Ražošana, ražošanas procesi un izgatavojamība (DFM)

Ieguvumi:

• Spēja pamatlīmenī izskaidrot apstrādes, liešanas, metināšanas un aditīvās ražošanas parametrus
• Spēja ražot izgatavojamību (DFM), procesa parametru un izmaksu izklāstu, izmantojot AI
• Spēja apstiprināt AI ieteikumus ar rīku/iekārtu ierobežojumiem un faktiskajiem procesa ierobežojumiem

Neatkarīgi no tā, cik elegants ir dizains uz papīra, tas ir bezvērtīgs, ja to nevar reproducēt. Ražošanas procesiem (apstrāde, liešana, metināšana, lokšņu metāla apstrāde, piedevu ražošana) katram ir savi noteikumi, ierobežojumi un izmaksu struktūra. Izgatavojamības projektēšana (DFM: Design for Manufacturing; disciplīna, kas attiecas uz detaļas projektēšanu tā, lai to varētu viegli, lēti un atkārtoti ražot ar izvēlēto ražošanas metodi) ir šie noteikumi jāņem vērā projektēšanas stadijā. Mākslīgais intelekts (AI) ir spēcīgs palīglīdzeklis DFM novērtēšanā, procesa parametru ieteikšanā, izmaksu skicēšanā un procesu salīdzinošajā novērtēšanā. Bet AI nezina faktisko mašīnu, instrumentu, matricu un operatora pieredzi jūsu veikalā; Tas var liecināt par nesasniedzamu iekšējā stūra rādiusu, neiespējamu pielaidi vai griezumu, ko nevar veikt ar esošo mašīnu. Tāpēc AI ieteikumi DFM vienmēr ir jāapstiprina ar faktiskajiem aprīkojuma, instrumentu un procesa ierobežojumiem. Šajā nodaļā jūs uzzināsit ražošanas procesu pamatloģiku un to, kā droši iekļaut AI DFM.

Galvenie ražošanas procesi un dizaina ierobežojumi

Katrs process dizaineram uzliek noteiktus noteikumus. Šo noteikumu zināšana ir ražojama dizaina pamats:

Process

Kur tas ir stiprs

Tipisks dizaina ierobežojums

Apstrāde (CNC)

Augsta precizitāte, zems-vidējs daudzums

Instrumenta sasniedzamība, iekšējā stūra rādiuss ≥ instrumenta rādiuss

liešana

Sarežģīta ģeometrija, liels daudzums

Saraušanās pielaide, sienu biezuma līdzsvars, liešanas slīpums

lokšņu metāla apstrāde

Ātras, lētas lokšņu metāla detaļas

Minimālais lieces rādiuss, attālums no cauruma līdz malai

Avots

Lielu konstrukciju apvienošana

Piekļuve, karstuma dūriens, metināšanas secība

Piedevu ražošana (3D druka)

Sarežģīta iekšējā ģeometrija, prototips

Atbalsta nepieciešamība, parādīšanās leņķis, anizotropija

Piemēram, CNC frēzēšanā iekšējā stūra rādiuss nevar būt mazāks par izmantotā frēzēšanas instrumenta rādiusu; Ar šo instrumentu nevar izveidot dizainu, kam nepieciešams ass iekšējais stūris. Lokšņu metāla liekšanā ir noteikts minimālais lieces rādiuss atkarībā no materiāla un biezuma; zem šī materiāla plaisas. Šie noteikumi ir vispārīga informācija, ko AI var "zināt", taču tā mainās atkarībā no instrumentu komplekta un mašīnas jaudas jūsu veikalā.

Padoms. Uzdodot DFM jautājumu AI, skaidri norādiet ražošanas metodi un pieejamo aprīkojumu: "3 asu CNC dzirnavās mūsu mazākais dzirnavu diametrs ir 4 mm." Ja metode nav norādīta, AI sniedz vispārīgus noteikumus, kas var neievērot jūsu īpašo ierobežojumu.

Procesa parametri un izmaksu loģika

Katra procesa iznākums ir atkarīgs no procesa parametriem: griešanas ātruma, padeves, griešanas dziļuma CNC; strāva, virzība, aizsarggāze metināšanā; slāņa augstums, temperatūra, aizpildījuma līmenis drukāšanā. AI var ieteikt sākuma vērtības šiem parametriem, taču tās ir jāpārbauda ar instrumenta ražotāja datiem un izmēģinājuma griešanu. Izmaksas aptuveni sastāv no materiāla + darbaspēka (mašīnas laiks) + uzstādīšanas + veidnes/instrumenta nolietojuma; Palielinoties daudzumam, vienības izmaksas samazinās, jo fiksētās izmaksas (veidne, uzstādīšana) tiek sadalītas pa vairākām daļām.

