Liejimo konstravimas: pagrindinės efektyvaus dizaino strategijos

TRUMPAI

Gamybai tinkamo dizaino projektavimas (DFM) kūviui yra inžinerinė praktika, kurios pagrindinis tikslas – optimizuoti detalės konstrukciją, kad būtų paprasčiau ir ekonomiškiau gaminti. Pagrindinis tikslas – supaprastinti konstrukciją jau nuo ankstyviausių etapų, palengvinant gamybą, sumažinant brangią įrankių gamybą ir užtikrinant, kad galutinė kūvu gauta detalė atitiktų kokybės reikalavimus su minimalia papildoma apdorojimo veikla. Toks požiūris leidžia gauti aukštesnės kokybės detales, mažesnes išlaidas ir greitesnį išvedimą į rinką.

DFM supratimas: pagrindiniai kūvio principai

Gamintojui pritaikomas projektavimas (DFM) yra inžinerinė praktika, kurios tikslas – kurti produktus taip, kad juos būtų lengviau ir ekonomiškiau gaminti. Nors šis požiūris taikomas visose gamybos srityse, jis ypač svarbus tokiose technologijose kaip liejimas į formas, kur įrankiai ir medžiagos elgsena sukelia didelę sudėtingumą ir išlaidas. Pagrindinė idėja – integruoti gamybos proceso žinias jau projektavimo etape, kad iš anksto būtų sprendžiami galimi problemų klausimai, kol jie nevirsta brangiais trukdžiais gamybos aikštelėje.

DFM tikslai yra aiškūs, tačiau turi didelės įtakos. Taikydami DFM principus, inžinerijos komandos siekia pasiekti keletą pagrindinių tikslų, kurie tiesiogiai veikia bendrovės pelningumą ir konkurencingumą. Šie tikslai apima:

• Išlaidų mažinimas: Optimalizuodami medžiagų naudojimą, supaprastindami geometriją ir projektuodami esamoms technologijoms, DFM padeda pašalinti bruožus, kurie didina gamybos išlaidas.
• Pagerinta kokybė ir patikimumas: Projektavimas, kuris yra lengvas gaminti, mažiau linkęs į defektus. DFM užtikrina nuoseklesnius detalių gamybos rezultatus, kad projektavime būtų atsižvelgta į kalimo proceso natūralias galimybes ir apribojimus.
• Greitesnis išvedimas į rinką: Optimizuoti projektai lemia trumpesnį gamybos ciklą. Tai leidžia įmonėms greičiau pristatyti produktus rinkai, kas yra svarbus pranašumas konkurencingose industrijose.
• Proceso supaprastinimas: Galutinis tikslas – sukurti kiek įmanoma paprastesnį projektą, vis dar atitinkantį visas funkcines reikalavimus. Tai sumažina sudėtingumą formavimo įrankiuose, surinkime ir kokybės kontrolierėje.

Kaluodami DFR sprendžia unikalias problemas. Kalimas apima metalo formavimą esant dideliam slėgiui, dažnai aukštoje temperatūroje. Medžiaga turi teisingai tekėti, kad visiškai užpildytų formos ertmę, nesukurdama defektų, tokių kaip susidėjimai ar šalti sandūros. Be to, kalimo formos yra labai brangios gaminti ir priežiūrai. Blogai suprojektuota detalė gali sukelti ankstyvą formos dėvėjimąsi arba reikalauti pernelyg sudėtingų, daugiadalių formų, kurios žymiai padidina išlaidas. Taikant DFR, konstruktorius gali užtikrinti, kad detalės turėtų tinkamus ištraukimo kampus, pakankamai didelius praustus ir vientisas skerspjūvio storio zonas, kurios palengvina medžiagos tekėjimą ir pratęsia įrankių tarnavimo laiką.

Pagrindiniai DFR principai optimaliam kalimui projektuoti

Sėkmingai taikant gamybai tinkamo dizaino principus kovos projektuose remiamasi pagrindiniais pagrindiniais principais. Šios gairės padeda inžinieriams užmegzti ryšį tarp funkcionalaus dizaino ir gaminamo dizaino. Apsvarstę šiuos veiksnius ankstyvame etape, komandos gali išvengti brangių perkūrimų ir gamybos delsimų. Daugelis šių principų yra tarpusavyje susiję, pabrėžiant, kad DFM yra visapusiškas požiūris, o ne paprastas kontrolinis sąrašas.

