Мастерство Design for Assembly (DFA): ключевые принципы и лучшие практики

Термины «дизайн для производства и сборки» (DFMA) и «дизайн для сборки» (DFA) относятся к набору практик и принципов, стремящимся адаптировать концептуальные и дизайнерские фазы разработки продукта к данному производственному методу и таким образом, чтобы обеспечить лёгкость и стоимоэффективность производства и сборки.

DFA-фреймворки принимали ряд разных форм за десятилетия, начиная в earnest в 1970-х. Один пионерский разработка — Метод оценки сборки Hitachi (AEM), который использовал стандарт потери очков для оценки лёгкости сборки конкретного продукта (в частности для автоматической сборки). Концепция «дизайна для сборки», как мы её знаем сегодня, была введена в 1977 году, выкладывая критерии и стратегии для определения, делает ли данный продукт подходящим кандидатом для автоматизированной сборки, а также идеальную систему сборки и степень автоматизации.

Проектирование детали для сборки может совпадать с улучшением её функциональности, качества и последовательности. Дальше, следование принципам дизайна для сборки может помочь снизить необходимое производственное оборудование и запас деталей (во многих случаях эти вторичные преимущества фактически становятся более значимой точкой продаж, чем сниженные затраты на сборку). Следование DFA-руководствам также может помочь выявить потенциальные дизайнерские проблемы рано в продуктовом цикле — что может помочь оптимизировать процесс прототипирования и ещё больше снизить производственные расходы.

Вот быстрый праймер о том, как начать включать принципы DFA в ваши процессы разработки продукта:

Минимизируйте количество деталей

Номер одно правило DFA? Объединяйте детали везде, где возможно, пока это не влияет на жизнеспособность детали. Меньшее количество деталей может вести к более быстрой финальной сборке.

Однако минимизация количества деталей не то же самое, что устранение особенностей из детали. Далеко от этого, на самом деле — эта практика может быть полезна в снижении количества нужных крепежей и устранении ненужных трудозатрат.

Встраивайте крепежи в дизайн детали

Один конкретный способ снизить количество деталей — включить крепежи прямо в саму деталь (вместо требования винтов, болтов или других дополнительных компонентов). Защёлки (snap-fits) и живые петли (living hinges) — два распространённых DFA-шаблона для крепежей, не требующих никаких дополнительных инструментов или спецоборудования для построения. Винты и крепежи могут быть необходимостью для конкретных деталей и применений, но в общем их следует устранять, если возможно.

Обратите внимание на симметрию

Общее руководство, когда речь идёт о симметрии и сборке: детали должны быть либо симметричными, чтобы их было легко ориентировать во время процесса сборки, либо видимо асимметричными, чтобы их можно было легко выделить и ориентировать.

Избегайте проектирования левых или правых деталей (так как это может по сути удвоить ваши потребности в инструментарии), даже если это ведёт к устаревшим или ненужным особенностям, не иначе мешающим функции детали.

Сделайте невозможным неверную установку деталей

Включение само-выравнивающихся особенностей между деталями, предотвращающих прикрепление разных компонентов неверно — другой способ увеличить эффективность процесса сборки.

Крепежи известны требованием значительных трудозатрат на сборку. Как таковое, обеспечение того, что ориентация каждой детали легко определяется, критично для поддержания сборки быстрой и стоимоэффективной. Даже что-то простое, как выемка на круглой детали, может сделать много для оптимизации процесса.

Оптимизируйте ваши допуски

Современное фрезерное и инструментальное оборудование способно достигать невероятно тугих допусков. Однако не каждый продукт выиграет от таких строгих стандартов — стоимость обработки деталей и инструментов с такими точными допусками может быстро стать невероятно дорогой и затратной по времени, отменяя любую стоимостную или эффективностную выгоду.

Сборки с множественными деталями, обработанными к экстремально тугим допускам, также увеличивают риск проблем с производительностью, если одна или более компонентов выходит из спецификаций. Позволяя вашим допускам немного ослабить, часто помогает сократить затраты и улучшить устойчивость ваших дизайнов одновременно.

Проектируйте с использованием COTS-деталей

Коммерческие готовые (COTS) детали — как следует из названия — детали, которые можно купить у поставщика — вместо производства самим. Распространённые COTS-детали включают компоненты вроде корпусов, пружин, шестерёнок, шплинтов, датчиков и больше. Эти детали довольно стандартизированы, и большинство сборщиков и автоматизированных решений для сборки понимают, что требуется для их использования и сборки.

Удержание ваших кастомных фрезерных и фабрикационных потребностей на минимуме помогает оптимизировать дизайнерский процесс, одновременно снижая барьеры для закупки адекватных запасов и сырья или компонентов. Это преимущество особенно ценно для деталей, которые могут увидеть скачки спроса в будущем.

Используйте те же инструменты по сборкам

Использование единого инструмента для всей сборки — или лучше ещё, для всей продуктовой линейки — может улучшить энергетическую, трудозатратную и стоимостную эффективность и сборки, и разборки.

Если сборка использует разные типы винтов или крепежей в разных секциях, каждый дополнительный тип крепежа потребует дополнительный инструмент во время процесса сборки. Не смешивайте сокет-головки с хекс-головками, когда один или другой сойдёт.

Откройте надёжный способ обеспечить соответствие ваших деталей DFA-руководствам

Эффективное применение принципов дизайна для производства и сборки критично в сегодняшнем онлайн-мире. Однако воспользование полным спектром преимуществ, предоставляемых DFMA-руководствами, часто требует жонглирования множеством факторов — включая выбор и использование дизайнерского ПО, технические требования применения, экологические соображения, выбор и закупку материалов, бюджетные ограничения, тугие сроки и больше.

Партнёрство с онлайн-производителем с обширной дизайнерской и инженерной экспертизой — ключ к опередению в сегодняшнем конкурентоспособном рынке. Вот где Fast Radius входит в картину. Мы гордимся созданием нового возможного и использованием новейших и лучших технологий для переделки проверенных наследических компонентов с улучшенной эффективностью. Мы также предлагаем ряд консультационных сервисов по продукту для помощи в разработке и подготовке ваших деталей для производства. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше.