Огтлогч хэлбэрт савны инженерчлэлийн үйлдвэрлэлд тохируулах загварчлал (DFM)

Хийцийн үйлдвэрлэлийг зохиомжлох (DFM) талаар ойлгох, хийцийн ороомогт загварын дизайн

Пластик хийцэд хийцийн үйлдвэрлэлийн үндсэн зарчимууд

Хийцийн үйлдвэрлэлийн зохиомж (DFM) нь онолын хэсгийн загварчлал ба практик үйлдвэрлэлийн бодит байдал хоёрын хоорондох зайг багасгадаг. Үр дүнтэй DFM-ийг хэрэгжүүлэхэд гурван суурь зарчим нөлөөлдөг:

• Материалд суурилсан загварчлал : Хэвийн хэлбэрээ алдахаас сэргийлэхийн тулд хайлшийн сонголтыг дулааны тогтвортой байдлаар болон урсах шинж чанартай нийцүүлэх
• Геометрийн энгийн байдал : Хэрэгсэлийн зардлыг 18–35%-иар нэмэгдүүлдэг доод талын хэсгүүд болон нарийн муруйнуудаас зайлсхийх (Keyway, 2024)
• Процессийг харгалзан үзэх дэлгэрэнгүй байдал : Тогтвортой хийцийн дүүргэлтийг хангахын тулд гаргах өнцгийг ±1°, ханын зузааны хувьд <20% ялгаатай байхаар зааж өгөх

Салбарын судалгаанууд эдгээр зарчмуудыг эрт үед нь хэрэгжүүлэх нь дутагдалт байдлыг 70%-иар бууруулдаг (TechNH 2024), мөн материал ашиглалтын түвшинг 30–50%-иар сайжруулдаг (Apollo Technical 2023) гэдгийг харуулж байна.

Хийцийн загварын анхны үед DFM-ийг нэгтгэх

Загварчилгаа, инженерийн багуудын дунд идэвхтэй DFM хамтын ажиллагаа нь багажийн дизайнд сүүлд гарч буй өөрчлөлтийн 83%-ийг арилгана. Ойлголтын үе шатанд олон талт хяналт шалгалт хийснээр:

1. CAD-ийг цэгцлэхээс өмнө асуудалтай онцлог шинж чанаруудыг тодорхойлох
2. Полимерийн урсгалыг тэнцвэржүүлэхийн тулд хаалтны байршлыг оновчтой болгох
3. Материалын агших өгөгдөлд үндэслэн зөвшөөрөгдөх хязгаарыг стандартжуулах

Энэ нийлэмж нь загварын дараах DFM хяналтын харьцуулахад эхний бүтээгдэхүүний баталгаажуулалтын хугацааг 40%-иар бууруулдаг.

DFM-ийн үйлдвэрлэлийн масштаблалт, хэсгийн тогтвортой байдлын дээрх нөлөө

DFM нь хийцийн загварыг удирдаж байх үед үйлдвэрлэгчид дараах зүйлсийг олж авдаг:

Эдгээр сайжруулалтууд нь их хэмжээний үйлдвэрлэлд CpK >1.67 утгыг хадгалж, үйлдвэрлэлийг цаасан шиг томруулах боломжийг бүрдүүлдэг.

DFM-ийн ач холбогдол өндөр байх эдийн засгийн үр дүнг харгалзан ч яагаад илүү ихэвчлэн анхаардаггүй вэ?

Үйлдвэрлэгчдийн зөвхөн 29% нь DFM-ийг системчилсэн байдлаар хэрэгжүүлдэг бөгөөд голчлон дараах шалтгаантай:

• DFM нь зах зээлд гарах хугацааг удаашруулдаг гэсэн буруу ойлголт (Понемоны судалгаагаар жинхэнэ хурдасгалт: 22%)
• Хаягдал боловсруулах инженерийн оролцоогүй, тусгаарлагдмал загварчлалтын үйл явц
• Анхны загвар боловсруулах үед гадаад харагдацад илүү их анхаарал тавих

Гэхдээ DFM-д оруулсан доллард ногдох $1 хөрөнгө оруулалт нь хэрэгсэл дахин засварлах, үйлдвэрлэл хоцрохоос хамгаалах замаар $8–12 хэмнэдэг.