1. Supaprastinkite dizainą: Pagrindinis DFM principas yra kuo paprastesnis dizainas, kartu atitinkantis visas funkcines reikalavimus. Kiekvienas sudėtingas lankstas, siauras tarpas ir nestandartinė savybė padidina sąnaudas ir klaidų riziką. Sumažinus detalių skaičių ar supaprastinant detalės geometriją, mažėja įrankių sąnaudos ir supaprastinamas visas gamybos procesas. Kaip teigia žinomas dizaino principas: „Geriausias dizainas yra paprasčiausias, kuris veikia“.
2. Pasirinkite tinkamą medžiagą: Medžiagos pasirinkimas turi didžiulę įtaką gamybai. Kai kovui reikia ne tik atitikti galutinės detalės mechaninius reikalavimus, bet ir turėti gerą plastiškumą bei apdirbamumą kovimo temperatūrose. Medžiagos, kurios sunku kovoti, gali sukelti nepilnai užpildytas formas, paviršiaus įtrūkimus ir pernelyg didelį formos nusidėvėjimą. Svarbu parinkti ekonomišką medžiagą, tinkamą numatytam kovimo procesui (pvz., karštasis ar šaltasis kovimas).
3. Optimizuokite vienodam medžiagos srautui: Sėkmingas kovimas priklauso nuo to, kaip metalas tekėja kaip klampus skystis, užpildydamas kiekvieną formos ertmės detalę. Tam palengvinti projektavime reikėtų vengti aštrių kampų, gilių ribų ir staigių, radikalių sienelių storio pokyčių. Dideli spinduliai ir suapvalinti kampai būtini medžiagos srautui nukreipti ir defektams užkirsti kelią. Projektavimas, kuris skatina tolygų srautą, užtikrina tankią, vientisą grūdelinę struktūrą, kuri yra pagrindinė kovotų detalių didelės stiprybės sąlyga.
4. Projektuokite įrankių efektyvumui ir ilgaamžiškumui: Sūkimų diegiimas yra didelė investicija. DFM tikslas - sumažinti jų sudėtingumą ir padidinti jų gyvavimo trukmę. Tai reiškia, kad reikės įrengti dalis, kurios būtų aiškiai atskirtos (kur susitinka dvi matmenų pusės), tinkamas nuokrypių kampas (spaudimas vertikaliuose paviršiuose), kad būtų lengva išimti dalis, ir savybes, mažinančias pernelyg didelį matmenų nusidėvėjimą. Specialiųjų programų atveju bendradarbiavimas su ekspertais, kurie siūlo individualūs kalimo paslaugų sprendimai nuo Shaoyi Metal Technology gali suteikti svarbių žinių apie dizaino kūrimą, kuris būtų optimizuotas tiek už našumą, tiek už efektyvią, didelės apimties gamybą.
5. Valdyti nuokrypius ir apdirbimo reikalavimus: Įdomu, kad, kai gaminant gaminius, reikia nustatyti griežtesnius nuokrypius nei yra funkciškai būtina, tai vienas iš dažniausiai pasitaikančių gamybos sąnaudų didinimo būdų. Sūkimas yra beveik tinklinio formos procesas, tačiau jis turi savotiškų matmenų skirtumų. Projektuojant turi būti atsižvelgta į tai, nurodant didžiausią priimtiną nuokrypių skaičių. Jei tam tikroms paviršiams reikia griežtesnių nuokrypių, projektui turėtų būti skirta pakankamai medžiagos, skirta apdirbti po kalėjimo.

DFM ir DFMA: atskyrimas

Diskutuojant apie gamybos efektyvumą, dažnai pasitaiko akronimas DFMA kartu su DFM. Nors šie du yra susiję, projektavimas dėl gaminamumo (DFM) ir projektavimas dėl gaminimo bei surinkimo (DFMA) nėra vienas ir tas pats. Svarbu suprasti skirtumą, kad būtų galima taikyti tinkamas metodikas jūsų produkto kūrimo procese. Kaip jau nagrinėjome, DFM koncentruojasi ties atskirų detalių optimizavimu, siekiant palengvinti jų gamybą. Kita vertus, DFMA yra išsamesnė metodika, kuri sujungia DFM su projektavimu dėl surinkimo (DFA).

DFA pagrindinis tikslas – padaryti produktą lengvai surinkiamą. Tai apima detalių skaičiaus mažinimą, tvirtinimo elementų poreikio sumažinimą ir užtikrinimą, kad komponentai galėtų būti surinkti tik teisinga orientacija. Todėl DFMA vertina platesnį vaizdą: ji optimizuoja tiek atskiras dalis gamybai, tiek galutinį produktą efektyviai surinkimui. Šių dviejų sričių sinergija padeda sumažinti bendrą produkto kainą ir greičiau išvesti jį į rinką. Dalis gali būti lengvai pagaminama (geras DFM), tačiau sunkiai tvarkoma ir montuojama surinkiant (prastas DFA), dėl ko bendros išlaidos didėja.

Toliau pateikta lentelė pateikia aiškų palyginimą:

Praktiškas DFM patikros sąrašas liejimo projektams

Norint įgyvendinti šiuos principus, patikros sąrašas gali būti nepaprastai naudingas įrankis dizaino peržiūros procese. Jis skatina inžinierius sistemingai vertinti savo projektus pagal pagrindinius gamybos kriterijus prieš įsigyjant brangią įrangą. Šis patikros sąrašas yra specialiai pritaikytas liejimo projektams ir turėtų būti naudojamas kaip bendras vadovas dizaino ir gamybos komandoms.

