Огтлогч хэлбэрт савны инженерчлэлийн үйлдвэрлэлд тохируулах загварчлал (DFM)

Инжекцийн загвар зурах үндсэн DFM зарчим

Инжекцийн хийлтийн үйлдвэрлэлд зориулсан загварчлалын (DFM) зарчмыг ойлгох

Загварчилж үйлдвэрлэх боломжийг хангах, эсвэл товчхон DFM гэж нэрлэдэг нь дизайнчид цаасан дээр бүтээсэн зүйлсийг инжекцийн аргаар деталь үйлдвэрлэх үед жинхэнэдээ ажиллах зүйлтэй холбодог. Үйлдвэрлэгчид эхнээсээ ямар нэгэн зүйлийг үйлдвэрлэхэд хэр хялбар байхыг бодож эхэлбэл дараа нь ихээхэн асуудлаас зайлсхийх болно. Технологийн тоног төхөөрөмжийг тасралтгүй засах шаардлагагүй болох бөгөөд чанарын асуудал багасна. Энд зарим суурь, гэхдээ үр дүнтэй арга хэмжээнүүд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Боломжит нарийн төвөгтэй хэлбэрүүдийг хялбарчлах, деталийн хананы зузаан ижил хэмжээтэй байлгах, мөн деталийг формноос гладаргуу гаргаж авахад тусалдаг давралтын өнцгийг мартахгүй байх хэрэгтэй. Эдгээр нь онолын санал болон үлдэх ёсгүй. Полимерийн боловсруулалттай холбоотой саяхны судалгаанууд эдгээр аргачлал нь томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлд технологийн тоног төхөөрөмжийн зардлыг 18%-22% хүртэл бууруулж чаддагийг тогтоосон.

Шахмалд шахах тавийн зузааны нэгэн төрлийн байдал гүйцэтгэх үүрэг

Ижил хэмжээний ханын зузаан (ихэвчлэн 1.5—4.0 мм) хэлбэр алдагдах, газар мөлхих зэрэг нэгэн төрлийн бус хөргөлтөөс сэргийлдэг. Зэргэлдээ хануудын хоорондох 25%-иас дээш хувьсах хэмжээ нь циклийн хугацааг 15—30% нэмэгдүүлдэг учир нь хөргөх хугацаа уртсана. Мэргэжлийн ажлын хамгийн сайн арга зам бол илүү тэнцвэртэй материалын урсгалыг хадгалахын тулд тунамал шилжилтийг зөвлөдөг.

Зурах өнцөг ба хэлбэржүүлэх, деталийг гаргахад үзүүлэх нөлөө

Ган формд хэвийн гаргалт хангахын тулд хажуу тал бүрт хамгийн багадаа 1° зурах өнцөг шаардлагатай; гадаргуугийн текстуртай тохиолдолд чирэх шугам үлдэхээс сэргийлэхийн тулд 3—5° шаардлагатай. Дутуу зурах өнцөг нь деталийг гаргах хүчийг 40—60% нэмэгдүүлж, тоног төхөөрөмжийн элэгдлийг хурдасгадаг. Энэ нь 100 мм-с дээш өндөртэй гүн хэлбэртэй детальд ялангуяа чухал.

Үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгийг бууруулахын тулд деталийн геометрийг хялбарчлах

Функциональ бус доод талын налалт болон нарийн хэсгүүдийг арилгаснаар матрицын зардлыг 30—50%-иар бууруулж болно. Дугуй ирмэг (0.5 мм радиустай) нь шилэн дүүргэсэн полимертэй харьцуулахад материалын урсах чадварыг сайжруулж, стрессийн концентрацийг багасгаж, урсах хөдөлгөөнийг саатуулахаас сэргийлнэ.