Хаягдал хэрэгсэл боловсруулах загварыг сайжруулах, зардлыг бууруулахын тулд мөнгөн зоосонд зориулсан DFM-ийн үндсэн зааврууд

DFM-ийн тусламжтайгаар материал хаяхгүй ашиглах, мөн цикл хугацааг багасгах

Материалын тархалт болон хаалтуудын байршил нь тэсвэрт байдлыг хангах, мөн ашгийг нэмэгдүүлэхэд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Ихэнх пластик материалын ханын зузааныг жигд, ойролцоогоор 1.5-3 мм байлгах нь хөргөх үе шатанд асуудал үүсгэдэг халуун цэгүүдийг устгахад тусалдаг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн циклд гарч буй бүх алдагдлын ойролцоогоор дөрөвний нэгийг эзэлдэг. Дулаан барьдаг пластик материалтай ажиллах талаар сүүлийн үед судлаачид хийсэн судалгааг үзэхэд, гүйлтэй систем болон хаалтын байрыг дахин зохион байгуулсан компаниуд хуучин арга замаас хамаагүй 12%-с бараг 20%-иар илүү их хэмжээний материал алдахгүй болгодог байна. Нөгөө нэг анхаарах зүйл бол зузааны ялгаатай хэсгүүдийн хооронд гладкийн шилжилттэй деталь бүрэн дүүрэх үед бага эсэргүүцэл үүсгэдэг тул ийм деталиудыг хийх хугацаа өмнөхтэй харьцуулахад ойролцоогоор 15-с 30 секундын хооронд хурдан болдог.

Үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгийг багасгахын тулд деталийн геометрийг хялбарчлах

Хэсгүүдийн хэлбэр нь нарийн төвөгтэй байвал, тоног төхөөрөмжийн зардал ихээр нэмэгддэг бөгөөд ихэвчлэн 40-60 хувийн хооронд өсдөг. Мөн эдгээр нарийн төвөгтэй хэлбэрүүд нь орлуураар урсгалын загварчлалын судалгаагаар үзүүлснээр үйлдвэрлэлийн явцад илүү их дутагдал үүсгэх tends хандлагатай байдаг. Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар загварчлах арга нь ихэвчлэн эдгээр хурц ирмэгийг хагас миллиметрээс нэг миллиметр хүртэлх радиусын хэмжээтэйгээр жигдруулах замаар энэ асуудлыг шийддэг. Энэ нь материалыг ороомог дотор илүү сайн урсахад тусалдаг бөгөөд мөн хэсгийг муудмаг болгодог стрессийн концентрацын цэгүүдийг арилгадаг. 2023 оны сүүлийн үеийн үйлдвэрлэлийн өгөгдлийг үзэхэд, үйлдвэрлэгчдийн ойролцоогоор 78 хувь нь цөм ба хөндий элементүүдэд дор хаяж 1 градусын гаралтын налалт байхыг шаарддаг. Яагаад гэвэл ингэж байхгүй бол ороомгоос бүтээгдсэн бүтээгдэхүүнийг гаргах үед олон төрлийн асуудалд тулгардаг. Хэсгийн геометрийг хялбаршуулах нь амьдралыг хялбар болгодог, учир нь энэ нь ороомог дотор жижиг гаргалтын тавцангуудыг стандарт байдлаар байрлуулах боломжийг олгодог. Хугацаа үргэлжлэх тутам энэ стандарташлыг нь нь үйлдвэрлэлийн тасралтгүй таван жилийн турш дунджаар 25 хувиар зардлыг бууруулдаг.

DFM-ийн шилдэг аргачлалыг ашиглан стратегийн зөвшөөрөгдөх хязгаарыг тогтоох

Зөвхөн функцийн хувьд шаардлагатай газруудад л бага зөрүүг тавьснаар нэмэлтээр машинд олох зардлыг бууруулдаг. Өндөр хэмжээний үйлдвэрлэлд шаардлагагүй 70% онцлог шинж чанарт ±0.1 мм-ийн зөрүүг тогтоосноор деталь бүрт $1.20–$1.80 хүртэл зардлыг хэмнэдэг. Энэхүү арга нь ISO 9001 стандартын шаардлагыг хангаж байхдаа 2022 оны автомашиний бүрэлдэхүүн хэсгийн судалгаанд чанарын шалгалтын алдааг 34%-иар бууруулсан.