Medžiagos parinkimas ir pirminė forma

• Ar parinkta medžiaga tinka liejimo procesui ir galutiniam naudojimui?
• Ar buvo apskaičiuotas pradinio ruošinio ar preliminarios formos optimalus dydis ir forma, kad būtų sumažintas atliekų kiekis?
• Ar medžiagos savybės (plastiškumas, apdirbamumas) yra gerai suprantamos nurodytoje kalimo temperatūroje?

Detalės geometrija ir savybės

• Ar bendras dizainas yra kiek galima paprastesnis? Ar pašalintos visos nebūtinos savybės?
• Ar visi kampai ir suapvalinimai suprojektuoti su kiek galima didesniais spinduliais, kad būtų skatinamas medžiagos tekėjimas?
• Ar sienelių storis yra kiek galima tolygus? Ar pereinamieji nuo vieno storio prie kito yra laipsniški?
• Ar išvengta gilių ribų arba plonų sekcijų, kurios gali būti sunkiai užpildomos?

Skirtuko linija ir ištraukimo kampai

• Ar skirtuko linija nustatyta vienoje plokščioje plokštumoje, kad būtų supaprastinta įrankių konstrukcija?
• Ar visoms paviršiaus sienelėms, statmenoms skirtuko linijai, pritaikyti ištraukimo kampai (paprastai 3–7 laipsniai), kad būtų palengvinta detalės ištraukimas?
• Ar dizainas vengia įbrėžimų, kurie reikalautų sudėtingų, daugiadalių formų ar šoninių veiksmų?

Tolerancijos ir apdirbimas

• Ar nurodytos matmeninės ir geometrinės tolerancijos yra kiek galima laisvos, atsižvelgiant į funkcines galimybes?
• Ar dizainas užtikrina pakankamą medžiagos kiekį ant paviršių, kuriems reikalingas apdailos apdirbimas po liejimo?
• Ar konstrukcijos elementai suprojektuoti taip, kad būtų lengvai pasiekiami bet kokiems būtiniems apdirbimo ar apdailos darbams?

Priimant DFM požiūrį siekiant aukštesnės kokybės liejimo

Galiausiai konstravimas gaminamumui yra daugiau nei tiesiog taisyklių rinkinys ar kontrolinis sąrašas; tai bendradarbiavimo filosofija. Reikia sunaikinti tradicinius barjerus tarp konstruktorių inžinierių ir gamybos gamybos. Atsižvelgiant į kalimo proceso realijas nuo pat pradžių, įmonės gali išvengti brangaus perprojektavimo, įrankių modifikavimo ir gamybos delsimų ciklo. Taikant tvirtą DFM strategiją užtikrinama, kad galutiniai sukalti komponentai būtų ne tik stiprūs ir patikimi, bet ir ekonomiški bei efektyvūs gaminti, suteikiant didelį konkurencinį pranašumą.

Dažniausiai užduodami klausimai apie DFM kalimui

1. Kas yra konstravimas gaminamumui (DFM) procesas?

DFM procesas yra bendras ir pakartotinis produkto dizaino peržiūra, pradedant nuo koncepcijos stadijos. Jame dalyvauja inžinieriai, dizaineriai ir gamybos ekspertai, kurie bendradarbiauja, supaprastindami, optimizuodami ir tobulindami dizainą, kad užtikrintų, kad jis būtų gaminamas efektyviai, ekonomiškai ir aukštos kokybės naudojant tam tikrą gamybos metodą, pvz., mezgimą.

2. Išmokyti Koks skirtumas tarp DFM ir DFMA?

DFM (projektavimas gamybai) orientuota į individualių dalių optimizavimą, kad būtų lengviau gaminti. DFMA (projektavimas gamybai ir surinkimui) yra platesnė metodika, kuri sujungia DFM ir DFA (projektavimas surinkimui). Nors DFM veikia komponentų lygiu, DFMA turi sistemos lygmens požiūrį, optimizuodama tiek dalis gamybai, tiek bendrą produktą efektyviam surinkimui.

3. Išmokyti. Ką reiškia DFM gamybos srityje?

DFM reiškia projektavimą gaminamumui (Design for Manufacturability). Kartais tai taip pat vadinama projektavimu gamybai (Design for Manufacturing). Abudu terminai reiškia tą patį inžinerijos metodą – projektuoti produktus taip, kad jie būtų lengvai gaminami.

4. Kas yra DFM kontrolinis sąrašas?

DFM kontrolinis sąrašas yra struktūruotas įrankis, kurį inžinieriai naudoja norėdami peržiūrėti projektą pagal nustatytus gaminamumo reikalavimus. Jis apima eilę klausimų ar kriterijų, susijusių su tokiais aspektais kaip medžiagų parinkimas, geometrija, tarpiniai tarpai ir technologinės savybės (pvz., ištraukos kampai kalibavime), siekiant nustatyti galimas problemas dar prieš galutinai patvirtinant projektą ir siunčiant jį į gamybą.