Uzmanību: tādi parametri kā griešanas ātrums un AI norādītā padeve var būt "saprātīgā diapazonā", taču tie var nebūt optimāli vai droši jūsu materiāla-mašīnas-mašīnas trijotnei. Nepareizs parametrs izraisa instrumenta lūzumu, virsmas defektu vai darba drošības risku. Vienmēr apstipriniet parametrus ar ražotāja ieteikumu un pārbaudiet.

Soli pa solim: DFM novērtējums ar AI

1. Norādiet ražošanas metodi un aprīkojumu. Kura mašīna, kādi instrumenti, kāds daudzums?
2. Definējiet ģeometriju. Kritiskie izmēri, iekšējie stūri, sienu biezumi, caurumi.
3. Pieprasiet DFM pārbaudi. Izgatavojamības riski un uzlabojumu ieteikumi.
4. Ieskicē procesa parametrus. Pēc tam tiks pārbaudītas sākotnējās vērtības.
5. Iegūstiet izmaksu loģiku. Vienības izmaksu tendence pēc daudzuma.
6. Pārbaudiet ar reāliem ierobežojumiem. Apstiprinājums ar darbnīcu, instrumentu katalogu un operatoru; testa gabals.

DFM analīzes uzvedne

Loma: ražošanas inženieris ar pieredzi ražošanā (DFM). Ražošanas metode: 3 asu CNC frēzēšana. Mūsu mazākais frēzes diametrs ir 4 mm. Materiāls: 6061 alumīnijs. Daudzums: 50. Gab.: [ģeometrijas apraksts; iekšējie stūri, kabatas, caurumi, pielaides].Uzdevums: Uzskaitiet ražošanas riskus (nepieejama zona, pārāk mazs iekšējais rādiuss, apgrūtināta pielaide, plāna siena). Iesakiet dizaina uzlabojumus katram riskam. Noteikums: norādiet, ka jūsu ieteikumi ir jāpārbauda ar esošo aprīkojumu.

Procesa parametru uzvedne

Apstrādāšu 6061 alumīniju ar 8 mm karbīda frēzi. Iesakiet sākotnējos griešanas parametrus (griešanas ātrums, padeve, griešanas dziļums) un norādiet tipisku diapazonu. Noteikums: Uzsveriet, ka šīs vērtības ir jāpārbauda ar instrumenta ražotāja datiem un izmēģinājuma griešanu; Pievienojiet drošības piezīmi.

Procesu salīdzināšanas uzvedne

Es izgatavošu 200 gabalus šādu gabalu: [ģeometrija]. Salīdziniet trīs metodes: CNC apstrāde, spiediena liešana, piedevu ražošana. Katram: pieejamība, aplēstās vienības izmaksu tendence (pēc daudzuma), veidņu/iestatīšanas izmaksas, tolerances spēja un tipiskie riski. Izveidojiet galdu. Noteikums: skaitļi ir aptuveni; Galīgam piedāvājumam ir nepieciešama piegādātāja pārbaude.

Izmaksu projekta uzvedne

Atņemiet šīs CNC daļas aptuvenās izmaksu pozīcijas: materiāls, mašīnas laiks, iestatīšana, instrumentu nodilums, kvalitātes kontrole. Loģiski paskaidrojiet, kā mainās vienības izmaksas 1, 50 un 500 vienībām (fiksēto izmaksu starpība). Noteikums: ja vietējā darbaspēka un enerģijas cena nav zināma, atzīmējiet savu pieņēmumu.

Vāja uzvedne / spēcīga uzvedne

Vāja uzvedne:

Vai šo daļu var ražot?

Nav informācijas par metodi, materiālu, daudzumu vai ģeometriju; AI saka vispārīgu “jā, to var uzbūvēt”, kas no inženierijas viedokļa ir bezvērtīgs.

Spēcīga uzvedne:

3 asu CNC frēzmašīna, mazākais instruments 4 mm, 6061 alumīnijs, 50 gab. Daļa: [ģeometrija]. Uzskaitiet ražošanas riskus (nepieejams iekšējais stūris, plāna siena, sarežģīta pielaide) un katram iesakiet dizaina uzlabojumus. Piemini, ka man ir jāpārbauda jūsu ieteikumi ar savu mašīnu.

Otrā tūlītējā metode norāda aprīkojumu, materiālu un daudzumu; Tas prasa konkrētus riskus un atstāj pārbaudi inženiera ziņā.

Trīs mini futrāļi (pēc numuriem)

1. gadījums – nepieejams iekšējais stūris. Dizaineris uzzīmē 2 mm iekšējā stūra rādiusu, bet veikala mazākais frēzes diametrs ir 4 mm (rādiuss 2 mm), un tādā dziļumā 3 mm diametra instruments nevar strādāt bez vibrācijas. AI brīdina, ka "iekšējā stūra rādiuss nevar būt mazāks par mazāko instrumenta rādiusu" DFM vadīklā. Dizaineris atver stūri 2,5 mm rādiusā un padara to pieejamu. Nodarbība: ģeometrijai ir jāatbilst solam, nevis sola ģeometrijai.