DFM ашиглан цутгалсан хэсгийн бүтцийг оновчтой болгох

Гэмтэл үүсэхээс сэргийлэхийн тулд ханын зузаан ижил байх ёстой

Ижил ханын зузаан (материалын төрлөөс хамааран 1–4 мм) суналт, муруйдал, дутуу цутгалтыг сэргийлдэг. 15%-с илүү хэлбэлзэл нь жигд бус хөргөлтийн шалтгаан болдог – энэ нь хэмжээний тогтворгүй байдлын гол шалтгаан юм. Зузаан ба нимгэн хэсгүүдийн шилжилтийн бүсийг бүтцийн бат бөх байдлыг хадгалах, урсгалын тэнцвэргүй байдлыг багасгахын тулд тэгш удаан налуу (3:1 налуу харьцаа) ашиглах ёстой.

Гадаргуугийн хэсгийг амархан гаргахын тулд налалтын өнцөг, хананы зузааныг тохируулах

Тал бүрт 1–3° стандарт налалтын өнцөг нь найдвартайгаар гаргалт хийх боломжийг олгох бөгөөд үрэлтийн шархнаас сэргийлнэ. Хананы зузаан (>3 мм) ихэвчлэн элэгдлийн хүчийг багасгахын тулд налалтын өнцгийг (5° хүртэл) нэмэгдүүлэх шаардлагатай байдаг. DfM шинжилгээний удирдамжид заасны дагуу, гадаргуугийн барзгар тал бүрийн 0.001" гүн бүрт налалтын өнцгийг 0.5°-иар нэмэгдүүлэх шаардлагатай байдаг.

Хэвийн бүтцийг эвдэхгүйгээр сав, тогтоогчийн загварыг зохион бүтээх

Тэдгээр саад болдог орогдлын шархлаас зайлсхийж бүтцийн бат бөхийг хангахын тулд, ерөнхийдөө хажуугийн ханын зузааны хагас эсвэл гурван тавны хооронд байхаар сийрэгжүүлэх шаардлагатай. Ийм элементүүдийг зохиомжлох үед инженерчид ихэвчлэн сийрэгжүүлэгчийн өндрийн дөрөвний нэгтэй тэнцүү суурийн муруйг авбал деталь дээр ачааллыг илүү сайн тараах боломжтойг олж мэддэг. Мөн зайг ч анхаарах ёсгүй - ихэвчлэн хэвтэх явцад материал урсах асуудлыг саатуулахын тулд өндөртэйгоо харьцуулахад хоёр дахин их зайтай байлгах нь тохиромжтой. Өөр талбайд хэлбэл, оруулгын тагтнуудын ойролцоо байрлах тагтуудтай ажиллах үед үйлдвэрлэгчид тэдгээрийг хүрээлэн буй ханын зузааны ойролцоогоор гурван дөрөвний нэгийг хадгалж байдаг. Энэ нэмэлт баталгаа нь чухал учраас үйлдвэрлэлийн явцад салган авах механизмын даралтанд деталь хэтэрхий суларч, гэмтэх эсвэл задрах боломжтой.

DFM-ийн идэвхтэй стратегиудаар доод талын хэсгүүдийг зайлсхийх

Идэвхтэй DFM нь байнгын доод талын хэсгийг цохигдох холболтууд, нугаламтгай шарнир эсвэл хулганы араас цуглуулах арга замаар солидог. Хэрэв зайлшгүй тохиолдолд, коллапс боломжтой цөм эсвэл налуу татлагчдыг ашигласнаар улам бадрангуй талын үйл ажиллагаануудтай харьцуулахад хэрэгсэлийн нарийн төвөгшлөлийг бууруулдаг. Нягт материалын хувьд жижиг ороомог (<0.5 мм) тохиолдолд шахалтыг зайлуулах нэмэлт механизмийг бүрэн арилгаж чаддаг.

