3 факта о проектировании для производства (DFM)

DFM означает дизайн для производства и является частью процесса разработки продукта, который начинается, когда ваш дизайн переходит от разработки прототипа к представлению нового продукта. Если все сделано правильно, это может значительно сократить время и затраты на производство и производство. В этой статье мы обсудим три ключевых момента, которые вам необходимо знать о DFM, и о том, как это влияет на технологичность вашего продукта.

Что такое DFM и почему это важно?

Проектирование для производства (DFM) — это практика проектирования продуктов с деталями и сборками, которые легко производить и собирать в массовом порядке. Это следующий уровень проектирования продукта, необходимый для экономичного производства продукции. Большинство опытных инженеров, благодаря многолетнему производственному опыту, встраивают некоторый дизайн для производственных работ в более ранние этапы, однако общий процесс настолько детализирован, что для его усилий требуется отдельная фаза. Существует подходящее время для DFM, и это может быть довольно дорого, если делать это слишком поздно в процессе разработки продукта. Как правило, подходящее время для производственного проектирования наступает после того, как разработка концепции заморожена, построено несколько раундов прототипов и завершено достаточное количество испытаний, когда техническая группа уверена в конструкции.

Как вы выполняете анализ DFM?

• Просмотрите и поймите замысел проекта.
• Выбирайте материалы, отвечающие требованиям дизайна, с учетом всех процессов, связанных с добавлением затрат.
• Определите окончательный производственный процесс для каждой детали на основе геометрии детали и планируемых объемов.
• Создавайте детали таким образом, чтобы выбранные размеры заготовки сводили к минимуму съем материала и сокращали время обработки.
• Внимательно проверьте допуски, чтобы убедиться в правильной посадке, форме и функционировании, а также определите минимальные возможные допуски. Допуски должны учитывать хороший продукт, который можно производить с использованием выбранного метода производства.
• Проверьте сложность (стоимость) одной детали по сравнению со временем сборки многокомпонентных сборок.
• Для деталей, изготовленных методом литья под давлением из пластика, проверьте толщину стенок, осадку, ребра и текстуру на предмет однородности и последовательности в процессе литья.
• Проанализируйте конструкцию сборок, уделяя особое внимание порядку сборки, количеству деталей и требуемому времени сборки.
• Сведите к минимуму количество необходимого оборудования различных размеров, тем самым уменьшив количество необходимых инструментов.
• Сведите к минимуму количество необходимых сборочных приспособлений и приспособлений.
• Детали с допусками для удобства измерения при входном контроле. Постарайтесь предотвратить разделение деталей при измерении.
• Если продукты содержат электронику, ознакомьтесь с требованиями безопасности как для процесса сборки, так и для конечного использования покупателем.
• Проверьте правильность маркировки продуктов, чтобы свести к минимуму риски, и соблюдайте нормативные и отраслевые требования.

Какие ключевые факторы влияют на дизайн для производства?

Производственный процесс

Одна вещь, которая больше всего влияет на дизайн продукта, — это процесс, необходимый для производства. Если вы тщательно спроектируете обработанную деталь, чтобы свести к минимуму количество настроек, это может снизить стоимость. Например, если вся механическая обработка выполняется с одной стороны, это избавляет от необходимости разжимать и перемещать на другую сторону, что сокращает время и трудозатраты. Еще одна вещь, которая может минимизировать стоимость обрабатываемых деталей, — это количество смен инструмента, необходимых для их производства. Например, если все радиусы одинаковы и достаточно велики, вы можете использовать одну и ту же концевую фрезу для удаления материала и создания скруглений в углах, что устраняет необходимость смены инструмента. Кроме того, использование отверстий одинакового размера или резьбовых отверстий по всей детали сведет к минимуму смену инструмента. Другой вариант во время DFM — исключить второстепенные операции, требующие перемещения деталей на другой станок. Например, когда деталь токарного станка имеет детали, обработанные на фрезерном станке или станке EDM (электроэрозионная обработка). С развитием обрабатывающих центров с ЧПУ и добавлением станков с четвертой и/или пятой осью это стало менее важным фактором, хотя не во всех механических мастерских есть эти новые станки.