2. gadījums — daudzuma izmaksu atskaites punkts. 200 detaļām AI lēš, ka vienības izmaksas ir ~ 18 USD ar CNC, ~ 9 USD, ieskaitot veidni ar liešanu, bet veidņu izmaksas ir ~ 6000 USD. Inženieris aprēķina: kopējās lējuma izmaksas ir 200·9 + 6000 = 7800 USD; CNC 200·18 = 3600 USD. CNC šajā daudzumā ir lētāks; Liešana ir izdevīga tikai ~1000+ vienībām. Faktiskais piedāvājums tiek saņemts no piegādātāja un pārbaudīts. Nodarbība: pelējuma izmaksas ir sadalītas daudzumā; Aprēķiniet pagrieziena punktu.

3. gadījums — plānas sienas deformācija. AI iesaka lējuma sieniņu biezumu 2 mm; Tomēr šis detaļas izmēra biezums rada deformācijas un piepildīšanas kļūdu risku dzesēšanas laikā. Liešanas inženierim ir nepieciešams vismaz 4 mm un līdzsvarots sienas biezums. Izmēģinājuma liešanā 2 mm siena faktiski ir nepilnīga un noved pie lūžņiem. Nodarbība: AI ieteiktais biezums var būt vispārīgs; Procesa ierobežojums parādās laukā.

Biežas kļūdas

• Jautāt DFM, nenorādot metodi: vispārīgas atbildes iegūšana un īpašā aprīkojuma ierobežojuma trūkums.
• Instrumenta/mašīnas ierobežojumu neievērošana: Nesasniedzamu stūru projektēšana, neiespējamas pielaides.
• Procesa parametra izmantošana bez pārbaudes: AI vērtības lietošana bez izmēģinājuma griešanas.
• Aizmirstot par veidņu/uzstādīšanas izmaksām: skatoties tikai uz vienības darbaspēku un trūkst vienības izmaksu konvertēšanas.
• Sienas biezuma/lieces rādiusa noteikumu apiešana: minimālās liešanas/loksnes ierobežojumu neievērošana.
• Pielaides sašaurināšana neatkarīgi no funkcijas: izmaksu palielināšana ar nevajadzīgi stingrām pielaidēm.

Rezumējot

• Katrs ražošanas process uzliek savus dizaina ierobežojumus; DFM ir jāņem vērā šie ierobežojumi projektēšanas stadijā.
• AI ir spēcīgs DFM riska, procesa parametru un izmaksu izklāstā; bet viņš nezina tavu īsto skaitītāju.
• Ieteikumi vienmēr ir jāpārbauda attiecībā pret esošo aprīkojumu, instrumentu katalogu un izmēģinājuma daļu.
• Izmaksas sastāv no materiāla, darba, uzstādīšanas un veidnes/instrumentiem; Fiksētās izmaksas, piemēram, formēšana, tiek sadalītas pa daudzumu.
• Procesa ierobežojumi, piemēram, iekšējā stūra rādiuss, sienas biezums, lieces rādiuss nosaka dizainu; Galīgo lēmumu pieņem inženieris.

Lietojumprogrammas uzdevums

Izvēlieties detaļu un ražošanas metodi (piemēram, alumīnija kronšteinu vai lokšņu metāla korpusu uz CNC dzirnavām). Pierakstiet metodi, pieejamo aprīkojumu (instrumenta diametrs, mašīna), materiālu un daudzumu. Lūdziet AI veikt DFM analīzi un uzskaitīt ražošanas riskus un uzlabojumu ieteikumus. Pārbaudiet vismaz divus riskus (piem., filejas rādiusu vai pielaidi) attiecībā pret jūsu faktisko instrumenta/mašīnas ierobežojumu; Ja tas neatbilst, izlabojiet dizainu. Pēc tam AI izvelciet vienības izmaksu tendenci diviem dažādiem daudzumiem (piemēram, 50 un 500) un pats aprēķiniet veidņu/iestatīšanas izmaksu pagrieziena punktu. Visbeidzot pierakstiet, kuri lēmumi prasa piegādātāja/veikala pārbaudi.

kontrolsaraksts

• [ ] Ir skaidri norādīta ražošanas metode, pieejamais aprīkojums, materiāli un daudzumi.
• [ ] Ir uzskaitīti DFM riski (nepieejama zona, plāna siena, sarežģīta panesamība).
• [ ] Vismaz divi riski ir pārbaudīti attiecībā pret faktisko instrumenta/mašīnas ierobežojumu.
• [ ] Procesa parametri tika uzskatīti par "pārbaudāmo melnrakstu", un tie netika tieši ieviesti.
• [ ] Aprēķināta daudzuma un izmaksu attiecība un veidnes/iestatīšanas atskaites punkts.
• [ ] Lēmumi, kuros nepieciešama piegādātāja/darbnīcas pārbaude, ir atzīmēti; apstiprinājums tika atstāts inženiera ziņā.