DFM-ийг эрт үедээ нэвтрүүлснээр гажилт, үйлдвэрлэлийн алдааг бууруулах

Түгээмэл шахах аргаар хийх явцад гардаг гажилтууд ба DFM ашиглан урьдчилан сэргийлэх арга замууд

Үйлдвэрлэлд зориулан дизайн нь хийн дүүргэх хэсгүүдэд бид шууд л тогтмол хардаг саакны шугам, муруйцалт, дутуу дүүргэлт зэрэг асуудлуудыг материалын төлөв өөрчлөгдөх явцад ямар байдалтай байхыг тооцож, деталийн геометрийг эдгээрт нийцүүлэх замаар шийдвэрлэдэг. Ханын зузаан ижил бус байх нь ихэвчлэн саакны шугам үүсгэдэг бөгөөд үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн ханын зузааныг ойролцоогоор ±0.25 мм-ийн хязгаарт илүү их жигдэрүүлдэг. Хэрэв доод талын хэсгүүд формноос гаргах үед бэрхшээл үүсгэвэл инженерүүд ихэвчлэн 1-3 градусын налалт үүсгэх эсвэл тусгай хажуу механизмийг горимын загварт нэмдэг. 2023 онд материалын урсгалын талаар хийсэн сүүлийн үеийн судалгаа нь компаниуд зохих DFM зарчмыг эхнээс нь хэрэгжүүлбэл үйлдвэрлэл эхэлсний дараа асуудлыг шийдвэрлэхийн оронд дүүргэлтийн тэнцвэргүй байдлын бараг хагасыг арилгадаг болохыг харуулсан.

Туршлагын жишээ: Савааны загварын үр дүнд саакны шугам арилгах

Анагаах ухааны тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэдэг нэг үйлдвэрт бүтээгдэхүүнийхээ бүтцийн савлай орчимд суурь шинж чанар үүсэх асуудал тасралтгүй тохиолдож байв. Энэ асуудлаас болоод тэд үйлдвэрлэлийн нийт гарцын ойролцоогоор 12%-ийг хаяхад хүрсэн. Тэд энэ асуудлыг DFM (Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар дизайн) үзэлцэгтэйгээр судалж үзэхэд, шийдэл нь илэрхий болов. Савлайнууд нь тэдгээрийн хажуухан байгаа хананыхаас хэт зузаан байсан ба инжекци хийх аргаар хийх стандарт практикт зөвлөж буй 40-60% харьцааг давж байсан. Энэ тэнцэлгүй байдал нь үйлдвэрлэлийн явцад хөргөлтийн олон төрлийн асуудлыг үүсгэсэн. Тиймээс тэд зарим өөрчлөлт хийсэн. Эхлээд, савлайны суурийн зузааныг хажуугийн хананы зузааны ойролцоогоор 45% байхаар бууруулсан. Дараа нь хэсгүүд хоорондоо нийлэх цэгт 0.5 мм-ийн жижиг муруй огтлол (fillet) нэмсэн. Эдгээр өөрчлөлт маш сайн үр дүн өгсөн. Гаргалтын хүч 25%-иас бага буурсан ба зовидалтай суурь шинж чанар 0.7%-иас бага тохиолдолд л үлдсэн. Мөн мөчлөгийн хугацаа ч сайжирсан ба оптимжуулсан хэсгүүдийн хөргөлт хамаагүй хурдан болсноор үйлдвэрлэлийн хугацаа ойролцоогоор 18% сайжирсан.

Статистик баталгаа: Урьдчилсан DFM ашигласнаар гэмтэл 70%-иар буурдаг

Ponemon Institute-ийн өгөгдөл (2023) DFM-ийг төсөл зурагдах үед нь хэрэгжүүлсэн үйлдвэрлэгчид дараах үр дүнд хүрснийг харуулж байна:

Төслийн эхний үед DFM-ийг нэвтрүүлэх нь цутгалтын хязгаарлалттай геометрийн тохирохгүй байдлаас үүдэлтэй 68–72% гэмтлийг урьдчилан сэргийлдэг.