Материалын сонголт: Хэвэнд орох чадвар ба гүйцэтгэлийн шаардлагад үндэслэсэн

1 мм-ээс бага зузаан ханатай загваруудад полипропилен (MFI 20 г/10 мин) шиг өндөр урсах чадвартай материалууд тохиромжтой байдаг бол PEEK шиг инженерийн смолууд нарийвчилсан температурын хяналт, хатуулагдсан хэрэгсэлийн ган шаарддаг. Дулаан тэсвэртэй пластикт ердийн ашигладаг 0.4—2.0% хувийн асгарлын хурдыг нарийвчлан шалгах нь нарийвчлалын шаардлагыг хангахад чухал юм.

DFM стратегиудыг ашиглан цацалтанд зориулсан хэвний загварыг үр дүнтэй болгох

Үйлдвэрлэлийн үр ашгийг сайжруулах цацалтанд зориулсан хэвний загварын стратеги

Хэтэрхий нарийн геометр загварууд нь үйлдвэрлэлийн 85% хоцрогдлыг шалтгаалдаг (SPE цагаан толь, 2023). Зорилго бүхий ханын зузааны тохируулга болон эвгүй цоорхой систем гэх мэт DFM зарчимуудыг хэрэглэснээр хэрэгсэлийн элэгдэлийг 30—40%-иар бууруулах, мөн бүтцийн бат бөх чанарыг алдалгүй илүү хурдан мөчлөгийн цагийг олгоно.

Нарийн жинхэнэ формуудад зориулсан зөрөөний загварчлал ба материалын асгарлыг тооцох

Нарийн жинхэнэ формууд нь материалаас хамаарах асгарлын хувийг заавал тооцоолж авах ёстой: найлон 1.5—2.5% асгардаг бол ABS нь 0.4—0.8% хооронд асгарна. Эдгээр утгуудыг анхны CAD загвартаа оруулснаар дахин засварлах ажлыг урьдчилан сэргийлж, ISO 286-д нийцсэн хэмжээсийн нарийвчлалыг дэмждэг.

Хүчний концентрацийг бууруулах, материалын урсгалыг сайжруулахын тулд ирмэгийг муруй болгох ба радиус оруулах

Ханын холболтын цэгт доод тал нь 0.5 мм радиустай дотор ирмэг нь хүчний төвлөрлийг 40—60%-иар бууруулдаг бөгөөд материалын урсгалын имитацийн судалгаагаар баталгаажсан. Эдгээр муруй ирмэгүүд нь давхаргын урсгалыг дэмжиж, нийлүүлэх шугамыг хамгийн бага болгох, мөн нөлөөллийн эсэргүүцлийг сайжруулдаг—бат бөх, өндөр үзүүлэлттэй детальд чухал давуу талууд.

Хэвэнд орох чадварыг алдагдуулахгүй байх үед бүтцийн бат бөхийг хангахын тулд савх ба боосыг зорилготой ашиглах

Гвинтэн боосын тойронд номинал хананы зузааны 50—60% хэмжээтэйгээр хийгдсэн савх нь суналтын толботой болохоос сэргийлж, бат бөхийг нэмэгдүүлдэг. Энэхүү арга нь хөргөлтийн мөчийг уртасгах эсвэл бат бөхийг муруйцахгүйгээр бүтцийн хэсгүүдийн жинг 15—25% хүртэл бууруулах боломжийг олгоно.

Шинжлэх ухааны хэв загварчлал ба DFM баталгаажуулалтын тулд имитацийн хэрэгслүүдийг ашиглах

Шинжлэх ухааны хэв загварчлал ба имитацийн хэрэгслүүдийг (жишээ нь, хэвний урсгалын шинжилгээ) ашиглах

