Профессиональные рекомендации по дизайну для эффективных многочастных сборок

Пока некоторые продуктовые команды специализируются на производстве больших объёмов простых, одночастных деталей, многие разрабатывают детали, которые будут входить в более крупную сборку. Будь то для чего-то простого, как ручка, или такого большого и сложного, как электроника или автомобильный шасси, практика дизайна для сборки (DFA) — или дизайна для производства и сборки (DFMA) — обеспечивает, что отдельные компоненты сборки сходятся вместе эффективным и стоимоэффективным способом.

Использование этих преимуществ в полной мере означает, что вам нужно следовать лучшим практикам DFA при проектировании для многочастных сборок, что может снизить избыточность процессов, фазы прототипирования и тестирования, и большее. Вот несколько проверенных способов оптимизировать дизайн компонентной сборки.

Оптимизируйте дизайны для симметрии

Дизайны сборок, состоящие из двух уникальных компонентов, часто можно перепроектировать в более эффективную пару идентичных деталей. Возьмём сборку корпуса шестерёнки, например. Пока ваше первое желание может быть положить отверстия под болты в первую деталь и резьбовые выступы во вторую, создание одной детали с равномерным распределением отверстий и выступов, которая вписывается в себя при отражении, может драматически снизить затраты на сборку.

Распределение крепежей создаёт симметрию, что устраняет и необходимость переориентировки деталей во время сборки, и необходимость второй формы — по сути резая затраты на инструментарий пополам. Семейные формы (family molds), или те, что позволяют делать несколько деталей из одного материала используя ту же форму и заход, — другой способ улучшить операционную эффективность и оптимизировать процесс сборки.

Включите крепежи в дизайн сборки

Даже стратегически спроектированные симметричные детали могут быть болью для сборки, в зависимости от количества вкладышей, винтов и шайб. Потом есть вопрос определения, какие процессы крепления можно автоматизировать, а какие должны выполняться вручную — всё становится сложным очень быстро.

Более эффективный вариант — обменять гайки и болты на систему спариваемых клипсов, крючков и защёлок, которые можно включить прямо в дизайн. Это ещё больше снижает необходимость в дополнительном железе и оптимизирует сам процесс сборки. В некоторых случаях вы даже можете 3D-печатать живые петли (living hinges) с использованием порошковых процессов вроде HP MJF или SLS.

Используйте преимущества овермолдинга и вкладышного литья

Овермолдинг позволяет лить два или более компонента прямо друг на друга — создавая постоянную связь между материалами и обходя необходимость оптимизировать дизайн продукта для ручной сборки.

Техника обычно используется для нанесения эргономических рукояток на ручные инструменты и для литья силиконовых резиновых прокладок прямо в широкий спектр устройств. Резьбовые вкладыши из примера с корпусом шестерёнки выше также могут быть отлиты прямо в компоненты вашей сборки, ещё больше упрощая их дизайн и делая их ещё быстрее собираемыми.

Используйте стандартное железо

Это может показаться очевидным, но если это не абсолютно необходимо для конкретной детали, лучше избегать увязания в проектировании и изготовлении своих собственных винтов, гайек, шплинтов, валов и всех других компонентов, которые можно легко купить в стандартных готовых размерах. Стандартное железо особенно важно, если вы предвидите увеличение производственного объёма.

Найдите возможности оптимизировать вашу спецификацию материалов (BOM)

Пластики вроде полипропилена (PP) и стиролбутадиена (SB) делают отличные живые петли из-за их эластичности и высокой долговечности. Изучение дизайнов сборки на другие компоненты, которые могли бы выиграть от схожих производительных характеристик — один из способов стратегически оптимизировать ваши сборки, сохраняя вашу спецификацию материалов максимально простой.

В некоторых случаях этот подход позволяет уточнить сложные сборки до единой детали. Фактически, многие металлические детали заменяются пластиковыми компонентами, которые могут быть отлиты прямо с их спариваемыми компонентами. Эти сборки часто легче по весу, но предлагают сопоставимые механические характеристики и производительность.

Упростите дизайны компонентных сборок с Fast Radius

Если вы обнаруживаете, что многочастные сборки дают вам проблемы когда речь идёт о нахождении правильного баланса стоимоэффективности, скорости и лёгкости сборки, возможно, пришло время пересмотреть ваш подход.