Цутгалтанд зориулсан DFM-д симуляци болон дижитал хэрэгслүүдийг ашиглах

DFM ажлын урсгалд муулын урсгалын шинжилгээ болон симуляцийг ашиглах

Орлуулах хэвтэл шахалтын симуляци програм нь материалын урсгал, хөргөлтийн процесс болон бодит хэв гаргахаас өмнө асуудлын шалтгааныг илрүүлэхийг хүсч буй инженерүүдэд маш чухал болсон. Эдгээр програмууд нь төлөвлөлтийн анхны үедээ орж үлдсэн агаар, жигд бус дүүргэлт, температурын зөрүү зэрэг асуудлыг цаг алдалгүй илрүүлдэг. Үүний дүнд нарийн төвөгтэй деталиудыг хөгжүүлэх явцад компаниуд прототипын олон хувилбарыг хийх шаардлагагүй болдог. Зарим үйлдвэрлэгчид нэмэлт давталтуудыг дунджаар 40%-иар бууруулж чаддаг гэж тайлагнадаг боловч энэ нь төслийн нарийн төвөгтэй байдлаас хамаарна. Олон цөмтэй хэвтэл хийхэд хаалтуудыг тохируулахдаа дижитал загварууд даралтыг жигд тараахад тусалдаг. Үр дүн нь илүү тогтвортой бүтээгдэхүүний чанар болон нийтлэг үйлдвэрлэлийн цикл буюу хугацааг богиносгох боломжийг олгодог.

Дижитал прототай хийсэн хэвийн хазайлт ба дүүргэлтийн зөрүүг урьдчилан таамаглах

Одоогийн үед хөргөсний дараа гарч ирдэг асуудлууд, жишээ нь хуралт, үлдэгдэл хүчдэл гэх мэт асуудлуудыг шийдвэрлэхэд загварын урсгалын шинжилгээ нь бараг заавал болсон. Өнгөрсөн жилийн зарим судалгаагаар үзэхэд, үйлдвэрлэгчид бүтээгдэхүүний хэлбэр дүрсийг үйлдвэрлэх явцад засвар өөрчлөлтийг ойролцоогоор 65%-иар бууруулдаг байна. Энэ нь үйлдвэрийн талбайд цаг хугацаа, мөнгө хэмнэхийг хичээдэг хэн бүрт том ач холбогдолтой юм. Дижитал прототайпийн процесс нь материалын хөргөлтийн үеийн ялгаатай зангилааг судалдаг бөгөөд тусгайлан нарийн ханатай хэсгүүдэд маш чухал ач холбогдолтой. Инженерүүд идэвхтэй машинд суурилсан өртөг ихтэй загваруудыг хийхээс хамаагүй өмнө л ханын зузааныг тохируулан засаж болох тул ирээдүйд бүхнийг хялбар болгодог.

Шинэчлэгдэж буй чиг хандлага: DFM-ийн нарийвчлалыг сайжруулахад зориулсан хиймэл оюун ухааныг ашигладаг симуляцийн хэрэгслүүд

Орчин үеийн машин сургалтын платформууд нь илүү сайн үр дүнгийн тулд хаалтны сүлжээ болон хөргөлтийн сувгуудыг нарийвчлан тохируулахын тулд тоо томшгүй дизайн-ийн боломжуудаар шүүдэг. Өмнөх орооцлын ажиллагааны түүхийг судалснаар автомашины хэсгийн үйлдвэрлэлд уруудах тэмдгийг бараг гурав дахин багасгасан нэгэн цахилгаан хадгалалтын системийг авч үзье. Эдгээр хэрэгслүүд CAD програмд шууд ажилладаг тул зурах үедээ л шахалтын орооцол үүсгэх анхны үедээ л үйлдвэрлэлтийн асуудлуудын талаар дизайнерт мөчийн мэдээлэл өгдөг нь энэ байдлыг бодитоор ашигтай болгодог. Энэ төрлийн интеграци нь асуудлуудыг түрүүвчлэн илрүүлдэг тул цаг хугацаа болон мөнгийг хэмнэдэг.