Өнөөгийн цацраг хэвний загварчлал нь материал дүүргэх, түгжих болон эцэст нь хөргөх гэх мэт бүх явцын туршид материалын зан араншин ямар байхыг урьдчилан таамаглахад нарийн 3D CAD загвар болон дулааны тооцоотой хослуулсан зэрэгцээ хөгжүүлэгдсэн имитацийн программ ашигладаг. Ихэнх компаниуд одоо хаалтууд хаана байрлах ёстой, хэрхэн хөргөлтийн сувгууд хэвэнд дамжуулан очихыг сайжруулахын тулд стандарт үйлдвэрлэлийн програм хангамжийг ашиглаж байна. Минаийх шиг судалгаагаар ийм арга нь хямралтай туршилтын ажиллагааг жил ирэх бүрт 30-40 хувь хүртэл бууруулдаг. Виртуаль прототай болсоноор инженерүүд бодит хэрэгсэл үүсэхээс хамаагүй өмнө үйлдвэрлэлтийн асуудлыг шалгаж, үйлдвэрлэгчдэд цаг хугацаа болон мөнгө хэмнэх боломжийг олгодог.

Цацрагийн урсгалын шинжилгээ хэрхэн доголдолыг урьдчилан таамаглах, хаалт ба урсгалын замын загварыг сайжруулах вэ

Цацрагийн урсгалын шинжилгээ нь доголдлын үүсэл болон процессийн үр ашгийн талаар ажиллахуйц мэдээлэл өгдөг:

Шүргэлтийн хүчдэл ба хөргөлтийн градиентийг үнэлснээр инженерүүд лийдийг тэгшитгэх, дүүргэх даралтыг тэнцвэржүүлэх, үлдэгдэл хүчдлийг хамгийн бага болгох боломжтой бөгөөд энэ нь уламжлалт арга замаас харьцуулахад анхны гарцыг 65% хүртэл сайжруулдаг.

Туршилтын судалгаа: Загварчлалд суурилсан ханын зузааны үр дүнтэй болгох аргаар хонхорын шинж тэмдгийг бууруулах

Монтажийн боос ойролцоо 35°C температурын ялгаас үүдэлтэй жигд бус хонхрох асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд хуванцар материалтай детальд муслин урсгалын шинжилгээг ашигласан төслөөс хойш, гурван загварчлалын давталтаар баг дараах үр дүнд хүрсэн:

• Филлетийн радиусыг 0.5 мм-ээс 1.2 мм болтол нэмэгдүүлсэн
• Ханын зузааны хувьсах хэмжээг ±18%-иас ±4%-руу бууруулсан
• мөчлөгийн хугацааг 22%-иар сайжруулсан

Эцсийн дизайн нь бүтцийн шаардлагыг хангаж, суналтын тэмдгийг бүрэн арилгасан бөгөөд урьдчилан таамаглах загварчлал нь анхны алхмаасаа зөв үйлдвэрлэлийг хангасныг харуулж байна.

Анхны DFM интеграциар гажигийг урьдчилан сэргийлж, мөчлөлийн хугацааг бууруулах

Анхны загварчлалын үе шатанд оновчтой болгох арга замаар үйлдвэрлэлийн алдаа, гажигийг багасгах

DFM-ийг анхны загварчлалын үед нэвтрүүлснээр дахин ажиллах хэмжээг 40—60%-иар бууруулдаг. Мөнхийн урсгалын динамик ба материалын зангидах илрэлийг илрүүлэхэд хальсны урсгал, материалийн занбалзлын идэвхитэй үнэлгээ хийх нь хальс хийх үед стрессийн цэг, шахагдаж гарах асуудлыг илрүүлдэг. Хамгийн их автоматжуулалтын нийлүүлэгчийн 2024 оны шинжилгээгээр хиймэл хэлбэрт гарах муруйлтын 78% нь анхны загварчлалын үед дулааны тэнцвэргүй байдлыг анхааралгүй үлдээсэнтэй холбоотой гэж гарчээ.

