той намалява броя на частите, улеснява боравенето и поставянето и избягва сложни инструменти или неудобни движения. Резултатът? По-бърз монтаж, по-малко преработка и по-лесно обслужване. Той е основна част от всяка съвременна DFM/DFA стратегия.
Защо често се пренебрегва клирънсът на инструмента и как това влияе на монтажа?
Без хлабина за гаечни ключове или динамометрични отвертки, операторите се затрудняват – следват кръстосано нарязване на резба, недостатъчно затягане или повредени части. Проверката на малка хлабина в CAD модела предотвратява скъпоструващи проблеми с линията по-късно.
Кои са най-често срещаните грешки в проектирането, които вредят на ефективността на сглобяването?
Най-честите капани включват:
- Проектиране на части, които изискват разглобяване на една част, преди да се осигури достъп до друга
- Принуждаването на две свързващи повърхности да се зацепят едновременно затруднява поставянето
- Пренебрегване на разстоянието за инструменти, което не оставя място за гаечни ключове или отвертки
- Сгъваеми фаски и самоподравняващи се елементи за сляп монтаж
- Използване на лепила вместо щракващи се закопчалки или механизми за бързо освобождаване, което усложнява както сглобяването, така и бъдещите ремонти
Тези проблеми могат да бъдат предотвратени чрез дисциплинирано прилагане на принципите на DFA по време на ранната фаза на проектиране.