Количество деталей

Неудивительно, что самый быстрый способ снизить себестоимость — это сократить количество производимых различных деталей. В зависимости от функции и требований пользователя это может быть невозможно, но есть несколько способов уменьшить количество деталей без ущерба для качества продукта. Некоторые детали могут быть объединены из нескольких более мелких деталей в одну большую пластиковую деталь. Точно так же модульные сборки позволяют добавлять дополнительные функции к различным моделям продукции без увеличения производства деталей для всех единиц. Посмотрите на компоненты и посмотрите, можно ли использовать одну и ту же деталь в нескольких местах, например, использовать одну и ту же деталь для обеих половин внешнего корпуса. Производя больший объем одной детали вместо меньшего количества двух деталей, вы можете резко снизить цену своей штучной детали. Это также может повлиять на затраты на проверку и сборку, поскольку у вас не будет бумажной документации и контроля качества для отдельных деталей.

Ожидаемый объем продаж

Ожидаемый объем продаж играет роль в определении производства деталей. Если объемы производства достаточно высоки, может иметь смысл рассмотреть возможность формования или литья детали. Хотя оба эти процесса связаны со значительными затратами на инструменты, вы можете снизить цену детали, амортизируя затраты на инструменты в течение всего срока службы продукта. В некоторых случаях деталь большого объема может быть первоначально обработана в течение первых нескольких месяцев, чтобы конструкция стабилизировалась. Если нет изменений в конструкции детали, метод производства может перейти на литье или литье в качестве программы снижения затрат.

Требования к завершению

Требования к отделке детали также влияют на проектирование для производства. Доступны многие варианты отделки в зависимости от материала и факторов окружающей среды. Например, для металлических деталей потребуется как минимум одна вторичная операция. Самым простым вариантом является нержавеющая сталь, которая требует только процесса очистки, называемого пассивацией. Что касается алюминиевых деталей, существует множество вариантов, наиболее популярными из которых являются анодирование в несколько цветов, твердое анодирование, никелирование, окраска и порошковое покрытие.

Необходимые допуски

Допуски определяют, какие отклонения в размерах продукта допустимы, прежде чем это поставит под угрозу функцию продукта. Проверка допусков является необходимым аспектом процесса проектирования производства. Допуск детали влияет не только на цену, но и на сборку и функционирование изделия. Детали должны иметь допуски, чтобы гарантировать, что они подходят друг к другу и функционируют в пределах диапазона, указанного на распечатках. Чрезмерное количество размеров или очень жесткие допуски на детали могут привести к тому, что осмотр займет больше времени и будет стоить дороже. Более жесткие допуски также удорожают производство и приводят к большему выпадению деталей. Детали должны иметь допуски, чтобы их можно было легко проверить при осмотре. Также могут возникнуть проблемы с затратами, если допуски требуют специального оборудования для производства или проверки. Хорошая новость заключается в том, что с появлением обрабатывающих центров с ЧПУ ужесточение допусков стало почти само собой разумеющимся. Как правило, +/- 0,005 дюйма раньше было стандартом, но теперь +/- 0,003 дюйма не является более дорогостоящим из-за точности обрабатывающих центров.

Выбор материала

Выбор материала определяет не только стоимость сырья, но и скорость подачи (время) обработки. Поскольку сегодня многие продукты являются электромеханическими, конструкция печатных плат и выбор компонентов имеют решающее значение. Тщательное рассмотрение наличия компонентов; устаревание является дорогостоящей проблемой. Требования к теплопередаче компонентов могут повлиять на производительность и функционирование многих электронных плат. Термический анализ и безопасность также являются аспектами обзора электроники DFM. Для обеспечения безопасности сборщиков необходим обзор проверки производительности продукта. Хотя это относится к оборудованию, создание программного обеспечения обычно подвергается тщательному анализу и некоторым обновлениям. Тестирование и сертификация продуктов могут существенно повлиять на стоимость, однако обычно это одноразовые сертификаты (CE или UL).

Процесс сборки

При стоимости работ нужно учитывать требуемое время сборки. Если упрощение деталей превращает одну деталь в несколько частей, требующих сборки, необходимо сопоставить экономию средств с дополнительным временем сборки и необходимым оборудованием. Чем проще продукт в сборке, тем он дешевле. Кроме того, переход к одной сложной детали может сэкономить деньги, если устраняется необходимость в приспособлениях для выравнивания или шаблонах. Все эти факторы нуждаются в оценке во время DFM.

В одной статье сложно охватить все задачи и нюансы процесса DFM. Ключевым моментом является понимание того, что процесс не может начаться, пока вы не сделаете прототипы и не проведете достаточное тестирование. Другим может быть то, что процесс является строгим и многоступенчатым, требующим тщательной комплексной проектной работы, выполняемой инженерами, хорошо знакомыми с ожидаемым процессом изготовления. При проектировании для производства ничто не заменит опыт. Если вы не знаете, с чего начать, или вам нужен совет эксперта по разработке ваших инструментов, свяжитесь с нами, и мы будем рады помочь.