Муруйлт, бүтэн дүүргэлтгүй зэрэг түгээмэл гажигууд нь муу DFM аргачлалтай холбоотой

Хагас төвөгтэй полимерүүдийн хувьд ханын зузаан ±8%-аас гадагш хазайх нь муруйралтын түвшинг 65% -иар нэмэгдүүлдэг. Хангалтгүй хаалтууд эсвэл хангалтгүй агаар гаргалтын улмаас ихэвчлэн бүтээгдэхүүн бүрэн дүүргэгдэхгүй үлддэг—ийм асуудлыг шинжлэх ухааны судалгааны загварчлал ашиглан илрүүлж, засаж болно. Талбайн налалт хажуу тал бүрт 1°-оос доош буурах нь шахагдаж гарах хүчний хэмжээг гурвуулж, гадаргуугийн зурааст үүсэх эрсдэлийг хүчтэй нэмэгдүүлдэг.

Маргааны шинжилгээ: Пластик харимхай огтлогчид хэт зохиомжлох эсвэл хангалтгүй зохиомжлох

Зарим хүмүүс формжуулах ажлыг хялбаршуулахын тулд хамгийн хялбар дизайн сонгох дуртай бол, зарим нь үйлдвэрлэлийг хүнд болгодог ч гэсэн ажиллагааны онцлогийг чухалчилдаг. Эдгээр хоёр туйл хоёулаа эрсдэлтэй:

• Өндөр боловсруулалт ихэд нэмэгдсэн сийрэгжүүлэгч буюу гадаргуугийн боловсролоор циклийн хугацааг 18—22% нэмэгдүүлдэг
• Хангалтгүй зохиомж тохиолдлын 32%-д нэмэлт үйлдвэрлэлийн ажиллагааг шаарддаг (SPE, 2023)

CAD загварчлал хийх үед функциональ чанар ба формдоо орох чадварыг тэнцвэржүүлэх нь загварын дараа DFM-г шалгах арга замаас 41% илүү үр дүнтэй байдаг.

DFM-ийн тусламжтайгаар циклийн хугацаа болон тохируулгын ажиллагааг бууруулах

Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар дизайн (Design for Manufacturability) зарчмыг эрт нь ашиглах нь SPE-ийн 2022 оны судалгаагаар дунджаар үйлдвэрлэлийн циклийг ойролцоогоор 15-с магадгүй 20 хувир бууруулж чадна. Энэ нь голдуу илүү сайн хөргөлтийн системийн загвар нь деталь хөргөх хугацааг бараг 30 хувиар багасгаж, стандарт хэмжээтэй салгаа түлхүүрүүдийг ашигласнаар тохируулгын үед хэрэгслэд илүү цөөн тохируулга хийх шаардлагатай болох, үйлдвэрлэгчдийн тохируулгын цагийг гуравны нэгээр хэмнэдэг тул боломжтой болдог. Жинхэнэ симуляцийг авч үзэх нь мөн түүнийг тайлбарлахад тусалдаг. Тухайн нэг туршилтаар ABS материалтай деталийн ханын зузааныг 3.2 мм-с 2.8 мм хүртэл бага зэрэг багасгахад нэг циклд бараг 20 секунд хэмнэсэн байна. Энэ өөрчлөлттэй хамт эцсийн бүтээгдэхүүний хүчийг ямар ч байдлаар суллаагүй гэдгийг анхаарахад маш гайхалтай юм.

Өгөгдлийн цэг: Загварыг үйлдвэрлэлд нийцүүлэн зохицуулах нь дундаж циклийн хугацааг 15—20% бууруулдаг (Эх сурвалж: SPE, 2022)

127 цацруулагч хаягт орлуулгын төслүүдийн шинжилгээ нь загварчлалын үе шатанд DFM-ийн зааврын дагуу хаалтын цэвэрлэлтийг тохируулах, хурдасгалын өөрчлөлтийг нөхөн тохируулахад циклийн хугацаа тогтвортой байдлаар 15—20%-иар буурахыг баталсан. Өндөр хэмжээний үйлдвэрлэлийн шугамд энэ нь жилд 740,000 ам.долларын хэмнэлт болдог.